基于IEEE802．15．4的Ad Hoc网络快速组网研究

取消掉信道扫描和短地址分配两个过程以后，基于IEEE802．15．4的Ad Hoc网络的形成过程如图2所示。

首先，节点需要初始化IEEE802．15．4协议栈和网络层。初始化完成以后，网络中的每个节点会将自己的PAN ID、逻辑信道和短地址设置为事先约定好的值。节点之间需要进行通信时，需要建立路由信息。

3 网络层设计
网络层提供两种类型的服务：网络层数据服务和网络层管理服务，这两种服务的实体在网络层中分别被叫做NLDE和NLME。这两个服务实体都为上层提供功能接口，两个实体之间也有网络层内部接口。NLME会调用NLDE提供的内部接口，以完成一些管理功能。节点软件的参考模型如图3所示。

在网络层可能需要发送3种帧：上一层需要网络层向某一节点发送数据帧；网络层由于找不到可以利用的路径，需要广播发送RREQ帧启动路由发现过程；网络层接收到RRE0消息时，符合条件需要发送RREP消息给源节点。
当网络层要发送数据帧时，首先会在本地路由表中查找到达目的节点的活动路径。如果找到该路径，将数据帧沿着该路径发送出去；如果没有找到路径，会先将要发送的数据帧缓存起来，而后调用路由模块，生成RREQ消息，启动路由发现过程。
当网络层接收到一个数据帧时，首先检查该数据帧的目的节点是否为本节点。如果为本节点，网络层将该数据帧的帧头去掉，将数据传送给上一层；如果目的节点不为本节点，网络层首先在本地路由表中查找到达目的节点的下一跳地址。如果找到下一跳地址，将该数据帧继续转发到下一跳；如果没有下一跳地址，网络层需要生成RREQ消息，启动路由发现过程。
而当网络层接收到一个RREQ消息、RREP消息或者其他命令帧时，会交给路由模块进行处理。

4 结论
文中提出了一种基于IEEE802．15．4协议标准的Ad Hoc网络方案，设计了MAC层之上的网络层协议，试图建立一种能够进行快速组网的Ad Hoc网络。首先，分析了基于IEEE802．15．4组建Ad Hoc网络的有点和可能性。其次，在分析了IEEE802．15．4的组网流程的基础上，省略掉了一些在特定环境下没有必要的组网操作，简化了组网的流程，减少了Ad Hoc网络的组网时间。
由于基于IEEE802．15．4组建Ad Hoc网络的研究很少，本文只是在这方面进行了一些探索研究。关于如何在IEEE802．15．4基础上组建完全符合实际应用的Ad Hoc网络，个人认为还有以下许多工作要做。
1)安全机制。由于现有的Ad Hoc网络大都应用于军事上，安全机制是无线网络协议中需要研究的关键点之一。文中，为了简化协议的设计复杂度，没有考虑网络层协议的安全性。在网络层中，需要加入安全机制来确保数据来自本网络中的节点。例如，可以采用数字签名的方法来增加AODV协议的安全性。目前，网络协议中的安全机制很多，需要选择一种适合该网络在战场上使用的安全机制。
2)对AODV路由协议的适当改进。Ad Hoc网络在不同的应用场合对路由协议的要求不尽相同，应该根据实际需求对AODV协议做出适当的改进。另外，尽管AODV协议已经被提出并使用了很多年，但是AODV本身仍然有一些问题需要改进。
3)合适的传输协议。使用合适的传输协议为Ad Hoc网络的可靠传输提供保障。