24、自组织无线网络：原理、应用与优势

自组织无线网络：原理、应用与优势

1. 引言

自组织网络的核心原理是多跳中继，其历史可以追溯到公元前 500 年。当时，波斯国王大流士一世（公元前 522 - 486 年）设计了一种创新的通信系统，通过站在高处的一排呼喊者将消息从首都传递到帝国的偏远省份，这种方式比当时普通信使的速度快 25 倍以上。在许多古代和部落社会中，也使用鼓、小号或号角等中继器进行自组织语音通信。

1970 年，夏威夷大学的诺曼·艾布拉姆森及其同事发明了 ALOHAnet，这是一种用于连接夏威夷各岛屿大学的创新通信系统。ALOHAnet 采用单跳无线分组交换和多址接入解决方案来共享单个信道。尽管它最初是为固定单跳无线网络实现的，但基本思想具有吸引力，适用于需要在一组不协调节点之间协商对公共资源访问的任何环境。ALOHAnet 的成功引发了计算机通信不同方向的广泛兴趣，包括罗伯特·梅特卡夫开发以太网的工作，以及国防高级研究计划局（DARPA）赞助的分组无线网络（PRNET）项目。

PRNET 项目旨在开发用于军事应用的分组无线网络。尽管最初尝试采用集中控制，但它很快演变成一个分布式多跳无线通信系统，可在大地理区域内运行。每个移动节点都有一个广播无线电接口，具有使用单信道、更简单的信道管理技术和便于支持移动性等优点。PRNET 使用 ALOHA 和载波侦听多路访问（CSMA）的组合来访问共享无线电信道，无线电接口采用直接序列（DS）扩频方案。该系统设计为能够自组织、自配置，并在没有固定基础设施支持的情况下检测无线电连接以动态运行路由协议。PRNET 项目面临的主要问题包括获取、维护和利用拓扑信息，无线链路的错误和流量控制，处理因节点和路由器移动导致的路径中断的路径重新配置，节点的处理和存储能力，以及分布式信道