MANET的关键技术及其在军事通信中的应用_物联网应用中的三项关键技术

摘　要：MANET因具有自组性、机动性及抗毁性而受到人们的高度关注。在阐述MANET的起源与发展及其工作原理的基础上，较全面详细地分析了MANET的关键技术；介绍了MANET在法军、美军通信中的应用。
关键词：MANET　关键技术　军事通信
中图分类号：TN911文献标识码：A　文章编号：1007-3973（2012）007-089-03
1 引言
MANET（Mobile Ad-hoc Network，MANET）起源于1971年美国夏威夷大学设计实现的第一个分组无线网络——ALOHA系统，在军事通信中具有广阔的应用前景。美国DARPA（Defense Advanced Research Project Agency）在1972年、1993年和1994年分别启动于分组无线网（PRNET,Packet Radio NETwork）、高残存性自适应网络SURAN和全球移动信息系统GloMo三个项目，取得丰硕的理论和应用成果，并一直持续深入研究PRNET技术。1991年成立的IEEE80211标准委员会使用术语“Ad Hoc网络”来描述这种特殊的自组织对等式多跳无线移动通信网络。1997年成立IETF MANET工作组，致力于MANET协议的标准化，加速推动了商用MANET的研发。
以局域网技术、数据分组交换技术为基础，MANET由一组带有无线收发装置的移动分组无线单元(Packet Radio Unit，PRU)组成，是一种多跳临时性移动通信网络。PRU由无线电台、天线和数字控制器组成。在MANET网络中传送的信息以分组为基本单元，每个分组包括包头和正文两部分。包头通常包括该分组在分组无线网中的源地址、目的地址和相关路由信息；正文部分则是需要传送的消息，正文部分可包含IP数据或其他数据。MANET不设中心站、采用分布式网络结构，每个节点均可作为源节点、目的节点或中继节点，且利用分组包头中的控制信息分包为每个分组选择传输合适的路由。
和依赖于固定基础设施的通信网络相比，MANET具有自身的特点和优点，近年来受到人们的广泛关注。
2 MANET的关键技术
不依赖于固定的基础设施、节点可能随时进入/离开网络、整个网络采用分布式结构运行，MANET有很多技术难点，其关键技术主要有：MAC协议、QoS保障、路由协议、功率控制、安全问题、网络互联和网络资源管理等。
21 MANET的MAC协议
链路层解决的主要问题包括介质接入控制以及数据的传送、同步、纠错和流量控制等，分为媒介访问控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC）。MAC协议决定节点什么时候允许发送其分组，且通常控制对物理层的所有访问。
在MANET中存在隐藏终端和暴露终端问题，要在MAC层解决这两个固有问题，因而不能直接应用载波侦听多址访问（CSMA）协议（WLAN中使用最多的异步随机访问协议）。MANET的MAC协议有竞争协议、分配协议和混合协议三类。竞争协议使用直接竞争来决定信道访问权并通过随机重传来解决碰撞问题，在传输载荷轻的时候碰撞次数少、信道利用率高、分组传输时延小；但在传输载荷增大时，协议性能下降很快甚至致使网络崩溃。改进的竞争协议代表有：多址访问与碰撞回避（MACA）协议、信道获取多址访问（FAMA）协议、IEEE80211 MAC等。分配协议使用同步通信模式，时隙与节点的映射决定一个节点在其特定时隙内允许访问的信道。分配协议往往在中等到繁重传输载荷条件下运行良好，但信道时隙化导致在轻传输载荷条件下的时延相对于竞争协议是非常大的。分配协议有：五步预留协议（FPRP）、跳频预留多址访问协议（HRMA）等。混合协议能够保持所组合的各个协议的优点又能避免其缺陷，在传输载荷轻的时候表现为竞争协议的性能，而在传输载荷重的时候近似表现为分配协议的性能。典型的混合协议有：TDMA/CSMA混合协议、Meta-协议等。
22 路由协议
MANET设计中的一个关键问题是开发能够在两个节点之间提供高质量高效率通信的路由协议。Internet路由协议不能适应MANET网络节点的移动性和网络拓扑结构不断变化，专门的适用于MANET的路由协议应能够满足功能：能感知网络拓扑的变化、维护网络拓扑的连接、高度自适应的路由。IETF MANET已经完成的标准化路由协议主要有：主动式路由协议有最优化链路状态路由协议（OLSR）和基于反向路径转发的拓扑分发协议（TBRPF）；按需路由协议有按需距离矢量路由协议（AODV）和基于节点间相互关系的路由协议（ABR）；综合主动式路由思想和按需路由思想的路由协议称为混合型路由协议，有域路由协议（ZRP）和抢先式路由协议等。
分组无线网应用环境复杂多样，不同的应用环境追求不同的性能，这导致很难寻找MANET的最优路由协议。如：在军事应用中更关注系统的抗毁性、隐蔽性和保密性；而在无线会议系统中则更注重端到端的时延和吞吐量。不同类型的路由协议具有自身的优缺点，适应于不同的网络环境。不可能用一种路由算法作为标准的路由协议去比较好地解决所有MANET路由问题，路由算法的最优化石针对具体网络环境的工程化问题。混合型路由协议因其固有的灵活性，而具有很好的应用前景。
MANET的用户通常是具有协同工作关系的群体，而群组通信必须由多播路由协议提供通信支持。但有线网络环境中使用的多播路由协议(如：多播开放最短路径优先协议MOSPF等)在移动分组无线网中不再适用，因为动态的网络拓扑结构会导致分发树的破坏，而不得不因连接变化而调整。原达等提出了适用于移动分组无线网的多播路由协议。在移动分组无线网环境中，多播路由协议起着非常重要的作用。在协议中采用按需路由发现策略，动态建立路由信息及维持多播组成员关系。控制开销小、实现简单，能够适应较低带宽的大规模动态网络环境，具有稳定的分组转发成功率和良好的伸缩性，获得了较好的多播数据传输质量。

1物联网卡是通过装置在各类物体上的传感器、二维码、SIM卡等，经过接口与无线网络连接，可以实现人与物体和物体与物体间的沟通和对话。

2物联网卡它的硬件和外观与普通SIM卡完全一样，加载针对智能硬件和物联网设备的专业化功能，采用专用号段和独立网元，满足智能硬件和物联网行业对设备联网的管理需求，以及集团公司连锁企业的移动信息化应用需求，降低客户的流量成本。

扩展资料：

物联网技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。

“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术，其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。

物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成、以及基于云计算的SaaS营运等模式。

网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

参考资料：

百度百科-物联网技术

失败类型：CSFB主叫失败
失败原因： 终端回落到了弱覆盖的2G小区,终端在2G的接续过程中掉话
失败类型：CSFB被叫失败
失败原因： 用户处在2个TA重叠的覆盖范围, 经常在两个TA之间来回重选，做被叫时正在重选过程中导致的CSFB被叫时失败
失败原因： 未部署MTRF功能情况下 UE跨MSC Pool回落，导致的CSFB被叫失败
失败原因： 诺西ENodeB的CSFB功能未打开，导致的CSFB被叫失败
失败原因： 阿朗ENodeB的CSFB LICENSE功能未打开，导致的CSFB被叫失败。
失败原因： 诺西MME缺陷，当用户正在进行X2切换时，MME并没有等待该切换完成后重新下发Paging消息，最终导致寻呼未正常下发诺西计划在14年6月的NS31中解决。
失败原因： 终端设置黑名单或来电防火墙引起CSFB被叫失败
失败原因： 回落2G后发生LAC改变,改变后的LAC所属BSC(华为）的GSM小区未开启CSFB功能，导致主叫失败
失败原因：阿朗ENODEB采用BitMap方式下发GSM回落频点导致CSFB接通失败
失败原因： 回落邻区漏配、少配或者优先级不当引起回落失败
失败原因： 诺西MME的BUG造成7108D等单卡双待存在联合附着 引起双待被叫失败 失败原因： ENODEB将ESR(TAU)错误分发至另外一个SGSN，引起被叫无法接续（大唐、中兴ENDOBE)
失败原因： 基站干扰，CSFB做被叫时回落至基站，造成被叫失败
失败原因： 4G网络弱覆盖寻呼无响应造成被叫失败。
失败原因： 4G网络SINR值差，导致iPhone终端无法收到Paing消息造成被叫失败。
失败原因： 华为MME流程冲突导致的CSFB被叫失败
失败类型：CSFB呼叫时延过大
失败原因：用户在主叫回落前和回落后所处的TAC/LAC不一致，导致回落后先发起位置更新，再进行主被叫流程,造成时延增加两秒左右。
失败类型：其他
失败原因： 诺西MME存在BUG，在双待上发周期性位置更新请求时，会给双待下发联合位置更新，造成双待无法被叫。
失败原因： 诺西MME由于版本缺陷下发错误的 QCI=0造成所有业务失败
失败原因：京信NanoCell站点不支持接入层的空口协议版本高于R9，造成部分空口协议版本为R10的附着失败
失败原因1： MME漏配或错配TA/LA,MME找不到TA/LA对应的MSC，导致UE联合注册失败

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