移动互联网：原理、技术与应用第3版最新章节_崔勇著

3.5 本章小结

随着IEEE 802.11和IEEE 802.16等无线接入技术的迅速发展，除无线局域网和无线城域网以外，学术界和产业界提出了支持更多服务的新型无线移动互联网，如移动自组织网络、无线传感器网络和无线Mesh网等。本章重点介绍了移动自组织网络，首先给出了移动自组织网络的基本概念、特点和体系结构等，然后讲解了移动自组织网络的信道接入技术与路由机制，最后概述了该网络的应用。

移动自组织网络的MAC协议日趋成熟，目前正朝着实用和性能优化的方向不断发展。在优化过程中，MAC协议的设计与下层硬件（如智能天线）以及上层协议和应用相融合，自适应、智能化、动态预测和支持QoS等是MAC协议未来的研究方向。

移动自组织网络与传统网络有较大差异，其节点移动性强的特点使得必须开发新的路由协议。3.3节首先介绍了基本路由机制与各种分类方法，接着综述了路由协议和基本路由选择算法，进而从预测模型、能耗模型、位置信息、服务质量控制和安全支持五个角度，深入分析了当前移动自组织网络路由选择算法的最新研究进展。预测模型通过基于历史信息的移动预测，减小了路由选择的时间代价。能耗模型采用适当的数学模型来描述网络能耗情况，在选择路径过程中，实现了分组传送的能耗最小化和能量负担之间的权衡。基于位置的路由选择算法根据节点的地理位置标识目的地，并利用该地理位置信息进行路由选择。服务质量感知的路由的选择算法在本地计算中考虑带宽、延迟、能量和电池生命周期等多重信息，在进行路由选择的同时，还进一步引入了服务质量支持。安全路由选择算法利用适合移动自组织网络的密钥、哈希链、电子签名等对协议交互的消息进行加密，在路由选择中保证网络安全。

在移动自组织网络的基本路由选择算法中，协议交互中的洪泛操作带来了严重的数据传送负担和节点计算负担，与此同时，本地计算中仅仅以跳数作为路由选择的标准无法选择最优路由。因此，如何降低洪泛操作带来的负担以及如何设计更为全面的路由选择标准是研究的热点问题。区分稀疏网络和稠密网络并且分别设计路由选择策略是其中的一种解决方案。在洪泛操作的优化方面，“流言”机制与概率模型的结合提供了很好的研究思路，学者在此基础上提出了基于预测的路由选择算法。路由选择的标准应当是对多个指标综合考虑的结果，因此路由评价需要与跳数、吞吐量、可靠性、拥塞控制和能耗结合在一起。由于移动自组织网络的能量有限性为其应用带来了很大的局限，因此需要将路由评价与能耗相结合，进一步提出面向能耗的路由选择算法。

在基于预测的路由选择算法方面，如何设计时间代价较小并且更新及时的预测路由选择算法是未来值得研究的问题。解决该问题的关键是建立较好的预测模型，基于节点历史行为进行描述和建模，从而对路由的变化进行预测。然而，移动自组织网络具有高度动态性，这使得建立上述预测模型存在一定的困难。与此同时，移动自组织网络节点能量有限，需要充分考虑预测模型的时间代价和空间代价。例如，可以选取人工智能领域中时间代价较小并且空间要求不高的预测模型（如遗传算法等），将它应用在基于预测的路由选择算法中，或者对人工智能领域中的常见预测模型进行改进，使之在面向能耗的前提下支持移动自组织网络的高度动态性。另外，根据移动自组织网络具体应用的要求，可以采用不同的预测模型，比如针对规模大的移动自组织网络，设计分层次的预测模型，针对高度动态性，设计反馈及时的预测模型，针对具有的服务质量要求，设计考虑带宽和延时的预测模型等。

由于移动自组织网络节点使用自身带有的电池或者其他易损耗的能源作为能量提供源，能量非常有限，因此面向能耗的路由选择算法具有良好的研究前景。这项研究的重点在于降低节点能耗。该能耗降低的主要方法是基于节点移动信息的共享和网络流量信息的预测，选择合适的数学模型来描述能耗情况并进行优化。另外，数据包传送所造成的能耗最小化和能量负担之间的权衡，尤其是适用于特定应用的权衡公式值得进一步研究。针对大规模移动自组织网络，可以建立层次化的面向能耗的路由选择算法。

对于服务质量感知的路由选择算法，面向能耗和降低计算负担是研究重点。其中，独立于服务质量感知的路由选择算法的时间复杂度相对较低，并且无须链路层的支持，具有更为广阔的应用前景。如何在保证服务质量的基础上，构建运算负担较轻并且能量消耗较小的独立服务质量感知路由以及相应的路由选择算法，值得深入研究。

安全路由选择算法在进行路由选择的同时实现安全保障。移动节点的计算能力和能量有限，减轻计算负担是移动自组织网络安全路由技术的研究重点。这项研究的关键在于，如何选择计算开销较小的数学模型以满足安全要求。因此，具备高动态性特点的数学模型以及相应的安全路由选择算法值得深入研究。另外，移动自组织网络中节点的存储能力和计算能力有限，如何构建适应移动自组织网络特点的密钥、哈希链、电子签名也值得深入研究。

无线Mesh网是一种新兴的无线网络，具备集中式无线网络和分布式无线网络的优点，可扩展无线网络的覆盖范围并增强管理。其中包括两类节点：Mesh路由器和Mesh客户端。Mesh路由器一般是静止的，且具有稳定的能量供应，一方面可形成基本稳定的骨干网，另一方面可在其上配置复杂的软硬件，这是无线Mesh网相比其他无线网络的一个非常大的优势。因此，Mesh路由器是现在无线Mesh网中的研究重点。