Et MANET, eller mobilt ad hoc-nettverk, representerer en unik type trådløst nettverk. I motsetning til tradisjonelle nettverk, krever det ingen fast infrastruktur, som for eksempel en ruter eller et aksesspunkt.
Ideen bak MANET-er oppsto på 1970-tallet, da forskere begynte å eksperimentere med pakkeradionettverk. Hensikten var å muliggjøre direkte kommunikasjon mellom enheter, uten å være avhengig av en etablert infrastruktur.
Med fremveksten av mobil databehandling og trådløs teknologi, ble det mulig å skape mer avanserte og dynamiske nettverk. Dette la grunnlaget for ad hoc-nettverk slik vi kjenner dem i dag.
Forskningen på MANET-er har siden den gang kontinuerlig utviklet seg. Nye protokoller, algoritmer og applikasjoner har blitt utviklet for å møte de spesielle utfordringene disse nettverkene medfører.
La oss utforske hva et MANET egentlig innebærer, og hvor det kan benyttes.
Hva er et MANET?
MANET er en forkortelse for Mobile Ad-hoc Network. Det er et trådløst nettverk der mobile enheter, som smarttelefoner, bærbare datamaskiner og nettbrett, kan koble seg direkte til hverandre. Dette skjer uten behov for en sentralisert infrastruktur eller et allerede eksisterende kommunikasjonsnettverk.
Bildekilde: networksimulationtools
I et MANET fungerer hver enhet både som en sender og mottaker av data. Enhetene danner et midlertidig nettverk for å kommunisere med hverandre.
Når en enhet ønsker å kommunisere med en annen, sender den et signal eller en melding til alle enheter innen rekkevidde. Den tiltenkte mottakeren mottar meldingen og svarer.
Dersom den ønskede mottakeren ikke er innenfor den direkte rekkevidden, videresendes meldingen til en enhet i nærheten, som deretter sender den videre, og så videre, til meldingen når sitt mål.
Enhetene i et MANET benytter en rutingprotokoll for å dynamisk etablere og vedlikeholde nettverksforbindelser når de beveger seg inn og ut av hverandres rekkevidde. Rutingprotokollen hjelper enhetene med å finne den beste veien for å sende datapakker til destinasjonen, basert på nettverkets topologi, kvaliteten på forbindelsene og andre relevante faktorer.
En vanlig rutingprotokoll brukt i MANET-er er Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV). AODV lar enheter etablere ruter etter behov og støtter både en-til-en-kommunikasjon (unicast) og en-til-mange-kommunikasjon (multicast).
En annen rutingprotokoll er Dynamic Source Routing (DSR). Denne protokollen er basert på kilderuting og lar enhetene lagre en rutebuffer for nylig brukte ruter.
Hvorfor er MANET nødvendig?
Her er noen av bruksområdene for MANET:
Manglende infrastruktur
I situasjoner hvor det ikke finnes en eksisterende nettverksinfrastruktur, som i avsidesliggende områder eller under militære operasjoner, kan et MANET raskt settes opp uten å være avhengig av en fast infrastruktur.
Fleksibilitet og mobilitet
MANET-er er enkle å sette opp og flytte etter behov. Dette gjør dem ideelle i situasjoner hvor nettverket må kunne rekonfigureres raskt.
For eksempel, under en militær operasjon kan et MANET settes opp og justeres etter hvert som troppene flytter seg.
Kostnadseffektivitet
Utbygging av tradisjonell nettverksinfrastruktur kan være svært kostbart, spesielt i isolerte eller landlige områder. Et MANET kan derimot enkelt etableres ved hjelp av eksisterende enheter, noe som gjør det til et mer økonomisk alternativ.
Automatisk konfigurasjon
MANET-er krever ingen manuell konfigurasjon. Når enheter kobler seg til eller forlater nettverket, justerer rutingprotokollen seg dynamisk for å sikre at alle enheter kan kommunisere med hverandre.
Skalerbarhet
Et MANET kan tilpasses i størrelse etter behov, avhengig av antall enheter og nettverkets omfang. Dette gjør det passende i situasjoner hvor nettverkets størrelse og struktur kan endre seg, som under katastrofer eller utendørsarrangementer.
Kjennetegn ved MANET
De viktigste egenskapene til et MANET inkluderer:
Dynamisk topologi
Nettverkets struktur endres kontinuerlig når noder beveger seg eller nye noder kobler seg til eller fra. Dette gjør det vanskelig å opprettholde et stabilt og pålitelig nettverk.
Desentralisering
Det finnes ingen sentralisert kontroll eller fast infrastruktur i et MANET. Alle nodene i nettverket må samarbeide for å sikre at det fungerer som det skal.
Begrensede ressurser
Mobile enheter har begrenset batteritid, prosessorkraft og lagringsplass, noe som kan påvirke nettverkets ytelse og effektivitet.
Sikkerhetsutfordringer
MANET-er er sårbare for ulike sikkerhetstrusler, som avlytting, angrep og tjenestenektangrep. Mangelen på en fast infrastruktur og nettverkets desentraliserte natur gjør det vanskelig å implementere effektive sikkerhetstiltak.
Selvorganisering
Nodene i nettverket må organisere seg selv for å etablere og vedlikeholde nettverkets struktur. Dette krever bruk av distribuerte protokoller og algoritmer.
Båndbreddebegrensninger
Den tilgjengelige båndbredden i et MANET er vanligvis begrenset og deles mellom alle nodene i nettverket. Dette kan påvirke hastigheten og påliteligheten til dataoverføringer.
Mobilitet
Nettverkets stabilitet og pålitelighet kan påvirkes av nodenes mobilitet. Det er vanskelig å vedlikeholde rutetabeller og sikre korrekt videresending av data når nodene beveger seg.
Anvendelsesområder for MANET
MANET-er har en rekke bruksområder, særlig i situasjoner der et tradisjonelt kablet eller trådløst nettverk ikke er tilgjengelig. Her er noen av de vanligste bruksområdene:
Militær kommunikasjon
Brukes i militære operasjoner for å sikre sikker og pålitelig kommunikasjon mellom tropper og kjøretøy, selv i fiendtlige eller avsidesliggende miljøer.
Sosiale nettverk
MANET-er kan brukes til å etablere spontane kommunikasjonsnettverk i sosiale sammenhenger, som konserter eller festivaler, hvor tradisjonelle nettverk kan være overbelastet eller utilgjengelige.
Nødhjelp
Ved naturkatastrofer, som jordskjelv eller orkaner, kan tradisjonell kommunikasjonsinfrastruktur bli skadet eller ødelagt. Her kan MANET-er raskt distribueres for å støtte rednings- og hjelpearbeid.
Sensornettverk
MANET-er kan brukes til å koble sammen trådløse sensorer i miljøer som landbruk, miljøovervåking eller helsevesen. Sensorene kan kommunisere med hverandre, og data kan samles inn og analyseres.
Transportnettverk
For å øke sikkerheten og effektiviteten i transportsystemer, kan kjøretøy kommunisere med hverandre for å unngå kollisjoner eller gi trafikkoppdateringer.
Personlige nettverk
MANET kan også brukes til kommunikasjon mellom personlige enheter, som smarttelefoner, nettbrett og bærbare enheter, i situasjoner hvor tradisjonelle nettverk ikke er tilgjengelige.
Læringsressurser
Det finnes flere bøker som gir en grundig oversikt over MANET, inkludert deres historie, nøkkelbegreper og aktuelle forskningstrender. Her er noen av dem:
#1. Anvendelser av mobile ad hoc-nettverk
Denne boken gir leserne en bred forståelse av de praktiske bruksområdene for MANET-er og deres potensielle innvirkning på ulike områder.
Boken beskriver også bruken av simuleringspakken NS2 for implementering og eksperimentering, noe som kan være nyttig for forskere som ønsker å teste og evaluere ulike rutingprotokoller i MANET-er.
#2. Mobile ad hoc-nettverk: nåværende status og fremtidige trender
Denne boken er delt inn i 18 kapitler, skrevet av ledende eksperter innen ad hoc-nettverk. Kapitlene dekker en rekke emner relatert til MANET-er, inkludert rutingprotokoller, sikkerhetsmekanismer, tjenestekvalitet og multimedieapplikasjoner.
#3. Node-sikringsprotokoll for effektiv ruting i mobile ad hoc-nettverk
Denne boken gir først en detaljert oversikt over utfordringene ad hoc-nettverk står overfor, som mangelen på en sentralisert infrastruktur, begrensede ressurser og sårbarhet for angrep.
Deretter presenteres en løsning på disse utfordringene gjennom utviklingen av NSP-protokollen.
Boken inneholder også detaljerte diagrammer og eksempler for å hjelpe leserne med å forstå de presenterte konseptene.
Forfatterens notat
Ettersom behovet for trådløs tilkobling fortsetter å vokse, vil også viktigheten av MANET-er øke.
Målet med fremtidig forskning på dette området vil være å utvikle innovative tilnærminger for å løse utfordringene MANET-er står overfor, inkludert ressursallokering, energihåndtering og levering av tjenestekvalitet (QoS).
Alt i alt er MANET-feltet et forskningsområde i rask utvikling, med mange spennende muligheter for innovasjon og utvikling.
Jeg håper denne artikkelen har gitt deg en nyttig innføring i mobile ad hoc-nettverk og deres bruksområder. Du kan også være interessert i å lære mer om nettverksoptimalisering og hvordan du kan forbedre nettverksytelsen.