自组织网络的应用领域分析

自组织网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一种多跳临时性自治系统，移动终端具有路由功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑，这种网络可以独立工作，也可以与Internet或蜂窝无线网络连接。自组织网络所具有的动态灵活的组网方式，有着非常广泛的应用。

　　自组织网络的诸多优点使其不仅具有极高的军事应用价值，而且还具有很高的工商业应用价值，在宽带无线移动通信网络中也将会有重要作用。下面对自组织网络的应用领域进行说明。

　　1．军事领域

　　自组织网络由于具有无需架设网络设施、快速展开、抗毁性和灵活性等特点，被各军事强国应用于战略和战术综合通信。在现代化战场上，部队需要快速展开和推进各种军事车辆之间、士兵之间、士兵与军事车辆之间都需要保持密切的联系，以完成集中指挥、协调作战。在这些场合下的通信不能依赖于任何预设的网络设施。尤其在未来战场上，自组织网络对于高技术武器装备、集中指挥、协同作战和提高作战机动性等具有非常重要的意义。它可用作机群编队、舰队、坦克编队以及单兵之间的通信系统。目前，自组织网络技术已经成为美军战术互联网的核心技术。如自适应综合通信（mosale）计划。该计划是将美国DARRA资助的GloMo、SUO／SAS、CAN（空中通信结点）项目技术与陆军通信及电子司令部（CECOM）研究发展中心（RDEC）的几项研究技术结合在一起，进行移动通信演示。通过验证和筛选，把商用产品和国防部的研究成果集成在一起，目标是满足未来战斗系统（FCS）和目标部队（objecTIve force）的通信需求以及战场指挥系统基础结构的可移动性，形成一个未来战场所需要的无缝隙通信体系结构。除此之外，美国军方已经研制出大量的无线自组织网络通信设各，并且这些设各在美国对伊拉克战争中发挥了重要作用。联合战术电台系统宽带网络波形（joint tacTIcal radiosystem wide and networking waveform，JTRS WNW）网络就是一种自组织网络。它必须满足支持服务之间的互操作、无缝交付多媒体信息、自适应用户消息要求或网络状况、可扩展的自组织网络、自动和手工适应RF或者路由特性等要求。JTRS WNW网络现广泛应用于美国陆军、海军以及空军。

　　自组织网络技术除了用于军事移动通信外，还可以用于武器装各的智能化。如DAPRA近期资助了一项研究“自愈式雷场系统”就是一个自组织网络技术应用的实例。该系统计划采用智能化的移动反坦克地雷阵来挫败敌人对地雷阵防线的突破。这些地雷均配各有无线通信与自组织联网单元，通过某种方式布撒（如通过飞机、地一地导弹或火箭弹进行远程布撒）之后，这些地雷迅速构成移动自组网络。在遭到敌方坦克突破之后，这种地雷通过对拓扑结构的判断，以及自动弹跳功能迅速“自愈”，即通过网络重构恢复连通。如此反复，直到系统无法重构为止，最后自行引爆。“自愈式雷场系统”可以大大限制敌军的机动能力，延缓敌军进攻或撤退的速度，在一段时间内封锁特定区域。

　　2．工业领域

　　无线传感器网络是移动自组织网络技术的一大应用领域。采用传感器将能够跟踪从天气到企业商品库存等各种动态事务，极大地扩充联网的功能。若将数量巨大的传感器连成网络，则可以延伸到更多的人类活动领域。传感器还可以工作在危险的环境（如化学有害物质泄漏现场），可以方便地将传感器所在现场的信息传送到危险现场以外，避免救援人员进入现场，收集和辨别事故信息◇在很多的应用场合下，由于发射功率较小，同时受到体积和电池供电等等因素的限制，传感器网络只能使用无线通信技术，采用多跳转发方式来实现传感器之间和与控制中心之间的通信。

　　在基于自组织的无线传感器网络中，传感器结点自治，并通过无线链路连接并采用分布控制组成网络。目前，基于自组织的无线传感器网络已经开始处在实际应用阶段。如美国缅因州沿海有一个名叫大鸭的海岛，它是世界上最大的海燕繁殖地。研究人员在岛上的许多海燕巢穴内安置了一种被称作“微粒”的小型监控器。该监控器的体积小，包括微处理器、存储器和传感器等部分，能监控光、湿度和温度等。它还装有无线电收发器，其功率大小刚好能够收发相邻“微粒”的信息。这种利用自组织技术无线传感器网络向人们展示了未来流行的无线传感器网络。

　　日本“泛网技术未来展望调查研究会”于2002年发表的一份题目为“迈向泛网时代”的蓝图报告中，分别按7个项目定义了2005年到2010年所需的网络技术。这7项技术包括了第4代移动通信系统的“泛在弹性宽带（ubiquitous flexiblebroadband）”和传感器网络的“泛在传感器网络（ubiquitous sensor network）”。在这份报告中，传感器网络将应用于物流、智能交通、医疗保健、工业监控、安全防范、生态环境等各种领域。

　　3．民用领域

　　（1）临时通信或者缺乏固定网络设施的场合

　　除了战场环境外，在一些特殊环境或紧急情况下，有中心的移动通信技术也不能胜任。比如，发生地震、水灾或遭受其他灾难打击后，固定的通信网络设施可能被全部摧毁或无法正常工作，但是仍要求在抢险救灾过程中实现救援人员间的通信，这时就需要自组织网络这种不依赖任何固定网络设施的技术帮助紧急救援人员完成必要的通信工作；在警察或消防队员执行紧急任务时，事故发生地不一定有固定的基础通信设施，此时也必须保障通信指挥的顺利。在以上的场合，能够不依赖固定的基础设施进行快速和灵活配置的自组织网络将充当应急或临时通信设施，用来满足这些特殊场合的应用需求。实际上，在灾难发生等紧急情况下更需要顺畅的通信来保障救灾工作的进行，这时采用自组织技术的应急移动终端可以在无网络基础设施的情况下恢复网络的连通性。

　　（2）企业和家用

　　在各种商务会议、学术交流等会议中，使用自组织网络可以使参与会议的成员通过便携式电脑或者移动终端进行信息交流、资源共享。采用自组织网络比有线以太网更为方便，比使用蜂窝网或Internet更为便宜和安全。无线局域网（WLAN）是自组织网络的一种主要应用。IEEE 802．11中有两种模式，基础网络模式和自组织模式。在基础网络模式中，用户设各和接人点进行通信，接人点和基础网络连接。而自组织模式则不需接人点，用户设各之间可以直接进行通信。自组织与WI－AN的结合，产生了网状WiFi网，其最大好处是利用多跳技术拓展了WLAN的覆盖范围。在家电方面，移动自组织网络的产品可为用户建立无线家庭网络，在通过移动自组织网络的网关设各接人Internet后，可实现对家电的远程操作、监控和管理。

　　自组织网络不依赖网络基础设施，易于分布，抗毁性强，使其能满足多种应用领域的需求。它的经济驱动来自减少操作成本和劳动力成本，提高效率。可以预见，在宽带无线移动通信中，自组织网络将成为一个重要的组成部分。