MANET

MANET為Mobile Ad hoc network的簡稱，Ad hoc網路是一種自組織網路，分為固定節點和移動節點兩種。MANET特指節點具有移動性的Ad hoc網路。比如有N個筆記本電腦通過802.11的Ad hoc模式自己組網形成一個網路，如果筆記本的使用者不移動的話，網路的拓撲就不會改變，路由等也就是固定的。但是如果每個計程車上都配置一個無線網卡，全部計程車組成一個網路，則拓撲是不斷變化的，路由等也變的複雜。

1. 車輛自組網（Vehicular ad hoc networks, VANETs）用於車輛之間，車輛與路邊設備之間的通信。一種在車輛碰撞、事故發生時，幫助車輛以智能方式採取行動的人工智慧。

2. 智能手機自組織網路（Smart phone ad hoc networks, SPANs)利用商用智能手機中的現有硬體設備（主要是藍牙和Wi-Fi）創建對等網路，而不依賴蜂窩運營商網路、無線接入點或傳統網路基礎設施。SPANs不同於傳統的集線器和輪輻網路（如Wi-Fi Direct），因為它們支持多跳中繼，而且不存在中心集線器的概念，因此節點可以隨意加入和離開，而不會破壞網路。

3. 基於Internet的移動自組網（Internet-based mobile ad-hoc networks, iMANETs)是一種支持TCP/UDP和IP等Internet協議的無線自組網。該網路採用網路層路由協議，實現移動節點的鏈接，並自動、分散式地建立路由連接。

4. Hub-Spoke 移動自組織網路（Hub-Spoke MANET），多個子MANET可以連接到一個經典Hub-Spoke VPN中，以創建地理上分佈的MANET。在這種類型的網路中，普通的Ad Hoc路由演演算法並不直接適用。Persistent System的CloudRelay是這種網路的一種實現。

5. 軍事或戰術無線自組織網路（MANET）由軍事單位使用，尤其強調數據速率、實時需求、機動性需求中的快速重路由、數據安全、無線電範圍以及與現有系統的集成。常見的無線電波形包括美國陸軍的JTRS SRW和Persistent System的WaveRelay。

6. 空域無線自組織網路（Flying ad hoc networks, FANETs）由無人駕駛飛行器組成，可實現巨大的機動性，並提供與偏遠地區的連接。

MANET研究已經有很多年的歷史，詳情見參考資料。目前的研究熱點集中在MAC層和路由層，路由又偏重於藉助其它手段，如GPS等定位方法的路由。傳統的MANET路由協議包括表驅動協議和按需驅動協議。表驅動協議如DSDV等，按需驅動為AODV,DSR等。藉助於GPS信息的路由協議如GPS-DSR等。

背景

服務質量(QoS)是移動自組網路(MANET)研究的熱點問題之一。由於MANET網路節點的移動性和節點自身的特點，導致MANET網路實現QoS存在許多困難。從系統實現和軟體工程的角度，綜述了基於MANET網路實現QoS的各種模型，重點介紹了各QoS模型的工作過程、特點和不足之處，並比較了不同模型的性能。最後說明了該領域進一步研究的方向.

發展迅速

移動AdHoc網路（MANET）是一種與傳統有基站無線網路相對的無中心結構通信網，也被稱為自組網。近年來，隨著移動設備的小型化，AdHoc網路已經開始參與個人通信網路的建立，並成為超3G網路的重要網路接入形式。利用AdHoc進行組網具有靈活、便捷和迅速的特點，相較於現有的一些有中心結構網路來說，AdHoc網路具有更低的建設成本和更大的普及空間。

但無線網路的動態結構特點，使得如何進行高效的網路管理成為AdHoc實際網路應用中必須解決的關鍵問題。針對此問題，業界也提出了很多解決方案，但這些方案大都不適用於大型網路。一種具有可擴展性的動態分散式的網路管理體系應運而生。

動態分散式的AdHoc網路管理體系

考慮到AdHoc網路中節點設備的差異性，在網路管理中必須充分考慮各節點在電源能力、計算能力上的不同，重新定義網路中各節點在管理中的作用。為此，我們將節點劃分為被管理節點、管理域控制節點和網路管理節點，這種角色上的劃分更適合於實際網路管理信息的有效利用和網路管理行為的有效發動。

管理域控制節點由AdHoc網路中通信、計算以及電源能力較強的節點承擔，它負責一定範圍內的管理域通告信息的發送和拓撲狀態信息的收集，同時負責網路管理節點授意下的管理信息的獲取和管理行為的發動。這種控制域的生成具有半強制性，減少了以往動態簇生成演演算法帶來的複雜操作和變更過程。相對於傳統的成簇管理來說，管理域控制節點具有較強的可操作性，同時也提供了與其他無線網路及有線網路互連的有效接入手段。被管理節點是分佈於整個網路各個管理控制域中的普通被管對象，每個普通節點可以作為各管理域內節點也可以作為各管理控制域的邊界節點。域內節點接收本管理控制域節點的管理，邊界節點接收距離自己最近的控制域節點的管理，並負責轉發各域間的交互信息。

Adhoc網路中的網路管理節點與傳統的有線網路和有中心結構網路中的管理站不同，它本身就具有移動的特性。為此，其管理功能的發揮必須藉助管理域控制節點，通過網路中的多個管理域控制節點支持管理節點的移動，同時擴大管理的有效覆蓋範圍。由於網路管理節點在不同管理控制域內移動，因此它可以在任何時候與各管理域控制節點交互並完成管理行為的發動。

基於管理控制域的拓撲生成

網路管理系統的主要任務包括：完成對管理信息的收集；通過對管理信息的加工和處理做出相應的管理決策並採取一系列管理行為。管理信息的收集和網路管理行為的發動都依賴於有效的網路拓撲管理和合理的網路管理域劃分。對於網元構成高度動態的AdHoc網路來說，其節點所具有的移動性以及網路的自組織性和動態性，使得網路的拓撲管理成為必須解決的關鍵問題。基於控制域的網路管理結構比較好地支持了網路節點各種角色的交替，能夠靈活適應各種規模網路的管理需求以及與現有網路系統的交互。同時，管理控制域的建立也減少了網管協議（如傳統的SNMP和ANMP）操作的作用範圍，降低網路負載。

1.網路管理控制域的生成

管理控制域類似於傳統AdHoc網路中生成簇的概念。在控制域形成的初始階段，首先由域控制節點發送廣播通告，接收到通告的節點記錄域控制節點的地址以及通告來源地址，同時設定超時，這樣該節點在邏輯上就確定了自身管理域的歸屬。隨後，由接收到通告的節點轉發此廣播通告分組。若一個節點接到不同節點轉發的通告，則記錄首先到達的分組而丟棄序號相同的重複分組。通過通告分組，在邏輯上建立起以域控制節點為中心的域。域的維護則通過各域控制節點定期廣播來維持。如果一個節點同時接到兩個域控制節點的通告，則此節點成為邊界節點，邊界節點停止轉發通告分組，以此建立不同域的邊界。圖1為控制域通告的發送與域邊界的形成示意圖。

控制域通告的發達與域邊界的形成

2.管理控制域的合併

由於管理域控制節點的移動性，網路中的管理控制域也處於動態變化中。當兩個不同的域控制節點成為鄰節點時，就要發動控制域的合併過程。合併的原則可以根據網路的特點和網路的應用目標進行多種選擇。我們採用了節點標識大小作為合併后域控制節點的產生原則，即選取節點標識ID號大的節點作為合併后控制域的控制節點。標識號小的控制節點停止發送通告，原控制域的普通節點在域控制節點地址記錄超時后自動接收新的管理控制域通告，並向新的控制節點發送拓撲信息。

3.網路的拓撲結構生成

域內節點檢測範圍能夠到達自己的鄰節點，形成了各節點的自指向拓撲，這種拓撲兼顧了單向鏈路存在的可能。各節點將記錄傳送給域控制節點，傳送路徑為接收域通告的上游節點。

節點拓撲信息的傳遞頻率取決於節點的移動速度和鄰居節點的變化情況。若上游節點失效（離開或休眠），則將此拓撲狀態更新分組以一跳為限進行廣播。接收到此廣播的節點自動轉發給自己的上游節點，若不能轉發則直接丟棄，不再進行轉發。

域控制節點在接收到各節點的鏈路狀態分組后，記錄更新分組序號，並更新自己的域內邏輯拓撲，對於收到的重複或過期分組執行簡單的丟棄。同時控制域節點通過計算各節點拓撲通告的頻度判定網路拓撲的變化情況，並根據此情況調整控制域通告的發送頻率。網路移動性越高，發送頻率越快，獲得的拓撲信息也更準確。

網路管理節點通過所在域的域控制節點發送給各域控制節點拓撲查詢信息，並生成全網的拓撲狀態。

模擬驗證

為了驗證管理控制域生成與合併演演算法的有效性以及拓撲信息管理的準確性，我們利用ns-2模擬軟體對管理控制域生成進行了模擬實現。

1.管理控制域的生成

圖2為利用ns-2模擬獲得的管理域的生成和合併結果。50個節點在1200×1000m範圍內自由移動，預設兩個控制域節點，即Node0和Node1節點。所有節點都具有相同的信號接收閾值，即各節點的無線發射設備具有相同的覆蓋半徑。MAC接入採用802.11DCF，傳播延遲為44s，節點移動速度分別取0～10m/s之間的均勻分佈隨機變數，模擬持續200s。圖2a為27.6s時網路的管理控制域分割，其中8，25，49為邊界節點。圖2b為105s時的Node0控制域和Node1控制域合併后的網路拓撲。

管理控制域的形成與合併

2.拓撲生成的有效性

為了進一步衡量拓撲管理信息獲取的有效性，我們進行了拓撲生成性能評價的模擬試驗。100個節點在1000×1000m的範圍內以0～15m/s的速度隨機移動，節點的停留時間分別設為10s～100s之間的固定值以獲得不同的拓撲變化率。分別在網路中設置1、2、3個域控制節點。模擬結果表明：可靠鏈路的信息獲取在網路拓撲變化率較低時具有很高的準確性，在拓撲變化率較大且網路中只有一個控制域時，網路獲取的穩定鏈路要優於多個控制域存在時的情況，這主要是由於在中等規模網路情況下，跨域的操作時延比較長，而在大型網路中，控制域的增加會明顯提高可靠鏈路的獲取率；另一方面，模擬結果也表明，控制域的增加有助於提高網路中節點的發現率。