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无线自组网技术:从军事萌芽到多领域开花的发展历程

发布时间: 2025-07-07 09:10

无线自组网,作为一种无中心、自组织的多跳无线局域网络,以其独特优势在通信领域占据了重要地位。其发展历程丰富而曲折,从最初在军事领域的萌芽,逐步拓展到民用的各个角落,为现代通信带来了新的活力与变革。


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起源:军事需求催生技术雏形

无线自组网的起源可以追溯到 20 世纪 60 年代末。1968 年,美国夏威夷大学为实现分布在四个岛屿的七处校园内计算机的互连,构建了第一个无线自组网 ——ALOHA 系统。该系统中计算机虽不能移动且相互间一跳可达,但它首次对共享无线媒介的多站点接入信道问题展开研究,并提出著名的 ALOHA 协议,为后续无线自组网的发展奠定了基础。

1972 年,在美国国防部预先研究计划局支持下,夏威夷大学开发了支持节点移动的分组无线电网络 PRNET。与 ALOHA 不同,PRNET 允许在更广地理范围内,采用分组多跳存储转发方式进行通讯,且设计时期望网络能自动初始化和运行,节点可发现邻居节点并形成路由。这一成果使得无线自组网在军事应用上迈出关键一步,满足了作战部队快速移动中无线通信、抗毁性强以及在无预设通信基础设施环境下快速组网的需求。


发展初期:军事领域持续深耕

20 世纪 70 年代末至 80 年代,美国海军研究实验室研制完成短波自组织网络 HF - ITF 系统,保障了海军特遣舰队在 500 公里范围的舰只、飞机、潜艇之间的联网,该系统工作在短波频段,采用跳频方式组网,是低速自组织网络。1983 年,DARPA 资助进行的具有抗毁性和自适应的无线网络 SURAN 项目,重点解决了当时无线通信装置体积大、组网算法无法支持大规模网络以及抗电子干扰能力差等问题。该项目研制出低成本分组无线电电台 LPR,采用直接序列扩频技术和自适应前向纠错技术提高抗干扰性,并基于 LPR 平台提出分层链路状态路由协议以支持大规模网络。这些早期的研究与实践,不断完善着无线自组网在军事环境下的应用性能。


快速发展:从军事走向民用

20 世纪 90 年代初期,移动通信和移动终端技术高速发展,推动无线自组网技术进入快速发展阶段,且开始从军事通信领域向民用通信领域拓展。1991 年,IEEE 正式采用 “Ad hoc network” 术语,并将其定义为一种自组织、对等式、多跳、移动的无线网络。1993 年,美国国防部启动近期数字无线电台计划,目标是研制支持 IP 数据业务的战术无线电台,基于该电台可自组织成两层的 Ad Hoc 网络。1994 年,美国 DARPA 启动全球移动信息系统(GloMo)计划,其中 WINGs 项目致力于实现无线移动自组网与多媒体因特网的无缝结合。同年,C.E.Perkins 和 D.B.Johnson 分别发表论文,提出对个人便携设备进行无需基础设施支持的组网思想并探索相应路由算法,标志着移动自组网技术向民用领域的转变。1997 年,IEEE802.11 标准发布,支持一跳的 Ad hoc 工作模式,进一步推动了无线自组网的发展,同年 IETF 成立 MANET 工作组,负责研究支持数百个节点规模的移动自组网路由协议并制定标准,为无线自组网在民用领域的大规模应用奠定了理论和标准基础。


拓展新方向:无线传感器网络兴起

进入 21 世纪,无线自组网的一个重要发展方向是无线传感器网络。2000 年,美国陆军提出 “无人值守地面传感器群” 项目,旨在使基层部队指挥员能按需部署传感器并收集战场精确信息。2001 年,美国国防部预先研究计划局启动 SensIT 计划,研究以战场为背景的传感器节点自组织快速部署以及收集可靠实时战场态势信息等关键技术。同年,美国陆军提出 “灵巧传感器网络通信” 计划。无线传感器网络由大量廉价微型传感器节点组成,通过无线通信形成多跳自组织网络系统,协作感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息并传送给获取者。由于节点随机分布且传输功率有限,无线自组网技术成为其组网通信的必然选择,这一领域的发展极大地拓展了无线自组网的应用边界,在环境监测、工业监控、智能家居等民用领域展现出巨大潜力。


当下与未来:持续创新,融合发展

如今,无线自组网技术持续创新。如 Mesh 无线自组网系统,作为新型无线网络技术,采用 “无线网格网” 理念设计,在非视距、快速移动条件下,利用无中心自组网的分布式网络构架,实现多路语音、数据、图像等多媒体信息实时交互,在灾难救援、边境保卫、智慧城市等领域应用广泛。2025 年,上海感悟通信科技有限公司申请的用于无线自组网的节点同步技术专利,通过实现主节点和中继从节点之间的有效同步,基于跳频序列变化使用不同频道发送帧同步信号,提升了通信系统在复杂环境下的抗干扰能力,为无线自组网在复杂电磁环境中的应用提供了更可靠保障。

展望未来,随着 5G、6G 以及 AI 等技术的发展,无线自组网将朝着更高性能、更智能化、更安全可靠的方向发展。它将与卫星通信、边缘计算等技术深度融合,进一步拓展应用边界,在智慧农业、智能电网、无人机协同作业、自动驾驶等领域发挥关键作用,为各行业数字化、智能化转型注入强劲动力。但同时,网络安全、能耗优化、标准统一等问题仍需行业内持续努力攻克,以充分释放无线自组网在未来通信时代的巨大潜力。

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