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2.3QoS路由
自组网QoS路由的目标是满足QoS连接请求的一条或多条路由，同时提供足够的路由资源信息，为管理控制机制提供支持，完成全网资源的有效利用。目前自组网的QoS路由问题还处在起步阶段。无线自组织网络的QoS研究主要集中在QoS模型、具有资源预约功能的信令、QoS路由协议和QoS媒体接入协议以及接纳控制和调度等方面。
由于无线自组织网络具有无中心结构，拓扑动态变化，节点资源受限，无线节点间相互干扰等特性，使得自组织网络中的QoS路由设计面临新的挑战。这主要体现在：
拓扑结构的动态变化使节点间链路状态信息的获取和管理维护困难。
由于相邻节点间存在“隐蔽终端”、“暴露终端”、“侵入终端”等相互干扰，使得无线链路状态难以确定，例如带宽、时延、时延抖动等链路参数都很难及时获取和更新维护。
随时存在的单向信道的存在使得QoS路由协议设计困难，主要体现在:认知的单向性、路由的单向性和汇点不可达。
每个节点资源有限，使得QoS路由选择不能太复杂。
基于约束的QoS路由选择十分加困难。特别是当路由选择的约束条件包含两个或两个以上QoS参数时，路由选择将是一个NP完全问题[5]。
常见的无线自组织网络QoS路由协议有核心提取的分布式Ad hoc路由协议(CEDAR)[6]、基于标签探测的路由协议(TBP)[7]、保证服务质量的优化的链路状态路由协议(QoS-OLSR)[8]、分布式服务质量路由算法(DQoSR)等。
实际上，无线自组织网络上可提供QoS的能力非常有限，目前网络的QoS研究主要针对的是网络的QoS能力的提升，在提供满足应用需求的QoS方面还有很长的路要走。
3 跨层设计
无线自组织网络中链路的带宽较紧缺，而节点的处理能力和存储空间相对充足，因此需要通过增加协议栈各层之间的垂直交互来减少协议层对等实体之间的水平通信。跨层协同设计正是这种原则的一种具体的体现形式，网络各层共享与其他层相关的信息，从而对无线自组织网络进行整体设计。按照这种方式设计的协议栈中的各层协议在逻辑上是相互耦合的，各层协议之间垂直通信的增加允许上下层协议更好地结合，从而能够减少不必要的水平通信造成的带宽等资源浪费，有效地提高网络的整体性能。
无线自组织网络中，通过拓扑发现技术节点可以学习到局部拓扑信息。如何充分挖掘这些信息以实现优化自组织网络的通信性能，是一个值得研究的课题。目前的研究主要集中在如何利用局部拓扑信息在自组织网中实现高效广播传输、减小路由发现开销、改进路由维护等。当前的研究成果都体现出一个基本观点：无线自组织网络中的数据转发不能仅依靠网络层路由功能，必须结合链路层以及物理层实施跨层联合设计。因此在今后的无线自组织网络中，节点需要的不仅仅是局部的拓扑信息，还会需要更多的局部网路、链路参数。
综合考虑各协议层之间的信息进行路由协议设计，是无线自组织网络跨层协同设计的重点和技术难点之一。其设计需要考虑网络节点的移动性、有限带宽和不稳定的信道质量等特征，网络层可以基于当前的链路参数、网络和业务量状况选择合适的路由，实现对网络资源的有效分配。文献[9]中提出了一种跨层协同机制，利用多目标优化算法来计算跨层机制中使用的路由参数，支持自适应多QoS限制的多路径路由选择。文献[10]中基于AODV路由协议和IEEE 802.11e的MAC协议增强分布式协调访问(EDCA)标准提出的一种跨层路由协议，根据延时、带宽和路由稳定性等指标，寻找满足应用需要的最佳路径。文献[11]中把有线网络和光网络中的标签的概念移植到无线自组织网络中，提出标签路由协议(LRP)跨层路由协议框架，较之于DSDV、AODV、DSR和ZRP路由协议的效率有所提高。但目前为止，尚无针对数据链路层和网络层的跨层协同设计技术进行的系统性的研究，链路层哪些信息有助于路由了协议优化，以及网络层的哪些任务可以由链路层完成，这些问题都有待于深入研究和论证。
4 具有可扩展结构的无线自组织网络
无线自组织网络具有两种不同的层次结构：平面结构和分层结构。在平面结构中，每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，维护这个动态路由需要大量的控制信息。网络规模越大，路由维护的开销就越大。所以平面结构的网络可扩展性较差。如何构建具有可扩展性的大规模自组织网络体系结构一直是国内外研究的重点。目前，对于可扩展自组织网络的研究都集中在分层自组织网络体系结构上。
4.1逻辑分层结构
分层自组织网络体系结构源于分簇结构思想，如图5所示，将网络划分成若干个簇，每个簇由一个簇头和多个普通节点组成。簇头之间的通信需要借助于网关节点完成，簇头和网关形成高一级网络，称为虚拟骨干网。分级结构的网络规模在很大程度上将不受限制，路由和控制开销较小，并且容易实现移动性管理和网络的局部同步。因此，当无线自组织网络规模较大并需要提供一定的服务质量保障时宜采用分层分布式网络结构。
但是分级结构也有它的缺点。首先，分级结构需要相应的分簇算法和簇维护机制；其次，节点之间的路由不一定是最优路由。但是，我们可以通过设计合理的分簇算法来减少维护簇结构所需的开销，并且可以通过分布式网关来优化路由。通过将网络划分成簇，可以在无线自组织网络中方便地实施资源管理。在每个簇内，簇头可以控制节点的接入请求并且合理地分配带宽。
此外在分簇结构中，可以采用结合先验式和反应式优点的分级路由协议来提高路由算法的性能。因此基于分簇算法的分级网络结构可以在很大程度上提高无线自组织网络的性能和实用性。
4.2物理分层机构
相对于分簇方式的逻辑分层结构，另外一类分层结构是建立在异构节点模型基础之上的物理分层结构，即网络中存在不同类型的节点，这些异构节点具有不同的系统参数，从而使得网络物理上形成不同的层次。
典型的物理分层结构就是具有移动骨干网络(MBN)的无线自组织网。这类自组网有两类节点组成：骨干节点(BN)和普通节点(RN)，如图6所示。BN一般具有多个无线收发设备，一种典型的配置是：其中一个无线设备的系统设置与网络中普通节点相同，可与普通节点直接通信，而另一个无线设备往往具有更长的传输距离，更快的数据传输率，和较小的供电限制，节点通过该无线设备与其他BN互连，形成MBN。每一个BN类似簇首，负责管理、维护一个子网，子网的规模为k跳(k≥1)；每一个RN归属某一个由BN管理的子网，RN与所属BN间的跳数最大为k跳。所以，这种网络是一种两层结构的网络。
这种分层结构与分簇结构类似，也是将平面网络划分成若干子网，而与分簇结构不同的是：子网间互连是通过簇首形成的MBN实现；而在MBN中，BN之间通过无线信道直接互连，不再需要网关节点参与。而为了确保MBN的连通性，需要在MBN中部署足够多的冗余BN，即具有组成骨干网络能力的节点 (BCN)，当某一个BN移动引起MBN不连通时，在该区域的BCN自动转换成为BN，保持MBN的连通性。
MBN结构特点是：根据组网信道的不同，网络自然分成两层结构，BN通过高速率的信道形成上层网络MBN，RN则通过低速信道接入到某一个BN。每层网络本身仍然是一个同质网络，所以对于MBN可以进一步采用分簇技术，再形成多个逻辑分层结构。
4.3异构自组织互联网
以往的可扩展性自组织网络体系结构的研究都偏重于如何将一个平面网络分解成为多个相对对立、且相互连通的小规模子网，各个子网执行统一的自组织协议，通过构造高层网络实现子网间的互连。与此对应，还存在另一类网络系统，该系统本身就是由多个异构自组织子网组成，这些子网在通信体制、组网方式、自组织协议方面都存在差异，而由于实际应用的需求，要求在子网间实现通信，实现异构自组织网络间的互连互通，应该是可扩展自组网体系结构研究的另一个方面，目前较多的方式仍是由高层网络负责不同建制子网间的互连，如图7所示。
在实际应用中，这类网络系统是比较常见的。例如在军事应用中，部队按建制配备通信电台，并形成各自独立的通信子网。根据不同建制的通信需求，各单位所配备的电台通信体制不尽相同，即使体制相同，工作的信道也可能互不相同，这样就形成了由多个异构网络组成的通信系统。又如，目前民用市场上出现了各式各样的无线通信终端，其通信方式可能是超宽带(UWB)、无线局域网(WLAN)、微波存取全球互通(WiMAX)等；这些不同通信体制的设备通过各自的自组织协议形成若干相互独立的网络，要实现它们之间的互联互通实质上也是异构自组织网互联的问题。
实现无线异构自组织网络的互联首先需寻找一种方法可屏蔽异构网络通信方式的差异性，在开放系统互联(OSI)七层模型中，网络层的IP技术在设计时最大限度降低了应用对网络的依赖性，所以在网络层实现IP数据包的跨异构网传输是目前的首选方案。
在子网互联结构中，拓扑的动态性更为复杂。从网络结构来看，网络的移动性模型可分为两个层次：域内移动性和域间移动性，它们又分别被称为微移动性和宏移动性。域内移动性是指节点在子网内的移动；域间移动性是指节点在相邻子网间的漫游。此外，子网作为一个整体进行移动、多个具有相同通信体制的子网合并成一个新的子网、一个子网分裂成多个子网等情况也会产生一系列新的动态拓扑问题。所以网间自组织的设计应该充分考虑上述复杂性。
5 其他相关技术进展
5.1无线自组织网络的安全
无线自组织网络的安全问题的最终目标是给用户提供安全服务。为了实现这个目标，安全解决方法应该提供跨越整个协议栈的全面保护。现在对于无线自组织网络安全的研究，链路层可以采用安全的无线MAC协议，采用检测和响应策略进行反应式保护，对现有协议进行修改，确定安全漏洞，如IEEE 802.11i对IEEE 802.11wep安全问题的修补；在网络层一般采取了相邻节点验证、安全增强型路由协议、相邻节点监视、入侵响应等方法；传输层采用数据加密认证和保护端到端通信。
5.2无线自组织网络中的TCP
传输控制协议(TCP)是一个根据有效网络带宽控制器承载载荷的自适应传输协议，在没有拥塞的时候将用色窗口增大，监测到拥塞的时候又减小拥塞窗口。这种机制在有线网络中工作的很好，但是在无线自组织网络中，TCP协议遇到了很多挑战，如端到端时延的变化加大、报文丢失的原因增多、可用资源减少等问题。目前对于无线自组织网络中TCP的研究，集中在拥塞窗口大小的控制、TCP的公平性、端到端时延的保证等方面。
5.3无线自组织网络中的节能
可达性和便携性在无线自组织网络中是一对矛盾的综合体。一方面，为了提高通信的可达性，可以提高收发器的功率，这将带来能耗的提高；另一方面，便携性又对设备的体积、重量电源等提出了种种限制。为了保证无线自组织网络的工作时间，可以提高电池供电能力，降低移动节点的能量消耗。前者的提高受到种种限制，不可以一蹴而就，目前的研究大都集中到了如何降低移动节点能量消耗上，如减少分组重传，提高收发器的使用效率，设计基于功耗的路由算法等。
6 结束语
无线自组织网络由于其可移动性、自组织性和便利性，成为通信领域发展的热点之一；也正是这些特性对无线自组织网络各方面的技术都提出了新的要求。目前不断有基于原有基础修改或者全新设计的思路、协议、方案提出，但是很多关键问题还没有得到真正解决。这些问题的研究和解决，将使得无线自组织网络迎来进一步的发展。
