無線自組織網(wǎng)絡技術亟需解決的問題

無源網(wǎng)絡由需要基礎設施的一組動態(tài)網(wǎng)絡不需要組成。該網(wǎng)絡滿足了軍事和商業(yè)中網(wǎng)絡和設備移動的要求，引起了人們的注意，并在20世紀90年代后得到了廣泛的研究和開發(fā)。與其他通信網(wǎng)絡相比,無線自組織網(wǎng)絡具有帶寬有限、鏈路容易改變、節(jié)點的移動性以及由此帶來的網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)性、物理安全有限、受設備限制等特點。正是由于這些區(qū)別,無線自組織網(wǎng)絡協(xié)議棧也產(chǎn)生了比傳統(tǒng)網(wǎng)絡協(xié)議棧更高的要求:適應移動分布節(jié)點隨機收發(fā)行為的媒體接入控制(MAC)協(xié)議,基于動態(tài)拓撲結(jié)果的高效、穩(wěn)健的路由算法,便利的異構網(wǎng)絡互聯(lián)技術,有效的功率控制,合理的跨層信息交互、多層協(xié)同設計,可靠的安全機制等等。1無線信道規(guī)制MAC協(xié)議是無線自組織網(wǎng)絡協(xié)議的重要組成部分,是分組在無線信道上發(fā)送和接收的主要控制者。目前,在無線自組織網(wǎng)絡中MAC協(xié)議面臨著隱藏終端、暴露終端,信道分配,單向鏈路,廣播擴散等問題。1.1節(jié)點b為節(jié)點a發(fā)送分組時的暴露終端如圖1所示,節(jié)點A、B、C都工作在同一個信道上,當節(jié)點A向節(jié)點B發(fā)送分組時,載波偵聽機制無法阻止節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù),造成信號在節(jié)點B處沖突。節(jié)點C是隱藏在節(jié)點A的覆蓋范圍之外的、卻又能對節(jié)點A的發(fā)送形成沖突的節(jié)點,這種在發(fā)送節(jié)點覆蓋范圍以外的、存在著潛在沖突的節(jié)點問題就是信道訪問中的隱藏終端問題。隱藏終端問題會大大降低信道的通信能力。另外還有一種情況也會降低信道的通信能力,即所謂的暴露終端問題。如圖2所示,當節(jié)點B向節(jié)點A發(fā)送分組時,節(jié)點C偵聽到節(jié)點B在發(fā)送分組,所以推遲發(fā)送分組。這種推遲是毫無必要的,因為節(jié)點C向節(jié)點D發(fā)送分組和節(jié)點B向節(jié)點A發(fā)送分組并不沖突,此時節(jié)點C是節(jié)點B的暴露終端。這種因發(fā)送節(jié)點在其覆蓋范圍內(nèi),感知到有其他節(jié)點在傳輸,而進行不必要的發(fā)送延遲就是暴露終端問題。IEEE802.11中提出的請求發(fā)送/準備接受/確認(RTS/CTS/ACK)握手機制,以及目前在很多研究中提出的控制信道-數(shù)據(jù)信道協(xié)作的方式,可以在一定程度上解決隱藏終端問題,但對于暴露終端問題,目前還沒有充分有效的解決方式。RTS/CTS/ACK機制的基本思想是在傳輸數(shù)據(jù)幀之前,A、B之間先用很短的握手幀RTS進行溝通,而其他所有無關節(jié)點收到RTS或CTS后,抑制自己的發(fā)送動作,避免沖突,從而為A、B間的數(shù)據(jù)幀傳輸提供一個短暫的“凈空”。正確收到的幀需要使用ACK來進行確認。這種改進只能解決單信道無線自組織網(wǎng)絡的部分問題。假設一個網(wǎng)絡具有n個任意分布的節(jié)點,每個節(jié)點的傳輸容量是W,那么每個節(jié)點可以達到的吞吐量將會是W/nlogn,即使對這些節(jié)點的位置進行優(yōu)化,也僅能使得每個節(jié)點的吞吐量達到W/n的水平。由此可以看出,無線自組織網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量的增大,將會使節(jié)點的吞吐量快速降低,尤其是在節(jié)點任意分布的情況下。1.2多信道無線自組織網(wǎng)絡的動態(tài)特性最初的無線自組織網(wǎng)絡,由于技術和設備的限制,各節(jié)點都工作在一個信道上。隨著設備和相關協(xié)議的發(fā)展,多信道、甚至是多接口-多信道無線自組織網(wǎng)絡已經(jīng)在步入實用。對于單信道無線自組織網(wǎng)絡,其MAC協(xié)議需要考慮的是如何充分利用信道,避免沖突。載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CA)機制是目前應用非常廣泛的協(xié)議,節(jié)點通過物理信道偵聽(CCA)與虛擬網(wǎng)絡偵聽(NAV)結(jié)合的方式進行載波偵聽,采用基于長幀間隙、中幀間隙和短幀間隙等不同時隙的退避機制和沖突避免策略,競爭信道進行發(fā)送。時分多址(TDMA)機制可以將信道按照時間片劃分為多個時隙,節(jié)點按照靜態(tài)或者動態(tài)分配方式占用其中的一個或者幾個時隙。但是對于無線自組織網(wǎng)絡來說,靜態(tài)分配方式不能適應節(jié)點的移動和拓撲的變化;而在一個分布式多跳系統(tǒng)內(nèi),進行動態(tài)分配也還有很多問題需要解決,目前的研究多是針對基于某些假設或者某種應用背景的無線自組織網(wǎng)絡,還沒有普遍適用的方法提出。將CSMA/CA和TDMA結(jié)合,提高信道分配效率,減少沖突也是一種值得研究的內(nèi)容。多信道無線自組織網(wǎng)絡,則需要關注如何在節(jié)點間分配信道,以提高網(wǎng)絡吞吐量,避免沖突,實現(xiàn)信道上的負載均衡。目前較多的做法是,將信道分為控制信道和數(shù)據(jù)信道,節(jié)點在控制信道中協(xié)商數(shù)據(jù)交換采用的數(shù)據(jù)信道,然后在相應的數(shù)據(jù)信道上進行數(shù)據(jù)通信?？刂菩诺篮蛿?shù)據(jù)信道的劃分可能是時間上的,也可能是空間上的。比如,一個信道在某個時刻可能用作控制信道,協(xié)商好數(shù)據(jù)信道后,切換到相應的數(shù)據(jù)信道進行通信。也可能一個節(jié)點擁有幾個接口,其中的一個接口固定工作在某個控制信道上,其他接口固定或者動態(tài)實用某個數(shù)據(jù)信道。不管是哪種方式,都需要占用一定的資源用于信道協(xié)商。這種占用是值得的,目前在多信道的理論分析結(jié)果說明,在合理設計的多信道條件下,不僅可以提高整體網(wǎng)絡容量,還可以提高每個信道的實際吞吐量。但是這些研究多是基于靜態(tài)的。開發(fā)一種基于拓撲結(jié)構的算法,對信道資源進行動態(tài)分配,也是一個值得研究的問題。1.3a不得接收b信息,而b不能發(fā)送b信息的情況,其單向鏈路問題是無線通信中一個普遍存在的問題。如圖3所示,A的信號覆蓋范圍包括B,而B由于功率、地形等因素,信號不能覆蓋到A,則B可以收到A的信息,而A不能收到B的信息,這就構成了單向鏈路。在單向鏈路情況下,RTS/CTS/ACK、控制信道協(xié)商等機制都不再有效。在目前的標準與應用中,很多都沒有使用、或者是沒有涉及單向鏈路。這對信道資源而言是一個很大的浪費。如果能夠通過鏈路層和物理層的協(xié)同控制,借助網(wǎng)絡層的某些信息,控制A可以直接發(fā)送給B,而B可以通過適當?shù)墓?jié)點轉(zhuǎn)發(fā)給A,則可以提高信道的利用率。1.4可靠的傳播機制無線自組織網(wǎng)絡中的廣播,對于信道利用率有很大的影響。最基本的思路是:一個節(jié)點的廣播被其所有鄰居節(jié)點收到,所有的鄰居節(jié)點再次轉(zhuǎn)發(fā)這個廣播。但這種做法顯然是行不通的,一個節(jié)點可能反復收到同一條廣播,并多次轉(zhuǎn)發(fā)。即使采用某種機制辨別出是自己已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)過的,而不再次轉(zhuǎn)發(fā),也已經(jīng)對信道構成了浪費。比較行之有效的一種方法是,借鑒區(qū)域路由協(xié)議(ZRP)中的多點中繼(MPR)思路,某節(jié)點A根據(jù)拓撲信息將鄰居節(jié)點中的某些節(jié)點設為MPR節(jié)點,只有被設為MPR節(jié)點的,才轉(zhuǎn)發(fā)A所發(fā)出的廣播。其他節(jié)點依次類推。這種方式大大減少了廣播轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù),減少了信道的無謂占用,提高了信道利用效率。2道路設計2.1無線自組織網(wǎng)絡路由協(xié)議無線自組織網(wǎng)絡環(huán)境下,節(jié)點間的無線鏈路及由此而形成的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構隨節(jié)點的位置分布和移動、信道的變化等因素呈現(xiàn)出動態(tài)變化的特性。無線網(wǎng)絡的路由技術面臨的困難遠比有線網(wǎng)絡的大的多,有線網(wǎng)絡的路由技術完全無法直接移植到無線網(wǎng)絡中來。按照路由協(xié)議建立和維護方式的不同,可以將無線自組織網(wǎng)絡路由協(xié)議分為3類:先應式路由協(xié)議、反應式路由協(xié)議、混合式路由協(xié)議,如圖4所示。先應式路由協(xié)議仿照有線網(wǎng)絡的做法,在每個節(jié)點建立和維護包含到達其他節(jié)點的路由信息的路由表,源節(jié)點一旦要發(fā)送報文,可以立即獲得到達目的節(jié)點的路由。因此這種路由協(xié)議的時延較小,但路由協(xié)議在及時把握網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的變化、路由更新和維護等方面,占用無線信道通信資源的開銷較大,在移動性高而負載輕的網(wǎng)絡中性能較差。反應式路由協(xié)議在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時才查找路由,與先驗式路由協(xié)議相比,反應式路由協(xié)議的開銷較小,能夠快速的適應網(wǎng)絡拓撲變化,但是由于存在發(fā)現(xiàn)過程使數(shù)據(jù)報傳送的時延較大,在網(wǎng)絡負載很重的情況下,其性能較差?；旌鲜铰酚蓞f(xié)議中在局部范圍內(nèi)使用先驗式路由協(xié)議,維護準確的路由信息,并可縮小路由控制消息傳播的范圍,當目標節(jié)點較遠時,通過查找發(fā)現(xiàn)路由,這樣既減少路由協(xié)議的開銷,也改善了時延特性。2.2組播路由協(xié)議根據(jù)參與組播路由的節(jié)點構成的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構,無線自組織網(wǎng)絡組播路由協(xié)議可分為以下幾類:基于樹的組播路由協(xié)議、基于網(wǎng)格的組播路由協(xié)議、混合的組播路由協(xié)議。在有線網(wǎng)絡中,通過采用組播分發(fā)樹能有效地實現(xiàn)組播。受此啟發(fā),早期的自組織網(wǎng)絡最組播路由也是使用樹結(jié)構?；跇涞慕M播路由協(xié)議一般包括兩個過程:組播樹形成和組播樹維護。在組播樹形成過程中,節(jié)點啟動加入組播樹過程:節(jié)點廣播發(fā)送查詢分組查找組播樹,組播樹上的節(jié)點在收到查詢分組后回復響應分組,當加入節(jié)點收到響應分組后就能通過回復節(jié)點加入組播樹。當加入節(jié)點收到多個回復報文時,根據(jù)一定策略選擇一條最優(yōu)路徑。組播樹的維護是通過Hello機制來監(jiān)控樹型拓撲結(jié)構,即樹根節(jié)點周期性發(fā)送Hello報文給子節(jié)點,若子節(jié)點在一定時間內(nèi)未收到Hello報文,則認為樹枝已經(jīng)斷開。這時由子孫節(jié)點啟動樹鏈路修復過程。典型協(xié)議有:利用遞增序號的組播路由協(xié)議(AM-RIS)、按需距離適量的組播路由協(xié)議(MAODV)、輕量的自適應組播路由協(xié)議(LAM)等?；诰W(wǎng)格的組播路由協(xié)議與組播樹協(xié)議不同,數(shù)據(jù)分組以廣播的方式在網(wǎng)絡中傳輸。網(wǎng)絡中網(wǎng)格節(jié)點負責廣播中繼分組?；诰W(wǎng)格的組播路由協(xié)議一般包括兩個過程:加入組播網(wǎng)格和維護組播網(wǎng)格。典型的協(xié)議有:按需組播路由協(xié)議(ODMRP)、核心輔助的網(wǎng)格協(xié)議(CAMP)、前向轉(zhuǎn)發(fā)組組播路由協(xié)議(FGMP)等?；旌辖M播路由協(xié)議設計出發(fā)點是:充分利用樹結(jié)構和網(wǎng)格結(jié)構各自優(yōu)點?；旌辖M播是在網(wǎng)格結(jié)構基礎上構建組播樹?；旌系慕M播路由協(xié)議一般包括建立網(wǎng)格和建立組播樹兩個過程。在網(wǎng)格基礎之上建立組播樹的一般過程是:核心節(jié)點或源節(jié)點向鄰居網(wǎng)格節(jié)點發(fā)送創(chuàng)建樹鏈路控制報文;當網(wǎng)格節(jié)點收到非重復的創(chuàng)建樹報文時,將該報文轉(zhuǎn)發(fā)給其他鄰居網(wǎng)格節(jié)點,同時,該節(jié)點加入組播樹;當網(wǎng)格節(jié)點收到重復的創(chuàng)建樹報文時;向發(fā)送該報文的節(jié)點回復剪枝報文以剪去該組播樹鏈路。典型的混合組播路由協(xié)議有Adhoc組播路由協(xié)議(AMRoute)和核心提取的分布式組播Adhoc路由協(xié)議(MCEADR)。2.3無線自組織網(wǎng)絡qos路由協(xié)議自組網(wǎng)QoS路由的目標是滿足QoS連接請求的一條或多條路由,同時提供足夠的路由資源信息,為管理控制機制提供支持,完成全網(wǎng)資源的有效利用。目前自組網(wǎng)的QoS路由問題還處在起步階段。無線自組織網(wǎng)絡的QoS研究主要集中在QoS模型、具有資源預約功能的信令、QoS路由協(xié)議和QoS媒體接入?yún)f(xié)議以及接納控制和調(diào)度等方面。由于無線自組織網(wǎng)絡具有無中心結(jié)構,拓撲動態(tài)變化,節(jié)點資源受限,無線節(jié)點間相互干擾等特性,使得自組織網(wǎng)絡中的QoS路由設計面臨新的挑戰(zhàn)。這主要體現(xiàn)在:·拓撲結(jié)構的動態(tài)變化使節(jié)點間鏈路狀態(tài)信息的獲取和管理維護困難?！び捎谙噜徆?jié)點間存在“隱蔽終端”、“暴露終端”、“侵入終端”等相互干擾,使得無線鏈路狀態(tài)難以確定,例如帶寬、時延、時延抖動等鏈路參數(shù)都很難及時獲取和更新維護?！るS時存在的單向信道的存在使得QoS路由協(xié)議設計困難,主要體現(xiàn)在:認知的單向性、路由的單向性和匯點不可達?！っ總€節(jié)點資源有限,使得QoS路由選擇不能太復雜?！せ诩s束的QoS路由選擇十分加困難。特別是當路由選擇的約束條件包含兩個或兩個以上QoS參數(shù)時,路由選擇將是一個NP完全問題。常見的無線自組織網(wǎng)絡QoS路由協(xié)議有核心提取的分布式Adhoc路由協(xié)議(CEDAR)、基于標簽探測的路由協(xié)議(TBP)、保證服務質(zhì)量的優(yōu)化的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議(QoS-OLSR)、分布式服務質(zhì)量路由算法(DQoSR)等。實際上,無線自組織網(wǎng)絡上可提供QoS的能力非常有限,目前網(wǎng)絡的QoS研究主要針對的是網(wǎng)絡的QoS能力的提升,在提供滿足應用需求的QoS方面還有很長的路要走。3局部拓撲與路由協(xié)議設計無線自組織網(wǎng)絡中鏈路的帶寬較緊缺,而節(jié)點的處理能力和存儲空間相對充足,因此需要通過增加協(xié)議棧各層之間的垂直交互來減少協(xié)議層對等實體之間的水平通信?？鐚訁f(xié)同設計正是這種原則的一種具體的體現(xiàn)形式,網(wǎng)絡各層共享與其他層相關的信息,從而對無線自組織網(wǎng)絡進行整體設計。按照這種方式設計的協(xié)議棧中的各層協(xié)議在邏輯上是相互耦合的,各層協(xié)議之間垂直通信的增加允許上下層協(xié)議更好地結(jié)合,從而能夠減少不必要的水平通信造成的帶寬等資源浪費,有效地提高網(wǎng)絡的整體性能。無線自組織網(wǎng)絡中,通過拓撲發(fā)現(xiàn)技術節(jié)點可以學習到局部拓撲信息。如何充分挖掘這些信息以實現(xiàn)優(yōu)化自組織網(wǎng)絡的通信性能,是一個值得研究的課題。目前的研究主要集中在如何利用局部拓撲信息在自組織網(wǎng)中實現(xiàn)高效廣播傳輸、減小路由發(fā)現(xiàn)開銷、改進路由維護等。當前的研究成果都體現(xiàn)出一個基本觀點:無線自組織網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不能僅依靠網(wǎng)絡層路由功能,必須結(jié)合鏈路層以及物理層實施跨層聯(lián)合設計。因此在今后的無線自組織網(wǎng)絡中,節(jié)點需要的不僅僅是局部的拓撲信息,還會需要更多的局部網(wǎng)路、鏈路參數(shù)。綜合考慮各協(xié)議層之間的信息進行路由協(xié)議設計,是無線自組織網(wǎng)絡跨層協(xié)同設計的重點和技術難點之一。其設計需要考慮網(wǎng)絡節(jié)點的移動性、有限帶寬和不穩(wěn)定的信道質(zhì)量等特征,網(wǎng)絡層可以基于當前的鏈路參數(shù)、網(wǎng)絡和業(yè)務量狀況選擇合適的路由,實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源的有效分配。文獻中提出了一種跨層協(xié)同機制,利用多目標優(yōu)化算法來計算跨層機制中使用的路由參數(shù),支持自適應多QoS限制的多路徑路由選擇。文獻中基于AODV路由協(xié)議和IEEE802.11e的MAC協(xié)議增強分布式協(xié)調(diào)訪問(EDCA)標準提出的一種跨層路由協(xié)議,根據(jù)延時、帶寬和路由穩(wěn)定性等指標,尋找滿足應用需要的最佳路徑。文獻中把有線網(wǎng)絡和光網(wǎng)絡中的標簽的概念移植到無線自組織網(wǎng)絡中,提出標簽路由協(xié)議(LRP)跨層路由協(xié)議框架,較之于DSDV、AODV、DSR和ZRP路由協(xié)議的效率有所提高。但目前為止,尚無針對數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層的跨層協(xié)同設計技術進行的系統(tǒng)性的研究,鏈路層哪些信息有助于路由了協(xié)議優(yōu)化,以及網(wǎng)絡層的哪些任務可以由鏈路層完成,這些問題都有待于深入研究和論證。4網(wǎng)絡的可擴展性無線自組織網(wǎng)絡具有兩種不同的層次結(jié)構:平面結(jié)構和分層結(jié)構。在平面結(jié)構中,每個節(jié)點都需要知道到達其他所有節(jié)點的路由。由于節(jié)點的移動性,維護這個動態(tài)路由需要大量的控制信息。網(wǎng)絡規(guī)模越大,路由維護的開銷就越大。所以平面結(jié)構的網(wǎng)絡可擴展性較差。如何構建具有可擴展性的大規(guī)模自組織網(wǎng)絡體系結(jié)構一直是國內(nèi)外研究的重點。目前,對于可擴展自組織網(wǎng)絡的研究都集中在分層自組織網(wǎng)絡體系結(jié)構上。4.1無線自組織網(wǎng)絡的分級結(jié)構分層自組織網(wǎng)絡體系結(jié)構源于分簇結(jié)構思想,如圖5所示,將網(wǎng)絡劃分成若干個簇,每個簇由一個簇頭和多個普通節(jié)點組成。簇頭之間的通信需要借助于網(wǎng)關節(jié)點完成,簇頭和網(wǎng)關形成高一級網(wǎng)絡,稱為虛擬骨干網(wǎng)。分級結(jié)構的網(wǎng)絡規(guī)模在很大程度上將不受限制,路由和控制開銷較小,并且容易實現(xiàn)移動性管理和網(wǎng)絡的局部同步。因此,當無線自組織網(wǎng)絡規(guī)模較大并需要提供一定的服務質(zhì)量保障時宜采用分層分布式網(wǎng)絡結(jié)構。但是分級結(jié)構也有它的缺點。首先,分級結(jié)構需要相應的分簇算法和簇維護機制;其次,節(jié)點之間的路由不一定是最優(yōu)路由。但是,我們可以通過設計合理的分簇算法來減少維護簇結(jié)構所需的開銷,并且可以通過分布式網(wǎng)關來優(yōu)化路由。通過將網(wǎng)絡劃分成簇,可以在無線自組織網(wǎng)絡中方便地實施資源管理。在每個簇內(nèi),簇頭可以控制節(jié)點的接入請求并且合理地分配帶寬。此外在分簇結(jié)構中,可以采用結(jié)合先驗式和反應式優(yōu)點的分級路由協(xié)議來提高路由算法的性能。因此基于分簇算法的分級網(wǎng)絡結(jié)構可以在很大程度上提高無線自組織網(wǎng)絡的性能和實用性。4.2子網(wǎng)層結(jié)構的特點相對于分簇方式的邏輯分層結(jié)構,另外一類分層結(jié)構是建立在異構節(jié)點模型基礎之上的物理分層結(jié)構,即網(wǎng)絡中存在不同類型的節(jié)點,這些異構節(jié)點具有不同的系統(tǒng)參數(shù),從而使得網(wǎng)絡物理上形成不同的層次。典型的物理分層結(jié)構就是具有移動骨干網(wǎng)絡(MBN)的無線自組織網(wǎng)。這類自組網(wǎng)有兩類節(jié)點組成:骨干節(jié)點(BN)和普通節(jié)點(RN),如圖6所示。BN一般具有多個無線收發(fā)設備,一種典型的配置是:其中一個無線設備的系統(tǒng)設置與網(wǎng)絡中普通節(jié)點相同,可與普通節(jié)點直接通信,而另一個無線設備往往具有更長的傳輸距離,更快的數(shù)據(jù)傳輸率,和較小的供電限制,節(jié)點通過該無線設備與其他BN互連,形成MBN。每一個BN類似簇首,負責管理、維護一個子網(wǎng),子網(wǎng)的規(guī)模為k跳(k≥1);每一個RN歸屬某一個由BN管理的子網(wǎng),RN與所屬BN間的跳數(shù)最大為k跳。所以,這種網(wǎng)絡是一種兩層結(jié)構的網(wǎng)絡。這種分層結(jié)構與分簇結(jié)構類似,也是將平面網(wǎng)絡劃分成若干子網(wǎng),而與分簇結(jié)構不同的是:子網(wǎng)間互連是通過簇首形成的MBN實現(xiàn);而在MBN中,BN之間通過無線信道直接互連,不再需要網(wǎng)關節(jié)點參與。而為了確保MBN的連通性,需要在MBN中部署足夠多的冗余BN,即具有組成骨干網(wǎng)絡能力的節(jié)點(BCN),當某一個BN移動引起MBN不連通時,在該區(qū)域的BCN自動轉(zhuǎn)換成為BN,保持MBN的連通性。MBN結(jié)構特點是:根據(jù)組網(wǎng)信道的不同,網(wǎng)絡自然分成兩層結(jié)構,BN通過高速率的信道形成上層網(wǎng)絡MBN,RN則通過低速信道接入到某一個BN。每層網(wǎng)絡本身仍然是一個同質(zhì)網(wǎng)絡,所以對于MBN可以進一步采用分簇技術,再形成多個邏輯分層結(jié)構。4.3異構網(wǎng)絡間的互聯(lián)以往的可擴展性自組織網(wǎng)絡體系結(jié)構的研究都偏重于如何將一個平面網(wǎng)絡分解成為多個相對對立、且相互連通的小規(guī)模子網(wǎng),各個子網(wǎng)執(zhí)行統(tǒng)一的自組織協(xié)議,通過構造高層網(wǎng)絡實現(xiàn)子網(wǎng)間的互連。與此對應,還存在另一類網(wǎng)絡系統(tǒng),該系統(tǒng)本身就是由多個異構自組織子網(wǎng)組成,這些子網(wǎng)在通信體制、組網(wǎng)方式、自組織協(xié)議方面都存在差異,而由于實際應用的需求,要求在子網(wǎng)間實現(xiàn)通信,實現(xiàn)異構自組織網(wǎng)絡間的互連互通,應該是可擴展自組網(wǎng)體系結(jié)構研究的另一個方面,目前較多的方式仍是由高層網(wǎng)絡負責不同建制子網(wǎng)間的互連,如圖7所示。在實際應用中,這類網(wǎng)絡系統(tǒng)是比較常見的。例如在軍事應用中,部隊按建制配備通信電臺,并形成各自獨立的通信子網(wǎng)。根據(jù)不同建制的通信需求,各單位所配備的電臺通信體制不盡相同,即使體制相同,工作的信道也可能互不相同,這樣就形成了由多個異構網(wǎng)絡組成的通信系統(tǒng)。又如,目前民用市場上出現(xiàn)了各式各樣的無線通信終端,其通信方式可能是超寬帶(UWB)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、微波存取全球互通(WiMAX)等;這些不同通信體制的設備通過各自的自組織協(xié)議形成若干相互獨立的網(wǎng)絡,要實現(xiàn)它們之間的互聯(lián)互通實質(zhì)上也是異構自組織網(wǎng)互聯(lián)的問題。實現(xiàn)無線異構自組織網(wǎng)絡的互聯(lián)首先需尋找一種方法可屏蔽異構網(wǎng)絡通信方式的差異性,在開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)七層模型中,網(wǎng)絡層的IP技術在設計時最大限度降低了應用對網(wǎng)絡的依賴性,所以在網(wǎng)絡層實現(xiàn)IP數(shù)據(jù)包的跨異構網(wǎng)傳輸是目前的首選方案。在子網(wǎng)互聯(lián)結(jié)構中,拓撲的動態(tài)性更為復雜。從網(wǎng)絡結(jié)構來看,網(wǎng)絡的移動性模型可分為兩個層次:域內(nèi)移動性和域間移動性,它們又分別被稱為微移動性和宏移動性。域內(nèi)移動性是指節(jié)點在子網(wǎng)內(nèi)的移動;域間移動性是指節(jié)點在相鄰子網(wǎng)間的漫游。此外,子網(wǎng)作為一個整體進行移動、多個具有相同通信體制的子網(wǎng)合并成一個新的子網(wǎng)、一個子網(wǎng)分裂成多個子網(wǎng)等情況也會產(chǎn)生一系列新的動態(tài)拓撲問