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(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置的移動(dòng)終端組成的一種多跳臨時(shí)性自治系統(tǒng)，移動(dòng)終端具有路由功能，可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。自組織網(wǎng)絡(luò)所具有的動(dòng)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(jià)值，而且還具有很高的工商業(yè)應(yīng)用價(jià)值，在寬帶無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中也將會(huì)有重要作用。下面對(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行說(shuō)明。

　　1．軍事領(lǐng)域

　　自組織網(wǎng)絡(luò)由于具有無(wú)需架設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、快速展開(kāi)、抗毀性和靈活性等特點(diǎn)，被各軍事強(qiáng)國(guó)應(yīng)用于戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)綜合通信。在現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)上，部隊(duì)需要快速展開(kāi)和推進(jìn)各種軍事車(chē)輛之間、士兵之間、士兵與軍事車(chē)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(chǎng)合下的通信不能依賴(lài)于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。尤其在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上，自組織網(wǎng)絡(luò)對(duì)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(dòng)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(jì)劃。該計(jì)劃是將美國(guó)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(dòng)通信演示。通過(guò)驗(yàn)證和篩選，把商用產(chǎn)品和國(guó)防部的研究成果集成在一起，目標(biāo)是滿(mǎn)足未來(lái)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(chǎng)指揮系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)性，形成一個(gè)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)所需要的無(wú)縫隙通信體系結(jié)構(gòu)。除此之外，美國(guó)軍方已經(jīng)研制出大量的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)各，并且這些設(shè)各在美國(guó)對(duì)伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要作用。聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)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(mǎn)足支持服務(wù)之間的互操作、無(wú)縫交付多媒體信息、自適應(yīng)用戶(hù)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(dòng)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(guó)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(dòng)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(chǎng)系統(tǒng)”就是一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例。該系統(tǒng)計(jì)劃采用智能化的移動(dòng)反坦克地雷陣來(lái)挫敗敵人對(duì)地雷陣防線(xiàn)的突破。這些地雷均配各有無(wú)線(xiàn)通信與自組織聯(lián)網(wǎng)單元，通過(guò)某種方式布撒（如通過(guò)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(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)。在遭到敵方坦克突破之后，這種地雷通過(guò)對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的判斷，以及自動(dòng)彈跳功能迅速“自愈”，即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)恢復(fù)連通。如此反復(fù)，直到系統(tǒng)無(wú)法重構(gòu)為止，最后自行引爆。“自愈式雷場(chǎng)系統(tǒng)”可以大大限制敵軍的機(jī)動(dòng)能力，延緩敵軍進(jìn)攻或撤退的速度，在一段時(shí)間內(nèi)封鎖特定區(qū)域。

　　2．工業(yè)領(lǐng)域

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)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(kù)存等各種動(dòng)態(tài)事務(wù)，極大地?cái)U(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(lèi)活動(dòng)領(lǐng)域。傳感器還可以工作在危險(xiǎn)的環(huán)境（如化學(xué)有害物質(zhì)泄漏現(xiàn)場(chǎng)），可以方便地將傳感器所在現(xiàn)場(chǎng)的信息傳送到危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)以外，避免救援人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，收集和辨別事故信息◇在很多的應(yīng)用場(chǎng)合下，由于發(fā)射功率較小，同時(shí)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(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，采用多跳轉(zhuǎn)發(fā)方式來(lái)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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器結(jié)點(diǎn)自治，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開(kāi)始處在實(shí)際應(yīng)用階段。如美國(guó)緬因州沿海有一個(gè)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(chēng)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(chǔ)器和傳感器等部分，能監(jiān)控光、濕度和溫度等。它還裝有無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)向人們展示了未來(lái)流行的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。

　　日本“泛網(wǎng)技術(shù)未來(lái)展望調(diào)查研究會(huì)”于2002年發(fā)表的一份題目為“邁向泛網(wǎng)時(shí)代”的藍(lán)圖報(bào)告中，分別按7個(gè)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(dòng)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(bào)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

　?。?）臨時(shí)通信或者缺乏固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的場(chǎng)合

　　除了戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境外，在一些特殊環(huán)境或緊急情況下，有中心的移動(dòng)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(wú)法正常工作，但是仍要求在搶險(xiǎn)救災(zāi)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)救援人員間的通信，這時(shí)就需要自組織網(wǎng)絡(luò)這種不依賴(lài)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(shí)，事故發(fā)生地不一定有固定的基礎(chǔ)通信設(shè)施，此時(shí)也必須保障通信指揮的順利。在以上的場(chǎng)合，能夠不依賴(lài)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(shí)通信設(shè)施，用來(lái)滿(mǎn)足這些特殊場(chǎng)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(lái)保障救災(zāi)工作的進(jìn)行，這時(shí)采用自組織技術(shù)的應(yīng)急移動(dòng)終端可以在無(wú)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。

　　（2）企業(yè)和家用

　　在各種商務(wù)會(huì)議、學(xué)術(shù)交流等會(huì)議中，使用自組織網(wǎng)絡(luò)可以使參與會(huì)議的成員通過(guò)便攜式電腦或者移動(dòng)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(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(hù)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(hù)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(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品可為用戶(hù)建立無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)，在通過(guò)移動(dòng)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(duì)家電的遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控和管理。

　　自組織網(wǎng)絡(luò)不依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，易于分布，抗毀性強(qiáng)，使其能滿(mǎn)足多種應(yīng)用領(lǐng)域的需求。它的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)來(lái)自減少操作成本和勞動(dòng)力成本，提高效率?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在寬帶無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信中，自組織網(wǎng)絡(luò)將成為一個(gè)重要的組成部分。