無線自組網(wǎng)的基本概念

無線自組網(wǎng)的基本概念

無線自組網(wǎng)是一組帶有無線收發(fā)裝置的移動(dòng)終端組成的一個(gè)無中心、多跳、自組織的網(wǎng)絡(luò)，是一種移動(dòng)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。

在自組網(wǎng)中，每個(gè)移動(dòng)終端就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不僅能夠移動(dòng)而且兼有路由器和主機(jī)兩種功能。可以不依賴預(yù)先存在的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施而快速展開自適應(yīng)組網(wǎng)。同時(shí)各節(jié)點(diǎn)可在不進(jìn)行通知的情況下自由進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)和脫離網(wǎng)絡(luò)且不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。

無線自組網(wǎng)的體系架構(gòu)——平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單，所有節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)控制、路由選擇和流量管理上都是平等的，因此又稱為對(duì)等式結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍小，相對(duì)安全。不足之處在于控制開銷很大，并且可擴(kuò)充性很差。

無線自組網(wǎng)的體系架構(gòu)——分級(jí)結(jié)構(gòu)

分級(jí)結(jié)構(gòu)中無線自組網(wǎng)絡(luò)被劃分成多個(gè)簇。每個(gè)簇由一個(gè)簇頭和多個(gè)簇成員組成，簇頭形成高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)。分級(jí)結(jié)構(gòu)還可以分為單頻分級(jí)結(jié)構(gòu)和多頻分級(jí)結(jié)構(gòu)。在單頻分級(jí)結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)使用同一個(gè)頻率通信。簇頭和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)形成高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，稱為虛擬骨干網(wǎng)絡(luò)。

多頻分級(jí)結(jié)構(gòu)中，不同級(jí)采用不同的通信頻率。低級(jí)節(jié)點(diǎn)的通信范圍較小，而高級(jí)節(jié)點(diǎn)要覆蓋較大的范圍。高級(jí)的節(jié)點(diǎn)同時(shí)處于多個(gè)級(jí)中，使用多個(gè)不同的頻率實(shí)現(xiàn)不同級(jí)的通信。

無線自組網(wǎng)的特點(diǎn)

1、自組織組網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)或展開無需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。節(jié)點(diǎn)通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點(diǎn)開機(jī)后就可以快速、自動(dòng)地組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)；

2、動(dòng)態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)、隨處移動(dòng)，也可以隨時(shí)開機(jī)和關(guān)機(jī)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)、星型組網(wǎng)、Mesh組網(wǎng)，并支持節(jié)點(diǎn)的高速移動(dòng)和遠(yuǎn)距離覆蓋。

3、無中心的自組性網(wǎng)絡(luò)

所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，即是一個(gè)對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入和離開網(wǎng)絡(luò)。任何節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，具有很強(qiáng)的抗毀性；

4、多跳路由

當(dāng)節(jié)點(diǎn)要與其覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，需要中間節(jié)點(diǎn)的多跳轉(zhuǎn)發(fā)。與固定網(wǎng)絡(luò)的多跳不同，網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成的，而不是由專用的路由設(shè)備（如路由器）完成的；

5、移動(dòng)終端的局限性

體積小，能量受限、處理能力低。

6、有限的傳輸帶寬。

無線自組網(wǎng)在軍事應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

無線自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不需要基礎(chǔ)設(shè)施,移動(dòng)中可以實(shí)施通信和網(wǎng)絡(luò)快速展開與組織,適應(yīng)戰(zhàn)術(shù)移動(dòng)環(huán)境下作戰(zhàn)部隊(duì)對(duì)于戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)快速架構(gòu)的要求,因此美軍充分發(fā)揮自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的這點(diǎn)優(yōu)長(zhǎng),在其部隊(duì)的各分層網(wǎng)絡(luò)中普遍運(yùn)用自組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)。例如美軍在戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)中使用近期數(shù)字電臺(tái)(NTDR,Near Term Digital Radid）組網(wǎng)時(shí)采用的就是自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),并且是其中的雙頻分級(jí)結(jié)構(gòu)。

無線自組網(wǎng)具有無需架設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、可快速部署以及抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)的首選技術(shù)。并在無人機(jī)組網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。

無線自組網(wǎng)在無人機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

無人機(jī)自組網(wǎng)的基本思想就是將組成無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的每一架無人機(jī)所獲得的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)達(dá)到實(shí)時(shí)的共享，從而提高無人機(jī)系統(tǒng)對(duì)信息的處理速度，提高對(duì)特殊情況的響應(yīng)能力，使其更加有效更大限度地利用獲得的信息資源，大大地提高無人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的工作效率和生存能力。

在現(xiàn)有的無人機(jī)中，每架無人機(jī)都裝配有主機(jī)和電臺(tái)，所以只需增加路由器和相關(guān)算法，即可將無線自組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在無人機(jī)系統(tǒng)中。

無人機(jī)自組網(wǎng)的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)

無人機(jī)自組網(wǎng)絡(luò)由于具有獨(dú)立組網(wǎng)、自組織、動(dòng)態(tài)拓?fù)洹o約束移動(dòng)、多跳路由技術(shù)特點(diǎn)使其在作戰(zhàn)中具有諸多優(yōu)勢(shì)：

(1）抗摧毀能力強(qiáng)

無人機(jī)自組網(wǎng)絡(luò)可以在不需要任何其它預(yù)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的情況下，在任何時(shí)刻、任何地方快速展開并自動(dòng)組網(wǎng)，可以動(dòng)態(tài)改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即使某個(gè)節(jié)點(diǎn)的無人機(jī)受到攻擊，也可以自動(dòng)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，不?huì)影響其它節(jié)點(diǎn)，克服了單機(jī)工作時(shí)易受攻擊而影響作戰(zhàn)成功率的弱點(diǎn)。

(2）智能化高

無人機(jī)自組能夠及時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)變化，自動(dòng)配置或重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)鏈路的實(shí)時(shí)連通，具有高度的自治性和自適應(yīng)能力。另外，無人機(jī)自組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)信息共享，能夠?qū)⑺邮盏男畔⑦M(jìn)行處理，并自主決策，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)智能化。

(3）功能多樣

無人機(jī)自組網(wǎng)后就具有所有終端的功能，各無人機(jī)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、分工協(xié)作，形成有機(jī)整體，獲得比單機(jī)更好的作戰(zhàn)效能，而且還可以獲得很多增值功能，使其應(yīng)用范圍得到了極大的拓寬。