「WANET」- Wireless Ad Hoc Network | Ad-Hoc Network

认识

Ad-Hoc 是一个拉丁语词汇,原意为”专为此目的”,在技术和管理领域有多种含义和应用。在无线网络中,Ad-Hoc 网络指:不依赖基础设施的自组织网络,设备间直接通信的临时网络常见于移动设备间的直接连接。

Ad-Hoc 网络(无线自组织网络)是一种不依赖固定基础设施(Router、AP、……)的分布式无线网络,由一组具有无线通信能力的节点(如手机、笔记本电脑、传感器等)自主组成,节点之间可以直接通信或通过多跳中继进行数据转发。

Ad-Hoc 网络是一种灵活、自组织的无线通信方式,适用于无基础设施或临时组网场景,在军事、救灾、物联网、智能交通等领域有广泛应用。但其动态拓扑、能量限制和安全性问题仍需进一步研究优化。未来,随着 5G、AI 和无人机技术的发展,Ad-Hoc 网络将发挥更大作用。

注意,Ad-Hoc 是 WLAN 的一种工作模式。Ad-Hoc 是 WLAN 的子集,特指无需基础设施(如路由器)的自组织网络。

组成

路由协议 | 由于 Ad-Hoc 网络的动态性,传统的有线网络路由协议(如 OSPF、RIP)不适用,需要专门的路由协议:

  • 主动式路由协议(Proactive Routing):DSDV(Destination-Sequenced Distance Vector)、OLSR(Optimized Link State Routing)、……
  • 反应式路由协议(Reactive Routing):AODV(Ad-Hoc On-Demand Distance Vector)、DSR(Dynamic Source Routing)、……
  • 混合路由协议(Hybrid Routing):ZRP(Zone Routing Protocol)、……

WIP 其他相关技术组件;

构建

根据应用场景的要求,Ad-Hoc Network 可以分为以下几类:

  • MANET(Mobile Ad-Hoc Network)| 由移动设备(如手机、笔记本电脑)组成的网络 | 军事通信、应急救灾、车联网
  • VANET(Vehicular Ad-Hoc Network)| 车辆间组成的 Ad-Hoc 网络 | 智能交通、自动驾驶
  • WSN(Wireless Sensor Network)| 由大量传感器节点组成的网络 | 环境监测、智能农业
  • FANET(Flying Ad-Hoc Network)| 无人机(UAV)组成的网络 | 无人机集群、空中监测
  • HANET(Human Ad-Hoc Network)| 由可穿戴设备组成的网络 | 健康监测、AR/VR 应用

性质

无中心化(Decentralized)

  • 没有固定的基站或路由器,所有节点地位平等。
  • 节点可以动态加入或离开网络,网络拓扑结构灵活变化。

自组织(Self-Organizing)

  • 节点自动发现邻居并建立连接,无需人工干预。
  • 网络能够自适应节点移动、链路变化等情况。

多跳通信(Multi-Hop Routing)

  • 数据可以通过多个节点中继传输,扩大通信范围。
  • 适用于大范围覆盖或障碍物较多的环境。

动态拓扑(Dynamic Topology)

  • 节点可以自由移动,网络结构不断变化。
  • 需要高效的路由协议来适应链路变化。

资源受限

  • 节点通常依赖电池供电,计算、存储和带宽有限。
  • 需要节能算法和高效的数据传输机制。

应用

临时会议 / 活动

  • 在没有 Wi-Fi 的情况下,参会者设备可组成 Ad-Hoc 网络共享文件或协作。

军事通信

  • 战场环境无固定基础设施,士兵、车辆、无人机通过 Ad-Hoc 网络通信。
  • 抗毁性强,即使部分节点被摧毁,网络仍可运行。

应急救灾

  • 地震、火灾等灾害导致通信设施瘫痪,Ad-Hoc 网络可快速部署。
  • 救援人员、无人机、传感器组成临时通信网络。

智能交通(VANET)

  • 车辆间通信(V2V)和车辆与基础设施通信(V2I)。
  • 用于防撞预警、交通优化、自动驾驶协同。

物联网(WSN)

  • 传感器节点自组织成网,监测环境数据(温湿度、污染等)。
  • 应用于农业、工业、智能家居等领域。

改进

网络的挑战:

  • 动态拓扑 | 节点移动导致链路频繁变化 | 自适应路由协议(如 AODV)
  • 能量限制 | 节点依赖电池,需节能 | 低功耗通信协议(如 ZigBee)
  • 安全性 | 易受窃听、伪造、DoS 攻击 | 加密、身份认证、入侵检测
  • 可扩展性 | 节点增多时性能下降 | 分簇(Clustering)路由优化
  • QoS 保障 | 实时应用(如视频)需要低延迟 | 优先级调度、资源预留

未来发展趋势

  • 5G/6G 集成:Ad-Hoc 网络可能与 5G/6G 结合,增强边缘计算能力。
  • AI 优化:机器学习用于动态路由和资源管理。
  • 无人机 Ad-Hoc 网络(FANET):用于物流、监控、通信中继。
  • 区块链增强安全:去中心化身份认证和防篡改数据交换。

参考

Wikipedia / Wireless ad hoc network | https://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_ad_hoc_network
DeepSeek / 介绍 Ad-Hoc 网络