WiFi遠距離無線自組網突出的結構特點以及研究發展現狀,WiFi遠距離無線自組網主要通過一組平等的節點,以多跳互聯形式形成遠程數據傳輸,通過無線信道連接節點,同時允許節點之間的動態移動,其網絡拓撲結構也可以根據不同的環境條件做出不同的變化,因為每個節點都有主機和路由器功能平等,所以即使每個節點之間的損壞或故障,相鄰節點仍然可以選擇性地取代斷開的節點。在WiFi遠距離無線自組網絡中,每個節點可以作為主機與機器互動,并可以根據路由協議動態更新和維護網絡。
WiFi遠距離無線自組網的特點
(1)動態節點結構和分布式組網與過去的組網方式不同,其節點具有高度的自治性,可將網絡控制能力分散到每個節點。
(2)靈活的網絡結構,無線自組網絡分為平等結構(即平面網絡結構)和層次結構,平面網絡結構節點之間有多條路徑,具有平衡負荷和優化路由的特點,安全性強,但覆蓋范圍小,節點密集網絡控制成本大。層次結構分為集群,每個集群由集群一節點和集群節點組成。層次結構中的集群可以提前指定或使用一定的算法進行選擇,集群一節點的作用是負責數據轉發。
WiFi遠距離無線自組網比較兩種結構的情況
分布式操作,節點通過分布式路由協議相互連接,每個節點相等,既作為主機也作為路由,節點的退出不會影響整個網絡。
在自組網絡路由協議方面,DSR、AODV、OLSR和ZRP是目前公認的無線自組網絡路由協議。這些協議通常通過廣播組播建立路由表,以減少廣播風暴為核心。路由協議必須研究,直到今天,它仍然是自組網絡的主題,包括OLSR(OptimizedLinkStaterouting)等平面拓撲先應式路由協議已被IETF視為WiFi遠距離無線自組網的路由協議標準。它使用兩個控制信息包,即Hello包和TC(TopolpgyControl)包。
OLSR使用定期廣播Hello包來建立鄰居節點的狀態。節點之間的鏈接狀態包括:非對稱鏈接、對稱鏈接、MPR鏈接(MultiPointrelay)和無效鏈接。由于MPR節點的存在,OLSR路由協議可以實現選擇性洪范,而不是無差別的非選擇性洪范,降低了一定的網絡成本。OLSR通過Hello包和TC包獲得路由計算所需的兩個表:鄰居表和拓撲表。在這兩張表的基礎上,節點利用Dijkstra短路徑算法節點計算當前時刻的路由表。
AODV協議(ADHocondemanddistancevector)是一種反應路由協議。它不維護整個網絡的全球信息傳輸。該節點認為,有效路徑是在為該路徑設置的時間內至少傳輸一個數據包。因此,在AODV中,只有當源節點必須連接到目標節點且沒有有效路徑時,才能創建并聲明路由發現包。AODV動態建立整個路由表,每個節點維護一個計數器以刪除未使用或無效的路由。AODV的主要缺點是它不支持不對稱鏈接。它只支持雙方都可以發送數據包的對稱鏈接。
DSR也是一種廣泛使用的路由協議。由于DSR協議中的每個數據包都包含節點路由的完整列表,所有發送或接收數據包的節點都將存儲路由信息以備份。無論節點是隨時移動還是保持移動,DSR都將迅速更改網絡拓撲,以保持更好的性能。
ZRP協議(ZoneroutingProtocol)結合了預路由協議和反應路由協議的特點,將節點活動協議更新數據包的傳輸范圍限制在一定數量的區域,從而降低了路由控制數據包的成本。與區域外的節點通信時,選擇反應路由協議完成。
WiFi遠距離無線自組網時代的研發和發展現狀
無線自組網絡作為一種不同于傳統基站終端架構的無線網絡形式,由于其靈活的節點,可以在任何惡劣的環境中轉發數據和路由功能,廣泛應用于軍事和民用領域,常見的軍事作戰演習、叢林偵察演習等,民用領域更廣泛,涵蓋消防應急、災難應急救援、地方反恐、邊境警衛、礦山勘察等臨時通信系統的許多應用場景,其獨特的通信方式,集基站和終端于一體,常見的單兵手持mesh設備、車載組網絡通信平臺、無人系統通信平臺等傳輸設備可稱為無線基站平臺。
當然WiFi遠距離無線自組網本身來自軍事需求。進入民用領域后,它還代替了其獨特的軍事需求功能。常見的無中心抗破壞性、分布式路由、多跳節點、快速組網等,可根據現場需要快速提供衛星技術、前端音視頻信息收集、現場電臺調度指揮、中繼網絡接力等多種業務協同接入。
在衛星技術不斷發展的環境下,無線自組網在衛星通信領域的研究也在增加。國外對無線自組網的研究也很早。比如Tsai等人根據降低路由開支的需要,借鑒了Ad-hoc網絡中的動態源路由(DynamicSourcerouting、DSR)路由思想,提出了低成本的分布式路由協議Darting、Karapantazis等。,通過形成小的路由請求區來降低路由開支。
與傳統網絡相比,WiFi遠距離無線自組網的特點如下:
(1)拓撲結構多變,網絡節點可按需分配任意移動,并隨節點移動做出不同的應變。
(2)靈活的鏈路帶寬隨節點移動。為了獲得更好的通信性能,通信鏈路可以隨節點帶寬的分布而變化。
(3)由于網絡節點的移動特性,節點大多沒有持續的能源,因此需要考慮節能設計。
由于無線自組織網絡具有無線通信觸發的多跳特性,因此面臨著無線移動通信和網絡配置設備發現、傳統問題(帶寬優化、功率控制、傳輸質量改進等)。拓撲結構需要做一個新的研究主題,如維護、尋址和自動路由。
為了解決與無線自組織網絡路由協議相關的問題,許多學術組織也在努力實現無線自組織網絡路由協議的標準化。包括MANET工作組提交并作為路由協議規范的OLSR協議(OptimizedLinkStaterotingprotocol)、AODV協議(Adhocondemandistancetorotingprotocol)、DSR協議(Dynamicsourcerotingprocol)。為了滿足自組網絡路由的需求,有必要選擇更符合項目實際的路由協議進行研究。