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Ad Hoc网络协议栈通用要求研究( 二 )

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(2)传输带宽
由于自组网采用无线传输技术作为底层通信手段 ， 而由于无线信道本身的物理特性 ， 它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多 。除此之外 ， 考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰、信道间干扰等多种因素 ， 网络节点可得到的实际带宽远远小于理论上的最大带宽值 。随着网络节点的增加 ， 治理开销呈指数增加 ， 真正用于业务数据的有效传输带宽急剧下降 。
(3)安全性
自组网是一种非凡的无线移动网络 ， 由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术和方式 ， 所以更加轻易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”、伪造等各种网络攻击 。
这些缺点增加了AdHoc网络治理的开销 。正是由于AdHoc网络与传统的固定网络的巨大区别 ， 其网络协议栈也有比传统协议栈更高的要求 ， 物理层要能实现分布式多点发起的同步；媒体访问控制(MAC)层要能治理多个分布站点随机的收发行为；网络层要能高效地治理分布式的路由协议；传输层要针对各种不同的业务进行优化等等 。本文分别从网络协议栈中的物理层、链路层、网络层、传输层和应用层等几个层次进行网络协议栈的通用要求分析 。
1 物理层
Ad Hoc网络的物理层要解决的问题主要包括：物理信道成型、物理层同步、高吞吐量技术的采用与改造、安全性的提高等 。
物理信道成型负责频率选择、载波产生和监听、信号监测、调制、数据的发送接收等 。Ad Hoc网络物理层可以选择和参考的标准包括IEEE 802.11、IEEE 802.16、蓝牙和高性能无线局域网(HiperLAN)等标准所定义的物理层 。IEEE 802.11物理层标准明确地定义了无线节点的Ad Hoc工作模式；IEEE 802.16中的网格网(Mesh)工作模式与Ad Hoc类似 ， 只是减少了移动性 。
物理层的同步是网络工作的前提 。由于组网的随意性 ， 终端的移动性 ， 处于平等地位的Ad Hoc分布式网络中的终端的物理层同步就变得非常难以解决 。以IEEE 802.11的Ad Hoc网络为例 ， 虽然物理层是以基于预约的载波侦听/冲突避免机制实现 ， 不像WiMAX或者GSM等同步时分系统 ， 需要对时间进行严格等同单位的划分 。但是 ， 预约的基本单位还是时间 ， 分布式系统的正常工作还是建立在物理层时间基准之上的 ， 否则 ， 时间基准差异造成的碰撞的概率就会增加 。另外 ， 具有分布式特点的Ad Hoc网络中的终端的移动性是随意的 ， 且没有处于中心位置的固定的基础设备 ， 每一时刻的同步基准都会更改 ， 所以网络传输的时延就必须随时更新 ， 为了达到物理层的同步 ， 每个终端都要计算它与当前时刻的处于网络治理者之间的时间提前量 ， 并持续地维持该值 。物理层之上的其他各层才能在一个较为精准的基础上开展各自所负责的任务 。能完成上述功能的环境是非常复杂的 ， 由于无线信道的时变特性 ， Ad Hoc网络的灵活移动性 ， 要设计出一个准确地计算各个节点的物理层同步基准的模型还需要考虑到信道的特征 。
无线网络中 ， 为了提高传输效率和频谱利用率 ， 物理层一般采取高阶调制、多输入多输出(MIMO)、正交频分复用(OFDM)、空时编码等方法 。
高阶调制对信道的质量要求比较高 ， 要求信道的一致性要好 ， 不太适合于Ad Hoc网络的多变环境 。
MIMO技术通过多入多出技术实现传输数据量的增加 ， 现在正在制订的IEEE 802.11n就是基于这种技术的 。OFDM利用相互正交的子载波实现数据加倍 。
空时编码利用空间信息和时间信息 ， 进一步提高物理层正交的维数 。但是这种技术更适合于固定宽带无线接入系统 ， 或者有一端固定的传统基础模式网络 ， 且由于复杂度过高 ， 实现起来会增加设备的成本 。

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