📘 《AI 時代系列（6）：進階通訊工程——邁向2035年太空星鏈網路時代》
📘 第 7周 🕸 無基地台通訊：Ad-Hoc、V2X 與 NTN 自組網
61／150單元： Ad-Hoc 基礎 📡 無基站通訊的概念
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🎯 單元導讀
Ad-Hoc Network（臨機自組網）是所有 無基地台通訊技術的最底層概念。
它的核心精神只有一句：
⭐「沒有基地台，我們自己組一個網路。」
在 Ad-Hoc 系統中：
• 沒有 gNodeB
• 沒有核心網
• 沒有中心控制器
• 每個節點都是 AP、Relay、Router
• 所有節點透過彼此轉發形成完整網路
這種能力是 6G、軍事網路、災難網、高速車聯網、LEO × 地面自組網不可或缺的基礎。
本單元會帶你理解：
• Ad-Hoc 為什麼是自組網（self-organizing network）的起點
• 什麼是 hop、relay、multi-hop
• 什麼是 decentralized routing
• Ad-Hoc 與 MANET、Mesh 的差別
• 為什麼 6G NTN 一定需要 Ad-Hoc
一句話：
⭐ Ad-Hoc 是通訊界的「野外求生技術」。沒有基地台也活得很好。
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🧠 一、Ad-Hoc 是什麼？一句話總結
Ad-Hoc = 節點之間彼此直接通訊，不需要任何基礎設施的網路。
結構上它有三個特性：
📌（1）No Infrastructure（無基站）
沒有 base station，也沒有網路中心
📌（2）Decentralized（完全分散式）
所有節點地位相同，彼此都能 relay。
📌（3）self-Organizing（自組網）
靠 routing protocol 自己決定資料怎麼走。
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🧩 二、Ad-Hoc 與傳統蜂巢式網路比較
• 基礎設施
• Ad-Hoc：❌ 無基地台
• Cellular（蜂巢式）：✔ 有固定基地台
• 控制者
• Ad-Hoc：分散式（去中心）
• Cellular：中心化（gNodeB 統一控管）
• 路由/轉送方式
• Ad-Hoc：Node-to-node relay（可 multi-hop）
• Cellular：UE → gNB → UE（由基地台轉送/調度）
• 範圍
• Ad-Hoc：小範圍，但可透過 multi-hop 延伸
• Cellular：大範圍（基地台覆蓋）
• 韌性（容錯/自我修復）
• Ad-Hoc：極高（節點可繞路，自我修復）
• Cellular：基地台故障可能造成該區中斷
• 延遲
• Ad-Hoc：由 hop 數決定（hop 越多通常越高）
• Cellular：受 gNodeB 調度/排程與回傳網路影響（一般較可控、較穩定）
一句話：
⭐ Ad-Hoc 是「人人都能當基地台」的世界。
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🧠 三、Ad-Hoc 的三種通訊方式（你一定要懂）
1️⃣ Direct Transmission（單跳）
A → B
最簡單，距離短、干擾小。
2️⃣ Relay（中繼）
A → C → B
當距離太遠，由第三者轉發。
3️⃣ Multi-Hop（多跳傳輸）
A → D → F → G → B
形成真正的自組網（Mesh / MANET 的雛形）。
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🧠 四、Ad-Hoc 的三大工程挑戰
🔥（1)路由 Routing
節點會移動
連線會中斷
拓撲每秒改變
→ 需要專門路由協定（AODV、DSDV、DSR）
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🔥（2）干擾 Interference
全部都是 peer → peer
→ 容易互相干擾
→ 需要功率控制（後續第 67 單元）
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🔥（3）能源 Energy Constraint
節點常常是手機 / IoT
不能一直 relay 或維護表格
→ 會中斷整個網路
→ 必須用 energy-aware routing
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🛰 五、為什麼 6G × NTN 一定需要 Ad-Hoc？
未來的網路需要具備：
✔ 自我修復
✔ 自我組織
✔ 自我擴張
✔ 不依賴中心
在:
• 偏鄉、山區
• 地震、颱風、戰爭
• UAV swarm
• 衛星地面整合
• 車聯網高速移動
全部都不可能純靠基站。
因此：
⭐ Ad-Hoc 是 6G NTN 架構中的必備能力。
LEO + HAPS + UAV + 地面終端 → 必然組成混合式 Ad-Hoc。
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🧱 六、ASCII 圖：Ad-Hoc 基本結構
A ------ B
| \
| D
C -------/
這個 ASCII 圖示意 Ad-Hoc 網路中沒有中心節點或基地台，每個節點（A、B、C、D）同時扮演「終端」與「中繼」的角色：節點之間可直接通訊，當目的地不在單一傳輸範圍內時，資料會透過其他節點 逐跳（multi-hop）轉送。由於路徑是動態協作形成的，即使某一連線中斷，網路也能改走其他路徑，展現 去中心化、自我修復與高韌性 的 Ad-Hoc 精神。
每個節點（A、B、C、D）都能：
• 發送自己的資料
• Relay 別人的資料
• 協作形成多路徑
這就是 Ad-Hoc 的精神。
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🧪 七、模擬題
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**1️⃣ 專業題：
Ad-Hoc 網路最大的特徵是什麼？**
A. 必須要有基地台
B. 所有節點皆能直接或間接互相傳輸 ✔
C. 只能支援固定設備
D. 不能 multi-hop
解析：
Ad-Hoc 網路屬於去中心化架構，不存在固定基地台或控制核心。每個節點同時具備 終端（host）與中繼（relay） 能力，資料可直接傳輸，或經由其他節點進行 multi-hop 轉送，這正是 Ad-Hoc 與蜂巢式網路的本質差異。
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**2️⃣ 應用題：
哪一種 Ad-Hoc 應用最需要「動態路由」？**
A. 固定 IoT 感測器
B. 智慧工廠機械手臂
C. 車聯網 V2X ✔
D. Wi-Fi 熱點
解析：
車聯網（V2X）中的車輛高速移動、拓撲快速變化，節點連線隨時建立與消失，因此必須依賴 即時更新的動態路由協定（如 AODV、DSR、GPSR）。相較之下，固定 IoT 或工廠設備拓撲穩定，對動態路由的依賴程度較低。
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**3️⃣ 情境題：
一個節點突然沒電，導致路徑 A→B→C 斷線，這屬於什麼 Ad-Hoc 特性？**
A. 中心化控制
B. 拓撲不變
C. 自我修復（需要 routing protocol）✔
D. 無法 relay
解析：
Ad-Hoc 網路的拓撲本來就會隨節點狀態變動。當中繼節點消失時，路由協定會重新探索替代路徑，使資料能繞道傳輸，這種能力稱為 自我修復（self-healing）。若沒有路由協定，網路才會真正中斷，因此自我修復是 Ad-Hoc 的核心韌性來源。
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🛠 八、工程實務演練題
1️⃣ 模擬 10 個節點的 Ad-Hoc multi-hop 傳輸
2️⃣ 用 AODV 與 DSDV 比較不同拓撲下的路由更新速度
3️⃣ 分析節點功率降低對網路連通性的影響
4️⃣ 計算 hop 數 vs 延遲 vs 可靠度的 trade-off
5️⃣ 模擬 UAV 與地面裝置組成 Ad-Hoc 的覆蓋率
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✅ 九、小結：Ad-Hoc 是所有「自組網」的起點
✔ 無需基地台
✔ 節點互相 relay
✔ 完全分散式
✔ 高韌性（自我修復）
✔ 可結合 Mesh / MANET / V2X
✔ NTN（LEO / HAPS / UAV）不可或缺
一句話：
⭐ 只要裝置還活著，它們就能自己組成一個網路。
