通信工程师互联网技术考试Ad Hoc的网络结构

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2.4.3 Ad Hoc的网络结构
AdHoc网络一般有两种结构:平面结构（如图2-6所示〉和分级结构。在平面结构中，所有节点的地位平等.所以又可以称为对等式结构。而在分级结构中，网络被划分为簇(cluster)。每个族由一个族头（clusterheader)和多个族成员（clustermember)组成。这些簇头形成了髙-级的网络。在高一级网络中，又可以分簇，再次形成更高一级的网络,直至较高级。分级结构中,簇头节点主要负责簇间数据的转发。比如，当族1中的节点A要与簇2中的节点B通信时，节点A先把数据发送给簇1的簇头族1的簇头分析发现B在簇2中，把数据转发给簇2的簇头(可能要经过其他族头的转发;簇2的蔟头收到数据后.发现B是自己簇的成员，把数据发送给B。分级结构中，簇头可以预先指定，也可以由节点使用算法选举产生。

分级结构的网络又可以分为单频分级和多频分级两种。单频率分级网络（图2-7)中，所有节点使用同一个频率通信。为了实现蔟头之间的通信，要有网关节点（同时属于两个簇的节点）的支持。而在多频率分级网络（图2-8)中，不同级采用不同的通信频率。低级节点的通信范围较小，而高级节点要覆盖较大的范围。高级的节点同时处于多个级中，有多个频率，用不同的频率实现不同级的通信。分级网络的每个节点都可以成为簇头,所以需要适当的簇头选举算法，算法要能根据网络拓扑的变化重新分簇。

平面结构的网络比较简单.网络中所有节点是完全对等的，在源节点和目的节点之间可以存在多条路径。这样就可以在多条路径上实现流摄平衡.减少了网络拥塞，也降低了流量“瓶颈”产生的几率。在这种网络中，数据流可以根据自身的特征选择最合适的路径进行发送，因此原则上不存在瓶颈,所以比较健壮。相对于分级结构中的簇头.平面结构中的节点发送数据时使用的能量是非常低的。它的缺点是网络规模受限，可扩展性差，每一个节点都需要知道到达其他所有节点的路由。由于节点的移动性，维护这些动态变化的路由信息需要大量的控制消息。网络规模越大，路由维护的开销就越大。当网络的规模增加到某个程度时，所有的带宽可能会被路由协议消耗掉。
在分级结构的网络中，簇成员的功能比较简单.不需要维护复杂的路由信息。这大大减少了网络中路由控制信息的数坩，因此具有很好的可扩展性。分级结构中，簇内成员的功能比较简单，基本上不需要维护路由，这大大减少了网络中路由控制信息的数讨。簇头节点复杂一些，它要维护好到达其他簇头的路由，还要知道所有节点与簇的所厉关系。但总的来说，在相同网络规模的条件下，分级结构的路由开销要比平面结构的小.如果簇内通信的信息量占较大比例时，各簇可以互不干扰地进行，通信系统的吞吐量显然要比平面结构的高。由于簇头节点可以随时选举产生，分级结构也具有很强的抗毁性。分级结构的缺点是维护分级结构需要节点执行簇头选举算法，族头节点可能会成为网络的瓶颈。
因此，当网络的规模较小时，可以采用简单的平面式结构；而当网络的规模增大时,应采用分级结构。

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