معرفی

شبکه Ad Hoc یکی از ساده ترین پیاده سازی های توپولوژی یا همبندی شبکه های بیسیم می باشد، در حالت معمول توپولوژی های شبکه های کامپیوتری بیسیم را به دو صورت Infrastructure و Ad Hoc تقسیم بندی می کنیم، در نوع Infrastructure از یک دستگاه مرکزی به نام Access Point به عنوان نقطه اتصال به یکدیگر استفاده می کنیم و در حقیقت این Access Point در نقش یک سویچ در شبکه های بی سیم فعالیت می کنند، در توپولوژی نوع دوم که Ad Hoc نام دارد، دیگر از دستگاه جانبی استفاده نمی شود و هر یک از کامپیوترها در این توپولوژی به نوعی در نقش یک Access Pint فعالیت می کنند.

شبکه های ad hoc معمولا کاربردهایی موقتی و کم مدت را دارند و برای کاربردهای طولانی مدت مورد استفاده قرار نمی گیرند. بر خلاف شبکه های Infrastructure که از قابلیت هایی مثل شبکه های LAN برخوردارند و می توان به ثبات آنها اطمینان کرد ، شبکه های ad hoc پایداری نسبتا پایینی دارند و به همین دلیل است که کاربرد موقتی دارند. با استفاده از این نوع شبکه نیز می توان یک یا گروهی از کامپیوترها که دارای کارت شبکه بیسیم هستند را به یکدیگر متصل کرد و تبادل اطلاعات را انجام داد.
واژه Ad-Hoc ریشه ای لاتین داشته و به معنای " کاربرد اختصاصی " است. این واژه بیانگر این است که ما به هنگامی از این نوع سرویس ها استفاده می کنیم که امکان استفاده از نوع سرویس دیگری که بصورت عمومی پیاده سازی شده باشد وجود نداشته باشد. معمولا ما زمانی از شبکه های Ad-Hoc استفاده می کنیم که امکان استفاده از انواع دیگر شبکه وجود نداشته باشد. در ارتباطات Ad-Hoc شما یک Session یا نشست برقرار کرده و تمامی دستگاه های به آن Session متصل می شوند، بنابراین با این روش Access Point عملا حذف خواهد شد . برای ایجاد این Session یکی از کامپیوترها با استفاده از کارت شبکه بیسیم خود یک نام دامنه یا بهتر بگوییم یک SSID مانند Access Point های دیگر ایجاد می کند که برای محدوده فرکانسی که در آن کارت شبکه های بیسیم دیگر فعال هستند قابل شناسایی می باشد.
در این حالت کامپیوترهای دیگر با جستجوی شبکه های بیسیم دیگر می توانند SSID این کارت شبکه را یافته و به آن متصل شوند و شروع به تبادل داده کنند. از جمله محدودیت هایی که می توان برای اینگونه از شبکه های بیسیم عنوان کرد محدود بودن تعداد اتصال همزمان به این شبکه می باشد که به همین دلیل Node ها یا گره های آن از یک تعداد معین نمی توانند تجاوز کنند. قابل ذکر است که این گره ها و SSID می تواند متجرک نیز باشد که به دلیل دارا بودن چنین قابلیتی می توانند برای استفاده در دستگاه های مختلفی از جمله کنسول بازی های مختلف بیسیم مورد استفاده قرار بگیرند، برای مثال شما می توانید از قابلیت Ad-Hoc در دستگاه های پلی استیشن و یا Nintendo برای انجام بازی های همزمان با دوستانتان استفاده کنید.
بدیهی است که فرکانس کارکرد هر شبکه Ad Hoc می تواند متفاوت باشد و بر حسب نوع کاربرد آن در انواع شبکه ها اعم از شبکه های خانگی تا شبکه های نظامی و بعضا ماهواره ای مورد استفاده قرار می گیرند، در بسیاری از کاربرهای نظامی از شبکه های Ad Hoc برای یافتن محل قرارگیری یک وسیله و به ویژه وسایل متحرکی که در محدوده نظامی قرار میگیرند و مکان یابی آنها استفاده می شود. اینگونه ساختار شبکه بیسیم را میتوان در موارد حفاظت محیط زیست نیز مورد استفاده قرار داد، شاید در بسیاری از فیلم های مستند حیات وحش مشاهده کرده باشید که پس از بدام انداختن یک حیوان به آن یک فرستنده متصل می کنند که مکان حیوان را در طول مدت اتصال به این وسیله بر روی نقشه نمایش می دهد، تمامی این امکانات از قابلیت هایی است که شبکه های بیسیم Ad Hoc به ما ارائه می دهند. زیست شناسان با استفاده از این روش حتی روش زندگی و مسیرهایی را که حیوان در طول نگهداری فرستنده Ad Hoc حرکت کرده است را می توانند مشاهده و ضبط کنند.

انواع پروتکل های مسیریابی در شبکه های ادهاک

پروتکل های جدولی

به آن دسته از پروتکل هایی گفته می شود که به صورت پیوسته شکل شبکه را با استفاده از تبادل اطلاعات گره های شبکه، به روز سازی می نماید. بنابراین در زمان نیاز، مقاصد همواره مشخص هستند. خانواده پروتکل های بردار فاصله نمونه هایی از این نوع مسیریابی می باشند. اولین روش هایی که در بحث مسیر‌یابی شبکه های ادهاک مورد توجه قرار‌ گرفتند، از این نوع پروتکل بوده است. بزرگترین مشکلی که ضمن بکار‌گیری پروتکل های مسیر‌یابی جدولی در شبکه های ادهاک بوجود می‌آید، ناشی از تغییر پیوسته شکل شبکه است. بنابراین اطلاعات شکل شبکه باید مرتباً انتشار‌ یابد که این خود هزینه سنگینی را در منابعی چون پهنای باند، توان باتری ها و زمان پردازش، ایجاد می کند. همچنین به دلیل الگوهای مختلفی که برای یک شبکه می تواند وجود داشته ‌باشد، گاهی تنها درصدی از مسیر‌یاب ها استفاده می شود و بقیه بی دلیل، اطلاعات خود را در شبکه منتشر می کنند. با این حال این پروتکل ها برای آن دسته از شبکه های ادهاک که سرعت تغییراتشان به اندازه کافی کم باشد، قابل استفاده هستند.
این پروتکل های مسیریابی روش های متفاوتی برای انتشار اطلاعات تغییر یافته توپولوژی شبکه و تعداد جداول لازم مرتبط با مسیریابی دارند. بعضی از مثال های این پروتکل ها DSDV ، CGSR ، WRP ، FSR ، GSR و HSR می باشند. در الگوریتم های جدولی همیشه تعداد مشخصی انتقال اطلاعات کنترلی در حال انجام است، حتی اگر برای مدتی اصلا هیچ انتقال داده ای در شبکه انجام نگیرد، مشخص است که چنین شیوه ای هزینه زیادی را متحمل خواهد شد.

پروتکل های نیازی

مسیریابی بر حسب تقاضا از جدیدترین طرحهای مسیریابی های بی سیم راه یافته به کلاس مقیاس پذیر است که مبنی بر یک خط مشی پرسش و پاسخ می باشد. برخلاف گروه قبلی، گره‌ها در چنین پروتکل‌هایی به صورت پیوسته تغییر شکل شبکه را متذکر نمی شوند و شکل شبکه تنها به کاربرانی که قصد استفاده یا مسیر‌یابی را دارند معرفی می شود. کشف مسیر معمولا با جریان درخواست مسیر در شبکه انجام می شود و گره ای که در مسیر مقصد قرار دارد، با ارسال پاسخ مسیر به گره منبع با استفاده از لینک معکوس، رسیدن درخواست را اطلاع می دهد و هنگامی که یک مسیر‌یاب در شبکه استفاده نمی شود، از جدول مسیر‌یابی کنار گذاشته می شود.
هنگامی که استفاده از یک مسیر‌یاب در شبکه مورد نیاز باشد، پیام “درخواست مسیر” در شبکه منتشر می‌شود و این پیام توسط مبدأ یا گره‌ای در نزدیکی آن دریافت می‌شود. آن گره نیز یک پیام “پاسخ مسیر” به سوی گره اولیه روانه می کند. پروتکل های AODV ،DSR ،TORA ،LMR و ABR مثال هایی از پروتکل‌های نیازی هستند و هدف این پروتکل ها این است که با کشف تنها مسیرهای درخواست شده و مورد نیاز، هزینه را حداقل کنند. این دسته از پروتکل ها باعث کاهش چشمگیری در مصرف منابع شبکه و هزینه های آن خواهند شد ولی در عوض تأخیر در هنگام برقراری اتصال را افزایش می دهند.
در واقع برای کاهش سرباره نگهداری اطلاعات پروتکل های جدولی، از این پروتکل ها استفاده می شود. سرباره کشف مسیر هنگامی که لینک معکوس داشته باشیم با O(N+M) رشد کرده و در لینک های تک جهتی O(2N) می باشد. روش های متفاوتی برای کشف مسیرها در الگوریتم های نیازی وجود دارد. بیشتر الگوریتم ها از یک طرح مشتق شده از مسیریابی پل (LAN) یعنی کشف مسیر بوسیله یادگرفتن وارونه استفاده می کنند.