自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域分析

自組織網(wǎng)絡(luò)是由一組帶有無線收發(fā)裝置的移動終端組成的一種多跳臨時性自治系統(tǒng)，移動終端具有路由功能，可以通過無線連接構(gòu)成任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，這種網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立工作，也可以與Internet或蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)連接。自組織網(wǎng)絡(luò)所具有的動態(tài)靈活的組網(wǎng)方式，有著非常廣泛的應(yīng)用。

　　自組織網(wǎng)絡(luò)的諸多優(yōu)點(diǎn)使其不僅具有極高的軍事應(yīng)用價值，而且還具有很高的工商業(yè)應(yīng)用價值，在寬帶無線移動通信網(wǎng)絡(luò)中也將會有重要作用。下面對自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行說明。

　　1．軍事領(lǐng)域

　　自組織網(wǎng)絡(luò)由于具有無需架設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、快速展開、抗毀性和靈活性等特點(diǎn)，被各軍事強(qiáng)國應(yīng)用于戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)綜合通信。在現(xiàn)代化戰(zhàn)場上，部隊(duì)需要快速展開和推進(jìn)各種軍事車輛之間、士兵之間、士兵與軍事車輛之間都需要保持密切的聯(lián)系，以完成集中指揮、協(xié)調(diào)作戰(zhàn)。在這些場合下的通信不能依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。尤其在未來戰(zhàn)場上，自組織網(wǎng)絡(luò)對于高技術(shù)武器裝備、集中指揮、協(xié)同作戰(zhàn)和提高作戰(zhàn)機(jī)動性等具有非常重要的意義。它可用作機(jī)群編隊(duì)、艦隊(duì)、坦克編隊(duì)以及單兵之間的通信系統(tǒng)。目前，自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為美軍戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。如自適應(yīng)綜合通信（mosale）計劃。該計劃是將美國DARRA資助的GloMo、SUO／SAS、CAN（空中通信結(jié)點(diǎn)）項(xiàng)目技術(shù)與陸軍通信及電子司令部（CECOM）研究發(fā)展中心（RDEC）的幾項(xiàng)研究技術(shù)結(jié)合在一起，進(jìn)行移動通信演示。通過驗(yàn)證和篩選，把商用產(chǎn)品和國防部的研究成果集成在一起，目標(biāo)是滿足未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)（FCS）和目標(biāo)部隊(duì)（objecTIve force）的通信需求以及戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的可移動性，形成一個未來戰(zhàn)場所需要的無縫隙通信體系結(jié)構(gòu)。除此之外，美國軍方已經(jīng)研制出大量的無線自組織網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)各，并且這些設(shè)各在美國對伊拉克戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用。聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)電臺系統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)波形（joint tacTIcal radiosystem wide and networking waveform，JTRS WNW）網(wǎng)絡(luò)就是一種自組織網(wǎng)絡(luò)。它必須滿足支持服務(wù)之間的互操作、無縫交付多媒體信息、自適應(yīng)用戶消息要求或網(wǎng)絡(luò)狀況、可擴(kuò)展的自組織網(wǎng)絡(luò)、自動和手工適應(yīng)RF或者路由特性等要求。JTRS WNW網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于美國陸軍、海軍以及空軍。

　　自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)除了用于軍事移動通信外，還可以用于武器裝各的智能化。如DAPRA近期資助了一項(xiàng)研究“自愈式雷場系統(tǒng)”就是一個自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例。該系統(tǒng)計劃采用智能化的移動反坦克地雷陣來挫敗敵人對地雷陣防線的突破。這些地雷均配各有無線通信與自組織聯(lián)網(wǎng)單元，通過某種方式布撒（如通過飛機(jī)、地一地導(dǎo)彈或火箭彈進(jìn)行遠(yuǎn)程布撒）之后，這些地雷迅速構(gòu)成移動自組網(wǎng)絡(luò)。在遭到敵方坦克突破之后，這種地雷通過對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的判斷，以及自動彈跳功能迅速“自愈”，即通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)恢復(fù)連通。如此反復(fù)，直到系統(tǒng)無法重構(gòu)為止，最后自行引爆。“自愈式雷場系統(tǒng)”可以大大限制敵軍的機(jī)動能力，延緩敵軍進(jìn)攻或撤退的速度，在一段時間內(nèi)封鎖特定區(qū)域。

　　2．工業(yè)領(lǐng)域

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是移動自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一大應(yīng)用領(lǐng)域。采用傳感器將能夠跟蹤從天氣到企業(yè)商品庫存等各種動態(tài)事務(wù)，極大地擴(kuò)充聯(lián)網(wǎng)的功能。若將數(shù)量巨大的傳感器連成網(wǎng)絡(luò)，則可以延伸到更多的人類活動領(lǐng)域。傳感器還可以工作在危險的環(huán)境（如化學(xué)有害物質(zhì)泄漏現(xiàn)場），可以方便地將傳感器所在現(xiàn)場的信息傳送到危險現(xiàn)場以外，避免救援人員進(jìn)入現(xiàn)場，收集和辨別事故信息◇在很多的應(yīng)用場合下，由于發(fā)射功率較小，同時受到體積和電池供電等等因素的限制，傳感器網(wǎng)絡(luò)只能使用無線通信技術(shù)，采用多跳轉(zhuǎn)發(fā)方式來實(shí)現(xiàn)傳感器之間和與控制中心之間的通信。

　　在基于自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器結(jié)點(diǎn)自治，并通過無線鏈路連接并采用分布控制組成網(wǎng)絡(luò)。目前，基于自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始處在實(shí)際應(yīng)用階段。如美國緬因州沿海有一個名叫大鴨的海島，它是世界上最大的海燕繁殖地。研究人員在島上的許多海燕巢穴內(nèi)安置了一種被稱作“微粒”的小型監(jiān)控器。該監(jiān)控器的體積小，包括微處理器、存儲器和傳感器等部分，能監(jiān)控光、濕度和溫度等。它還裝有無線電收發(fā)器，其功率大小剛好能夠收發(fā)相鄰“微粒”的信息。這種利用自組織技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)向人們展示了未來流行的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

　　日本“泛網(wǎng)技術(shù)未來展望調(diào)查研究會”于2002年發(fā)表的一份題目為“邁向泛網(wǎng)時代”的藍(lán)圖報告中，分別按7個項(xiàng)目定義了2005年到2010年所需的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這7項(xiàng)技術(shù)包括了第4代移動通信系統(tǒng)的“泛在彈性寬帶（ubiquitous flexiblebroadband）”和傳感器網(wǎng)絡(luò)的“泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)（ubiquitous sensor network）”。在這份報告中，傳感器網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)用于物流、智能交通、醫(yī)療保健、工業(yè)監(jiān)控、安全防范、生態(tài)環(huán)境等各種領(lǐng)域。

　　3．民用領(lǐng)域

　　（1）臨時通信或者缺乏固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的場合

　　除了戰(zhàn)場環(huán)境外，在一些特殊環(huán)境或緊急情況下，有中心的移動通信技術(shù)也不能勝任。比如，發(fā)生地震、水災(zāi)或遭受其他災(zāi)難打擊后，固定的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施可能被全部摧毀或無法正常工作，但是仍要求在搶險救災(zāi)過程中實(shí)現(xiàn)救援人員間的通信，這時就需要自組織網(wǎng)絡(luò)這種不依賴任何固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的技術(shù)幫助緊急救援人員完成必要的通信工作；在警察或消防隊(duì)員執(zhí)行緊急任務(wù)時，事故發(fā)生地不一定有固定的基礎(chǔ)通信設(shè)施，此時也必須保障通信指揮的順利。在以上的場合，能夠不依賴固定的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行快速和靈活配置的自組織網(wǎng)絡(luò)將充當(dāng)應(yīng)急或臨時通信設(shè)施，用來滿足這些特殊場合的應(yīng)用需求。實(shí)際上，在災(zāi)難發(fā)生等緊急情況下更需要順暢的通信來保障救災(zāi)工作的進(jìn)行，這時采用自組織技術(shù)的應(yīng)急移動終端可以在無網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通性。

　?。?）企業(yè)和家用

　　在各種商務(wù)會議、學(xué)術(shù)交流等會議中，使用自組織網(wǎng)絡(luò)可以使參與會議的成員通過便攜式電腦或者移動終端進(jìn)行信息交流、資源共享。采用自組織網(wǎng)絡(luò)比有線以太網(wǎng)更為方便，比使用蜂窩網(wǎng)或Internet更為便宜和安全。無線局域網(wǎng)（WLAN）是自組織網(wǎng)絡(luò)的一種主要應(yīng)用。IEEE 802．11中有兩種模式，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模式和自組織模式。在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模式中，用戶設(shè)各和接人點(diǎn)進(jìn)行通信，接人點(diǎn)和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接。而自組織模式則不需接人點(diǎn)，用戶設(shè)各之間可以直接進(jìn)行通信。自組織與WI－AN的結(jié)合，產(chǎn)生了網(wǎng)狀WiFi網(wǎng)，其最大好處是利用多跳技術(shù)拓展了WLAN的覆蓋范圍。在家電方面，移動自組織網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品可為用戶建立無線家庭網(wǎng)絡(luò)，在通過移動自組織網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)設(shè)各接人Internet后，可實(shí)現(xiàn)對家電的遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控和管理。

　　自組織網(wǎng)絡(luò)不依賴網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，易于分布，抗毀性強(qiáng)，使其能滿足多種應(yīng)用領(lǐng)域的需求。它的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動來自減少操作成本和勞動力成本，提高效率?？梢灶A(yù)見，在寬帶無線移動通信中，自組織網(wǎng)絡(luò)將成為一個重要的組成部分。