ワイヤレスアドホックネットワーク

無線アドホックネットワーク^[1]（WANET）またはモバイルアドホックネットワーク（MANET）は、分散型の無線ネットワークです。このネットワークは、ルータや無線アクセスポイントなどの既存のインフラストラクチャに依存しないため、アドホックと呼ばれます。代わりに、各ノードは他のノードにデータを転送することでルーティングに参加します。どのノードがデータを転送するかは、ネットワーク接続と使用中のルーティングアルゴリズムに基づいて動的に決定されます。^[2]

このような無線ネットワークにはインフラストラクチャの設定や管理の複雑さがなく、デバイスが「オンザフライ」でネットワークを作成したり参加したりすることができます。^[3]

MANET 内の各デバイスは、どの方向にも独立して移動できるため、他のデバイスへのリンクが頻繁に変更されます。各デバイスは、自身の使用とは関係のないトラフィックを転送する必要があるため、ルーターになります。MANET を構築する上での主な課題は、各デバイスがトラフィックを適切にルーティングするために必要な情報を継続的に維持できるようにすることです。これは、MANET の規模が大きくなるにつれて、1)他のすべてのノードにパケットをルーティングしたい、2) リアルタイムのルーティング ステータスを維持するために必要なオーバーヘッド トラフィックの割合、3) 各ノードが独立してルーティングするための独自のグッドプットを持ち、他のノードのニーズを認識しない、4) すべてのノードが無線スペクトルの一部などの限られた通信帯域幅を共有する必要がある、などの理由で難しくなります。

このようなネットワークは、単独で動作することも、より大規模なインターネットに接続することもできます。ノード間には 1 つまたは複数の異なるトランシーバーが含まれる場合があります。これにより、非常に動的で自律的なトポロジが実現します。MANET は通常、リンク層アドホック ネットワーク 上にルーティング可能なネットワーク環境を備えています。

最も初期の無線データネットワークは、パケット無線ネットワークであるPRNETと呼ばれ、1970年代初頭に国防高等研究計画局（DARPA）が支援しました。Bolt 、Beranek and Newman Inc.（BBN）とSRI Internationalは、これらの初期のシステムを設計、構築、実験しました。実験者には、Robert Kahn、^[4]、 Jerry Burchfiel、Ray Tomlinsonなどが含まれています。^[5]同様の実験は、アマチュア無線コミュニティでx25プロトコルを使用して行われました。これらの初期のパケット無線システムはインターネットより前から存在し、実際に元のインターネットプロトコルスイートの動機の一部でした。その後のDARPAの実験には、1980年代に行われたSurvivable Radio Network（SURAN）プロジェクト^[6]が含まれます。これらのシステムの後継は、1990年代半ばに米国陸軍向けに、後に他の国々向けに近未来デジタル無線として配備されました。

学術研究活動のもう一つの第三の波は、1990年代半ばにパソコン用の安価な802.11無線カードの登場とともに始まりました。現在の無線アドホックネットワークは、主に軍事用途向けに設計されています。^[7]パケット無線の問題点は、(1) 要素がかさばる、(2) データ速度が遅い、(3) 移動度が高いとリンクを維持できない、という点です。このプロジェクトは、無線アドホックネットワークが誕生した1990年代初頭まで、あまり進展しませんでした。

ラップトップと802.11/Wi-Fiワイヤレス ネットワークの普及により、MANET は 1990 年代半ばから人気の研究テーマとなっています。多くの学術論文では、通常、すべてのノードが互いに数ホップ以内にあるという制限された空間内でのさまざまなレベルのモビリティを想定して、プロトコルとその能力を評価しています。その後、パケット ドロップ率、ルーティング プロトコルによって発生するオーバーヘッド、エンドツーエンドのパケット遅延、ネットワーク スループット、拡張性などの基準に基づいて、さまざまなプロトコルが評価されます。

1990年代初頭、SUN Microsystems USAのCharles Perkins氏とケンブリッジ大学のChai Keong Toh氏は、それぞれ別のインターネット、つまり無線アドホックネットワークの研究を始めました。Perkins氏は動的アドレス指定の問題に取り組んでいました。Toh氏は、ABR（連想ベースルーティング）として知られる新しいルーティングプロトコルに取り組みました。^[8] Perkins氏は最終的に、分散距離ベクトルルーティングに基づくDSDV（宛先シーケンス距離ベクトルルーティング）を提案しました。Toh氏の提案はオンデマンドベースのルーティングであり、ルートは必要に応じてリアルタイムでオンザフライで検出されます。ABR ^{[9]はRFCとして}IETFに提出されました。 ABRは、Lucent WaveLAN 802.11a対応ラップトップのLinux OSに正常に実装され、実用的なアドホックモバイルネットワークが1999年に実現可能であることが証明されました^{[3] [10] [11]。}その後、AODVと呼ばれる別のルーティングプロトコルが導入され、2005年に実証され実装されました^[12]。 2007年に、David JohnsonとDave MaltzはDSR（Dynamic Source Routing）を提案しました^[13]。

ワイヤレス アドホック ネットワークは分散型であるため、中央ノードに依存できないさまざまなアプリケーションに適しており、ワイヤレス管理ネットワークに比べてネットワークのスケーラビリティが向上する可能性がありますが、このようなネットワークの全体的な容量には理論的および実際的な制限があることがわかっています。^{[引用が必要]} 最小限の構成と迅速な展開により、アドホック ネットワークは自然災害や軍事紛争などの緊急事態に適しています。動的で適応性のあるルーティング プロトコルがあるため、アドホック ネットワークを迅速に形成できます。

モバイルアドホックネットワーク（MANET）は、ワイヤレスで接続されたモバイルデバイスの、継続的に自己構成され、自己組織化され、インフラストラクチャを必要としない^[14]ネットワークです。これは、「オンザフライ」ネットワークまたは「自発的ネットワーク」と呼ばれることもあります。^[15]

VANETは、車両と路側機器間の通信に使用されます。^[16] インテリジェント車両アドホックネットワーク（InVANET）は、車両同士の衝突や事故の際に車両がインテリジェントな行動をとるのを助ける一種の人工知能です。車両は電波を使用して互いに通信し、車両が道路を移動している間に即座に通信ネットワークを構築します。VANETは軽量プロトコルで保護する必要があります。^[17]

SPANは、市販のスマートフォンの既存のハードウェア（主にWi-FiとBluetooth）とソフトウェア（プロトコル）を活用して、携帯電話会社のネットワーク、無線アクセスポイント、または従来のネットワークインフラストラクチャに依存せずにピアツーピアネットワークを作成します。SPANは、マルチホップリレーをサポートし、グループリーダーの概念がないため、ピアがネットワークを破壊することなく自由に参加したり離脱したりできるという点で、 Wi-Fi Directなどの従来のハブアンドスポークネットワークとは異なります。iOSバージョン7.0以降を搭載したAppleのiPhoneは、マルチピアアドホックメッシュネットワークが可能です。^[18]

メッシュ ネットワークは、結果として得られるネットワークのトポロジーからその名前が付けられています。完全に接続されたメッシュでは、各ノードが他のすべてのノードに接続され、「メッシュ」を形成します。一方、部分的なメッシュは、一部のノードが他のノードに接続されていないトポロジーを持ちますが、この用語はあまり使用されていません。ワイヤレス アドホック ネットワークは、メッシュ ネットワークまたはその他の形態をとることができます。ワイヤレス アドホック ネットワークには固定されたトポロジーはなく、ノード間の接続性は、デバイスの動作、モビリティ パターン、互いの距離などに完全に依存します。したがって、ワイヤレス メッシュ ネットワークは、結果として得られるネットワーク トポロジーに特に重点を置いた、ワイヤレス アドホック ネットワークの特定のタイプです。一部のワイヤレス メッシュ ネットワーク (特に家庭内のもの) は、比較的移動が少なく、リンクが切れることも少ないですが、他のより移動性の高いメッシュ ネットワークでは、失われたリンクを考慮して、頻繁にルーティングを調整する必要があります。^[19]

軍事用または戦術的なMANETは、データレート、リアルタイム要件、移動中の高速再ルーティング、データセキュリティ、無線範囲、および既存システムとの統合を重視して軍事ユニットによって使用されています。^[20]一般的な無線波形には、米陸軍のJTRS SRW、Silvus Technologies MN-MIMO Waveform（モバイルネットワークMIMO）、^{[21] [22] [23] [24]}およびCodan DTC MeshUltra Waveformがあります。^{[25] [26] [27]}アドホックモバイル通信は、特にインフラストラクチャレスの性質、迅速な展開と操作により、このニーズを満たすのに適しています。 軍事用MANETは、迅速な展開、インフラストラクチャレス、完全ワイヤレスネットワーク（固定無線塔なし）、堅牢性（リンク切断は問題にならない）、セキュリティ、範囲、および即時操作を重視して軍事ユニットによって使用されています。

飛行型アドホックネットワーク（FANET）は無人航空機で構成されており、優れた機動性と遠隔地への接続性を実現します。^[28]

無人航空機は、パイロットが搭乗していない航空機です。UAVは遠隔操作（地上管制所のパイロットが操縦）することも、事前にプログラムされた飛行計画に基づいて自律飛行することもできます。UAVの民間での使用には、3D地形のモデリング、荷物の配達（物流）などがあります。 ^[29]

^{UAVは、パイロットを外国の非友好的な環境に危険にさらすことなく、データ収集と状況感知のために米空軍[30]}によっても使用されています。無線アドホックネットワーク技術がUAVに組み込まれているため、複数のUAVが互いに通信し、チームとして協力してタスクとミッションを完了することができます。UAVが敵に破壊された場合、そのデータはワイヤレスで他の近隣のUAVにすばやくオフロードできます。UAVアドホック通信ネットワークは、UAVインスタントスカイネットワークと呼ばれることもあります。より一般的には、UAVの空中MANETは現在（2021年現在）、スロベニアのBRAMOR C4EYEのような小型戦術偵察ISR UAVとして正常に実装され、運用されています。

海軍艦艇は伝統的に衛星通信やその他の海上無線を使用して、互いに、または陸上の地上局と通信している。しかし、このような通信は遅延や帯域幅の制限によって制限されている。無線アドホックネットワークにより、海上でも艦域ネットワークを形成でき、艦艇間の高速無線通信が可能になり、画像やマルチメディアデータの共有が強化され、戦場での作戦の連携が改善される。^[31] 一部の防衛企業（ロックウェル・コリンズ、シルバス・テクノロジーズ、ローデ・シュワルツなど）は、艦艇間および艦艇と陸上の通信を強化する製品を製造している。^[32]

センサーは、ノイズ、温度、湿度、圧力などの特定のパラメータに関連する情報を収集する便利なデバイスです。センサーは、大規模なセンサーデータの収集を可能にするために、ワイヤレスで接続されることが増えています。センサーデータのサンプルが大量にある場合、分析処理を使用してこれらのデータを理解できます。ワイヤレスセンサーネットワークの接続性は、ワイヤレスアドホックネットワークの原理に依存しています。センサーは固定の無線塔なしで配置でき、オンザフライでネットワークを形成できるようになったためです。「スマートダスト」は、カリフォルニア大学バークレー校で行われた初期のプロジェクトの1つで、小型の無線を使用してスマートダストを相互接続しました。^[33]最近では、モバイルワイヤレスセンサーネットワーク（MWSN）も学術的な関心の領域になっています。

ロボットのグループを調整し、制御して共同作業を行い、タスクを完了する取り組みが進められてきました。集中制御は、ロボットが順番にコントローラ ステーションと通信する「スター」アプローチに基づいていることがよくあります。ただし、ワイヤレス アドホック ネットワークを使用すると、ロボットはオンザフライで通信ネットワークを形成できます。つまり、ロボットは互いに「会話」し、分散型で協力することができます。^[34]ロボットのネットワークを使用すると、ロボットは互いに通信し、ローカル情報を共有し、タスクを最も効果的かつ効率的に解決する方法を分散的に決定できます。^[35]

無線アドホックネットワークのもう一つの民間用途は公共の安全である。災害時（洪水、嵐、地震、火災など）には、迅速かつ即時の無線通信ネットワークが必要である。特に地震の際には、無線塔が倒壊したり破壊されたりしたが、無線アドホックネットワークは独立して形成される。消防士や救助隊員はアドホックネットワークを使用して通信し、負傷者を救助することができる。このような機能を備えた市販の無線機は市場で入手可能である。^{[31] [36]}

無線アドホックネットワークにより、センサー、ビデオ、機器、その他のデバイスを無線で配置して相互接続し、診療所や病院の患者のモニタリング、医師や看護師への警告通知、また融合ポイントでそのようなデータを迅速に理解して人命を救うことが可能になります。^{[37] [38]}

MANETSは、大気汚染監視などのさまざまなアプリケーションのデータマイニング用のセンサーデータの収集を容易にするために使用でき、このようなアプリケーションにはさまざまな種類のアーキテクチャを使用できます。^[39]このようなアプリケーションの主な特徴は、環境特性を監視する近くのセンサーノードが通常同様の値を記録することです。センサー観測間の空間相関によるこの種のデータ冗長性は、ネットワーク内データ集約およびマイニングの技術に影響を与えます。異なるセンサーによってサンプリングされたデータ間の空間相関を測定することにより、より効率的な空間データマイニングアルゴリズムとより効率的なルーティング戦略を開発するための幅広いクラスの特殊なアルゴリズムを開発できます。^{[40]また、研究者は、}待ち行列理論を適用するためのMANETのパフォーマンスモデルを開発しました。^{[41] [42]}

いくつかの書籍^{[43] [1]}や研究によって、無線アドホックネットワークまたはMANETが直面している技術的および研究上の課題^{[44] [45]が明らかにされています。ユーザーにとっての利点、実装上の技術的な困難、および}無線スペクトル汚染への副作用は、以下に簡単にまとめることができます。

MANETの明らかな魅力は、ネットワークが分散化されており、ノード/デバイスが移動可能であることです。つまり、環境監視、災害救助、軍事通信など、さまざまな分野で多数のアプリケーションの可能性を提供する固定インフラストラクチャはありません。2000年代初頭以来、MANETへの関心は大幅に高まっており、これは、グロスグラウザーとツェによって示されたモビリティがネットワーク容量を向上させることができるという事実と、新しいテクノロジーの導入によるところが大きいです。^[46]

分散型ネットワークの主な利点の 1 つは、情報を中継するマルチホップ方式のため、集中型ネットワークよりも堅牢であることです。たとえば、携帯電話ネットワークの設定では、基地局が機能しなくなるとカバレッジが低下しますが、MANET ではデータが複数のパスをたどることができるため、単一障害点の可能性が大幅に減少します。MANET アーキテクチャは時間とともに進化するため、ネットワークからの分離/切断などの問題を解決できる可能性があります。固定トポロジのネットワークと比較した MANET のその他の利点には、柔軟性 (モバイル デバイスがあればどこでもアドホック ネットワークを作成可能)、拡張性 (ネットワークにノードを簡単に追加可能)、管理コストの削減 (最初にインフラストラクチャを構築する必要がない) などがあります。^{[47] [48]}

時間とともに変化するネットワークでは、固定されたアーキテクチャ（固定された接続）がないため、ネットワークパフォーマンスの変動を予想する必要があることは明らかです。さらに、ネットワークトポロジによって干渉が決まり、接続性も決まるため、ネットワーク内のデバイスのモビリティパターンがネットワークパフォーマンスに影響し、データを何度も再送信する必要が生じ（遅延が増加）、最終的には電力などのネットワークリソースの割り当てが不明確になります。^[46] 最後に、人間のモビリティを正確に表しながら数学的に扱いやすいモデルを見つけることは、影響を与える要因の範囲が広いため、未解決の問題です。^[49] 使用される一般的なモデルには、ランダムウォーク、ランダムウェイポイント、レビーフライトモデルなどがあります。^{[50] [51] [52] [53]}

• 免許のない周波数スペクトルの使用は、無線スペクトル汚染につながります。

ワイヤレス アドホック ネットワークは、さまざまな種類の無線で動作できます。すべての無線は、変調を使用して、特定の帯域幅の無線周波数で情報を移動します。大量の情報を長距離にわたってすばやく移動する必要があることを考えると、MANET 無線チャネルは、理想的には広い帯域幅 (無線スペクトルの量など)、低い周波数、および高い電力を備えています。理想的には同時に他の多くのノードと通信したい場合は、多くのチャネルが必要です。無線スペクトルは共有および規制されているため、低い周波数では使用できる帯域幅が少なくなります。多くの無線チャネルを処理するには、多くのリソースが必要です。モビリティの必要性を考えると、小型で消費電力が少ないことが非常に重要です。MANET 無線と変調の選択には多くのトレードオフがあり、多くの場合、使用が許可されている特定の周波数と帯域幅から始めます。

無線は、 UHF (300 – 3000 MHz)、SHF (3 – 30 GHz)、EHF (30 – 300 GHz)のいずれかです。Wi -Fiアドホックでは、ライセンス不要の ISM 2.4 GHz 無線を使用します。5.8 GHz 無線でも使用できます。

300 GHz などの周波数が高いほど、信号の吸収が顕著になります。陸軍の戦術無線では、通常、さまざまな通信モードを提供するために、 VHFを含むさまざまな UHF および SHF 無線が採用されています。800、900、1200、1800 MHz の範囲では、セルラー無線が主流です。一部のセルラー無線では、アドホック通信を使用して、セルラー基地局が到達できないエリアやデバイスにセルラー範囲を拡張します。

802.11axとして知られる次世代 Wi-Fi は、低遅延、高容量 (最大 10 Gbit/s)、低パケット損失率を実現し、12 ストリーム (5 GHz で 8 ストリーム、2.4 GHz で 4 ストリーム) を提供します。IEEE 802.11ax は、8x8 MU-MIMO、OFDMA、および 80 MHz チャネルを使用します。したがって、802.11ax は、高容量の Wi-Fi アドホック ネットワークを形成する機能を備えています。

60GHzでは、WiGi（ワイヤレスギガビット）と呼ばれる別の形式のWi-Fiがあります。これは最大7Gbit/sのスループットを提供する能力があります。現在、WiGiは5Gセルラーネットワークで動作することを目標としています。^[54]

2020 年頃には、高周波で情報を移動するための「最良」の変調方式は、4G LTE、5G、Wi-Fiで使用されている直交周波数分割多重方式であるという一般的な見解が広まっています。

MANETに影響を与える課題^{[43] [1]は、} OSIプロトコルスタックのさまざまな層に及びます。衝突や隠れ端末問題を解決するには、メディアアクセス層（MAC）を改善する必要があります。ネットワーク層ルーティングプロトコルは、動的に変化するネットワークトポロジや壊れたルートを解決するために改善する必要があります。トランスポート層プロトコルは、失われた接続や壊れた接続を処理するために改善する必要があります。セッション層プロトコルは、サーバーとサービスの検出を処理する必要があります。

モバイル ノードの主な制限は、移動性が高いため、リンクが頻繁に切断され、再確立されることです。さらに、ワイヤレス チャネルの帯域幅も制限されており、ノードは限られたバッテリー電力で動作するため、最終的には使い果たされます。これらの要因により、モバイル アドホック ネットワークの設計は困難になっています。

クロスレイヤー設計は、スタックの各レイヤーが独立して動作する従来のネットワーク設計アプローチとは異なります。送信電力の変更により、ノードは物理レイヤーでの伝播範囲を動的に変更できるようになります。これは、伝播距離が常に送信電力に正比例するためです。この情報は物理レイヤーからネットワークレイヤーに渡され、ルーティング プロトコルで最適な決定を下すことができます。このプロトコルの主な利点は、物理レイヤーと最上位レイヤー (MAC およびネットワーク レイヤー) の間で情報にアクセスできることです。

ソフトウェアスタックの一部の要素は、その場でのコード更新を可能にするために開発されました。つまり、ノードを物理環境に組み込んだ状態で、ノードを研究施設に戻す必要がないように開発されました。^[55]このようなソフトウェアの更新は、情報の伝播の流行モードに依存しており、効率的（ネットワーク伝送が少ない）かつ高速に行う必要がありました。

無線アドホックネットワークまたはMANETにおける ルーティング^{[56]は、一般的にプロアクティブルーティング、リアクティブルーティング、ハイブリッドルーティングの3つのカテゴリに分類されます。}

このタイプのプロトコルは、ネットワーク全体にルーティング テーブルを定期的に配布することで、宛先とそのルートの最新のリストを維持します。このようなアルゴリズムの主な欠点は次のとおりです。

• メンテナンスのためのそれぞれのデータ量。
• 再編や失敗に対する反応が遅い。

例:最適化リンクステートルーティングプロトコル(OLSR)

固定ネットワークと同様に、ノードはルーティング テーブルを維持します。距離ベクトル プロトコルは、ネットワーク内の任意のリンクへの方向と距離の計算に基づいています。「方向」は通常、次のホップ アドレスと出口インターフェイスを意味します。「距離」は、特定のノードに到達するためのコストの尺度です。任意の 2 つのノード間の最小コスト ルートは、最小距離のルートです。各ノードは、すべてのノードへの最小距離のベクトル (テーブル) を維持します。宛先に到達するコストは、さまざまなルート メトリックを使用して計算されます。RIPは宛先のホップ カウントを使用しますが、IGRP はノードの遅延や使用可能な帯域幅などの他の情報を考慮します。

このタイプのプロトコルは、ルート要求パケットまたは検出パケットをネットワークに大量に送信することで、ユーザーとトラフィックの需要に基づいてルートを見つけます。このようなアルゴリズムの主な欠点は次のとおりです。

• ルート検索の待ち時間が長い。
• 過度のフラッディングはネットワークの詰まりにつながる可能性がある。^[57]

ただし、クラスタリングを使用するとフラッディングを制限できます。ルート検出中に発生する遅延は、ネットワーク内のすべてのノードによる定期的なルート更新の交換に比べるとそれほど大きくありません。

例:アドホックオンデマンド距離ベクトルルーティング(AODV)

フラッディングは、すべての着信パケットが、そのパケットが到着したリンクを除くすべての発信リンクを介して送信される単純なルーティング アルゴリズムです。フラッディングは、ブリッジングや、Usenet やピアツーピア ファイル共有などのシステムで使用され、また、 OSPF、DVMRP、ワイヤレス アドホック ネットワークで使用される ルーティング プロトコルなどの一部のルーティング プロトコルの一部としても使用されます。

このタイプのプロトコルは、プロアクティブルーティングとリアクティブ ルーティングの利点を組み合わせたものです。ルーティングは、最初にプロアクティブに探索されたルートで確立され、その後、リアクティブ フラッディングによって、追加でアクティブ化されたノードからの要求に応えます。どちらかの方法を選択するには、一般的なケースでは事前の決定が必要です。このようなアルゴリズムの主な欠点は次のとおりです。

1. 利点はアクティブ化された他のノードの数によって異なります。
2. 交通需要への反応は交通量の勾配に依存する。^[58]

例:ゾーン ルーティング プロトコル(ZRP)

位置ベースのルーティング方法では、ノードの正確な位置に関する情報が使用されます。この情報は、たとえばGPS受信機を介して取得されます。正確な位置に基づいて、送信元ノードと送信先ノード間の最適なパスを決定できます。

例: 「モバイル アドホック ネットワークにおける位置支援ルーティング」(LAR)

アドホック ネットワークは、「リンク」によって接続された複数の「ノード」で構成されます。

リンクは、ノードのリソース (送信電力、計算能力、メモリなど) や動作特性 (信頼性など)、およびリンク特性 (リンクの長さ、信号損失、干渉、ノイズなど) によって影響を受けます。リンクはいつでも接続または切断される可能性があるため、機能するネットワークは、この動的な再構築に対応できなければなりません。できれば、タイムリーで、効率的で、信頼性が高く、堅牢で、スケーラブルな方法で対応する必要があります。

ネットワークは、他のノードを介して情報を中継することで、任意の 2 つのノードが通信できるようにする必要があります。「パス」とは、2 つのノードを接続する一連のリンクです。さまざまなルーティング方法では、任意の 2 つのノード間で 1 つまたは 2 つのパスが使用されます。フラッディング方法では、利用可能なパスのすべてまたはほとんどが使用されます。^[59]

ほとんどの無線アドホックネットワークでは、ノードは共有無線媒体へのアクセスを競い合い、衝突（干渉）が発生することがよくあります。^[60]衝突は、集中スケジューリングまたは分散競合アクセスプロトコルを使用して処理できます。^[60]協調無線通信を使用すると、宛先ノードが自己干渉と他のノードの干渉を組み合わせて目的の信号のデコードを改善することで、 干渉に対する耐性が向上します。

無線アドホックネットワークにおける重要な問題の1つは、起こり得るさまざまな状況を予測することです。その結果、広範なパラメータスイープとwhat-if分析を使用したモデリングとシミュレーション（M＆S）は、アドホックネットワークで使用するための非常に重要なパラダイムになります。1つの解決策は、OPNET、NetSim、ns2などのシミュレーションツールを使用することです。VANETのさまざまなシミュレータの比較研究により、制約された道路トポロジ、マルチパスフェーディングと路側障害物、交通流モデル、トリップモデル、変化する車両速度と移動性、信号、交通渋滞、ドライバーの行動などの要因を、現実的な状況を反映するためにシミュレーションプロセスで考慮する必要があることが明らかになりました。^[61]

2009年、米国陸軍研究所（ARL）と海軍研究所（NRL）は、モバイルアドホックネットワークエミュレーションテストベッドを開発しました。このテストベッドでは、アルゴリズムとアプリケーションが代表的な無線ネットワーク条件にさらされました。このテストベッドは、NRLによって最初に開発された「MANE」（モバイルアドホックネットワークエミュレーター）ソフトウェアのバージョンに基づいていました。^[62]

従来のモデルはランダム ジオメトリック グラフです。初期の研究には、疎接続および密接続トポロジでのアドホック モバイル ネットワークのシミュレーションが含まれていました。ノードは、最初に制約された物理空間にランダムに散在します。各ノードには、定義済みの固定セル サイズ (無線範囲) があります。ノードは、この隣接ノードが無線範囲内にある場合、別のノードに接続されていると言われます。次に、ノードは、ランダム ウォークまたはブラウン運動を使用して、ランダム モデルに基づいて移動 (移動) されます。モビリティと存在するノードの数が異なると、ルートの長さが異なり、したがってマルチホップの数も異なります。

これらは、n次元平面の通常は有界なサブセット内の点過程に従って配置されたノードの集合で構成されるグラフであり、空間的分離のブール確率質量関数に従って相互に結合されています（たとえば、単位ディスクグラフを参照）。ノード間の接続は、チャネル減衰の差をモデル化するために異なる重みを持つ場合があります。^[60] 次に、グラフ理論の観点からネットワーク観測量（接続性^[63]、中心性^[64] 、または次数分布^[65]など）を研究できます。さらに、ネットワークスループットと公平性を向上させるためのネットワークプロトコルとアルゴリズムを研究できます。^[60]

ほとんどの無線アドホックネットワークはネットワークアクセス制御を実装していないため、悪意のあるノードがパケットをネットワークに注入し、パケットを中継するノードのリソースを枯渇させることを目的としたリソース消費攻撃に対して脆弱です。^[66]

このような攻撃を阻止または防止するためには、許可されたノードだけがネットワークにトラフィックを注入できるようにする認証メカニズムを採用する必要がありました。^[67]認証があっても、これらのネットワークはパケットドロップ攻撃や遅延攻撃に対して脆弱であり、中間ノードがパケットを次のホップにすぐに送信するのではなく、ドロップしたり遅延させたりします。

マルチキャストおよび動的環境では、他のすべてのノードとPKI を使用して一時的な 1:1 の安全な「セッション」を確立することは現実的ではありません (トランスポート層でHTTPS、ほとんどのVPNなどで行われるような)。代わりに、一般的なソリューションは、リンク層で対称の認証された暗号化に事前共有キーを使用することです (たとえば、 AES -256- GCMを使用するMACsec )。この方法では、受信されたすべての適切にフォーマットされたパケットが認証され、復号化のために渡されるか、ドロップされます。また、各ノードのキーをより頻繁かつ同時に変更する必要があることも意味します (たとえば、IV の再利用を避けるため)。

MANETにおける信頼の確立と管理は、リソースの制約とネットワークの複雑な相互依存性のために課題に直面しています。MANETにおける信頼の管理には、複合的な認知、社会、情報、通信ネットワーク間の相互作用を考慮し、リソースの制約（例：計算能力、エネルギー、帯域幅、時間）とダイナミクス（例：トポロジの変更、ノードの移動、ノードの障害、伝播チャネルの状態）を考慮する必要があります。^[68]

MANETにおける信頼管理の研究者は、このような複雑な相互作用には、コミュニケーションとソーシャルネットワークの側面を捉えた複合的な信頼指標と、それに応じた信頼測定、信頼分配、信頼管理スキームが必要であると示唆した。^[68]

MANET 内のすべてのノードを継続的に監視することは、信頼性と信頼性を確保するために必要ですが、定義上、不連続であるため、1) ノード自体からの入力が必要であり、3) 近くのピアからの入力が必要であるため、困難です。

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