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Definition Was ist ein Mobile Ad hoc Network (MANet)?

Ein Mobile Ad hoc Network ist ein Funknetzwerk, das sich selbst organisiert und konfiguriert. Es besteht aus mobilen Endgeräten, die über Funktechnologien miteinander vernetzt sind. Die Topologie eine MANets ist dynamisch und kann sich verändern. Das Netzwerk benötigt geeignete Konzepte und Routing-Mechanismen, die mit dieser Dynamik umgehen können. Mobile Wireless Sensor Networks (MWSN) sind eine Anwendung des Mobile Ad hoc Networks.

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Die Abkürzung für ein Mobile Ad hoc Network lautet MANet. Alternative Begriffe sind Wireless Ad hoc Network oder Ad hoc Wireless Network Es handelt sich um sich selbst organisierende und konfigurierende Funknetzwerke.

Ein MANet vernetzt mobile Geräte wie Sensoren, Aktoren, Smartphones, Mobiltelefone oder Notebooks. In vielen Fällen basiert die Mobilität der vernetzten Geräte auf der physischen Verbindung mit Fahrzeugen oder Personen. Die Topologie eines solchen Netzes ist dynamisch und kann sich aufgrund der Mobilität der vernetzten Geräte verändern.

Mobile Ad hoc Networks bilden unterschiedlich stark vermaschte Strukturen. Einzelne Stationen können als Endgeräte aber auch als Router, die Daten an andere Stationen weiterleiten, fungieren. Als Funktechnologien kommen WiFi-, Satelliten- oder Mobilfunktechnologien zum Einsatz. Typischerweise werden Frequenzbereiche zwischen 30 Megahertz und fünf Gigahertz genutzt.

Mobile Ad hoc Networks arbeiten in sich autonom oder sind mit dem Internet und anderen Netzwerken verbunden. Mobile Wireless Sensor Networks (MWSN) und Mobile Sensor Networks (MSN) sind Anwendungen des MANets. Eine weitere Anwendung ist das Vehicular Ad hoc Network (VANet).

Typische Bereiche, in denen Mobile Ad hoc Networks zum Einsatz kommen, sind die Verkehrsüberwachung- und -steuerung, Umwelttechnik, militärische Anwendungen, Logistik, Gesundheitswesen und Prozesse der Industrie 4.0. Zur Standardisierung der Konzepte, Schnittstellen und Protokolle des Mobile Ad hoc Networks gründete die IETF (Internet Engineering Task Force) die MANet Working Group.

Merkmale des Mobile Ad hoc Networks

Typische Merkmale des Mobile Ad hoc Networks sind:

  • sich dynamisch verändernde Topologien
  • vermaschte Multi-Hop-Netzstrukturen
  • uni- und bidirektionale Links
  • Netzteilnehmer fungieren als Endgeräte und Router zur Weiterleitung der Daten
  • sich selbst organisierende und konfigurierende Netze
  • Energieversorgung der mobilen Endgeräte per Batterie oder Akku (hohe Anforderung an Energieeffizienz)

Konzepte des Mobile Ad hoc Networks

Mobile Ad hoc Networks haben keine verwaltete Infrastruktur. Sie konfigurieren und organisieren sich eigenständig, ohne eine Netzwerkmanagementinstanz. Die Netzteilnehmer kommunizieren entweder über direkte oder indirekte Verbindungen miteinander.

Bei einer indirekten Verbindung werden Daten über mehrere Zwischenstationen ausgetauscht. Einige Netzteilnehmer übernehmen in diesem Fall die Rolle eines Routers zur Weiterleitung der Daten an andere Stationen. Da die einzelnen Teilnehmer ständig in Bewegung sind, ändert sich die Topologie dynamisch. Die eingesetzten Routingprotokolle müssen für eine korrekte Vermittlung und Weiterleitung der Daten mit dieser Dynamik umgehen können.

Weitere Herausforderungen für die Routingprotokolle sind das Fehlen zentraler Routinginformationen, sich verändernde Metriken der Funkverbindungen und hinsichtlich Intelligenz, Rechenleistung, Speichervermögen und Energie begrenzte Ressourcen der Netzteilnehmer. In den Mobile Ad hoc Networks kommen verschiedene Routingverfahren wie topologiebasierte, positionsbasierte, proaktive, reaktive oder hybride Routingverfahren zum Einsatz. Die Routingverfahren übernehmen Aufgaben der Lastverteilung und leiten bei Verbindungs- oder Stationsausfällen die Daten über redundante Wege weiter.

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