| 出版时间:2016年06月 |
虽然基于自组网的社交工具近两年才突然进入人们的视野,但自组网的主要应用领域却不是社交媒体。作为新兴的技术基础,自组网的应用领域十分广泛,在物联网、智慧交通、应急通信等方面都显示出巨大的发展潜力,并逐步向各类产业领域渗透。过去的近40年里,研究机构已对自组网进行了各个层面的、比较充分的研究开发。本文从更加宏观的角度去思考自组网,从技术原理、技术参数、社会应用等几个方面对之展开讨论。
Although Ad-hoc Network-based social utilities only has begun to emerge in recent years,the main field of Application of Ad-hoc Network is not social media. As a burgeoning technological base,it has a wide range of usage. During past forty years,research institutions have conducted adequate research and development projects on Ad-hoc Network at every level. Moreover,the new technology has come into various industrial fields,showing huge potential in Internet of Things,Intelligent Transportation,emergency communication,etc. This article will examine Ad-hoc Network from a macroscopic perspective in aspects of technical principle,technical parameters and social Applications.
| Keywords: | InternetAd-hoc NetworkAd-hoc Structure |
一种新型网络应用形态以及与之相适应的社交媒体软件在香港“占中”事件期间突然涌现,引起各方的关注。面对完全无法掌控的、全新的网络结构,现场执法者充满了困惑,在各个地区的冲突过程中,现场执法者常用的传统信息搜集管理的方式被完全隔绝在这种新型网络形态之外,最令特区政府管理部门头痛的是在最初的一段时间里,他们几乎不了解街头行动者的活动意图与方向,而占中者却可采用基于新型网络形态的社交媒体手段指挥各类占据街道的行动,并形成具有巨大黏性的自组织结构。
上述超越传统拓扑结构的网络形态是参与者彼此为网络节点的自组网结构,也称为“网状网络”,而绕过执法者传统监控手段的社交应用软件是FireChat。“占中”事件也使政府管理者与研究者第一次近距离了解到自组网强大的社群动员能力。然而,对于绝大多数长期使用拓扑网络结构的普通用户来说,自组网还有些陌生。其实,自组网早已经出现,并且用于军事领域,只是之前一直没有扩展到民用市场,用户对其了解也相对较少。随着手机终端的大规模普及,自组网/网状网络成为用户实现互联互通的基础平台。
一 自组网/网状网络发展历程:从蜂窝网络到自组网络
网络通信结构经历了从简单到复杂、从中心化到去中心化的过程,目前,自组网恰好处在变革的关节点上。当然,自组网也不是无缘无故发展而来的,其来有因。
1.传统意义上蜂窝网络(Cellular Network)的基本情况
蜂窝网络是目前应用最广泛的广域无线通信网络,由位置固定的通信基站为可移动的通信终端提供信号中继,从而让任意两个移动终端可以相互通信。由于蜂窝网络的基站在空间上排列成六边形,形似蜂窝,因此得名。[1]
蜂窝网络是一种网络结构固定的轴辐式(hub-and-spoke)网络,依赖造价高昂、集中部署的网络基站作为中心节点。一旦网络基站失效,则信号覆盖区域内的通信网络也将失效。
2.无线局域网(Wireless Local Area Network)
无线局域网是一种小范围的轴辐式无线通信网络,与蜂窝网络相似,通信终端相互之间不能直接通信,必须通过预先安装并配置好的中心节点(无线网关)转发,并接受中心节点的管理和调度。无线局域网可以通过路由器接入互联网,从而实现广域通信。其中,Wi-Fi网络就是我们所熟知的一种无线局域网。[2]
3.自组织网络(Ad-hoc Network)
Ad-hoc是一个拉丁短语,意为临时的、特设的。Ad-hoc Network常翻译为临时网络、随联即用网络、自组织网络,是一种无须任何基础设施支持(如通信基站、路由器等),不必预先配置和管理,可随时随地搭建、更改和撤销的临时性网络。自组网通常采用无线通信,因此也称为无线自组网(见图1)。
无线自组网是为解决传统网络需要基础设施支持、无法快速部署、依赖中心节点导致网络结构脆弱等缺陷而设计的网络。在无线自组网中,通信设备本身就是网络,相互之间可以直接通信并中继信号,从而以低成本、自组织以及容易部署的方式自由扩展。由于自组网不存在中心节点,因此任何节点失效不会影响网络全局。[3]
图1 自组织网络
4.移动自组网(Mobile Ad-hoc Network)
移动自组网是无线自组网的一种特殊形式,特指所有节点在通信时可自由移动的无线自组网。
5.无线网状网络(Wireless Mesh Network)
无线网状网络是军用自组网技术进入民用市场,与原有的民用无线局域网融合并接入已有的互联网(主要设备是固定的)而产生的一种融合方案。无线网状网络可以通过类似无线局域网(预先设置、固定位置的)Mesh路由器(MR:Mesh Router)和互联网网关(IGW:Internet Gateway),将无线自组网接入现有的国际互联网,也可以不使用预置设备而保持一个自治的无线自组网。[4]具体如图2所示。
图2 无线网状网络
将自组网接入互联网需要自组网中存在一个充当互联网接入点的设备,即Mesh路由器。任何能同时连接互联网及其他自组网节点的设备都可以承担Mesh路由器的作用。[5]例如,常见的Wi-Fi路由器即可充当Mesh路由器。另外,目前许多便携计算机和手机也内建了多种无线通信模块,其中3G、4G、Wi-Fi可以用于接入互联网,Wi-Fi、蓝牙可以用于连接自组网内的其他设备。因此这些设备在接入互联网的情况下也可以作为Mesh路由器,为自组网内的其他设备提供互联网接入。
多部手机或笔记本电脑等移动设备组成自治的无线自