📘 《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
62／150單元： MANET 協定 🌐 自組網核心（Mobile Ad-Hoc Network Protocols）
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🎯 單元導讀
在上一單元我們認識了 Ad-Hoc：
「沒有基地台，節點自己組成網路。」
但 Ad-Hoc 的靈魂 是什麼？
不是無基地台本身，而是：
⭐ MANET（Mobile Ad-Hoc Network）行動隨意網路協定
MANET 是一套「行動裝置如何自己找路」的技術。
節點會動、距離會變、連線會瞬斷，因此：
• 路徑不能固定
• 需要持續更新
• 必須立即修補 topology
• 還要省電、避免壅塞、提高可靠度
本章會告訴你：
• MANET 為何是 Ad-Hoc 的真正核心大腦
• 什麼是 reactive / proactive routing
• AODV、DSDV、DSR 的差別
• MANET 為什麼跟 V2X、軍事網、無人機 swarm 超級契合
一句話：
⭐ 沒有 MANET，就沒有真正的自組網。
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🧠 一、MANET 是什麼？一句話總結
MANET = 行動節點透過動態路由保持網路連通的協定族群。
MANET 由三大特色組成：
📌（1）Mobile（會移動）
節點隨時移動，拓撲瞬間改變。
📌（2）Ad-Hoc（分散式）
所有節點都是路由器，不依賴中心。
📌（3）Self-Organizing（自組織）
路由會自動決定、更新、修復。
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🧩 二、MANET 的兩大類型：Reactive vs. Proactive
• 類型
o Reactive（反應式）
o Proactive（表格式／主動式）
• 代表協定
o Reactive：AODV、DSR
o Proactive：DSDV
• 路由建立方式
o Reactive：需要時才進行路由探索（On-demand）
o Proactive：持續維護完整路由表（Periodic update）
• 初次傳輸延遲
o Reactive：較慢（需先找路）
o Proactive：很快（表已存在）
• 控制與維護開銷
o Reactive：小（只在需要時產生控制封包）
o Proactive：大（需不斷更新全網路由表）
• 對拓撲變動的適應性
o Reactive：高（適合節點頻繁移動）
o Proactive：低（拓撲變動會造成大量更新負擔）
• 適合使用環境
o Reactive：高速移動、拓撲變動大的 MANET（如 VANET、救災網路）
o Proactive：節點穩定、變動小的網路（如小型固定 MANET）
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一句話：
⭐ Reactive 看起來慢，但更省電省資源；Proactive 很快，但很耗成本。
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📡 三、三大 MANET 核心協定：AODV / DSDV / DSR
下面三個是最有名、最常用的 MANET routing protocol。
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⭐ 1. AODV（Ad-Hoc On-demand Distance Vector）
👉 需要時才找路 → Reactive（反應式）
特點：
• 要傳時才廣播 Route Request（RREQ）
• 接收者回 Route Reply（RREP）
• 若路斷了 → 發 Route Error（RERR）
• 適合高速移動（V2X / UAV）
優點：
✔ 不維護整張網路表
✔ 節省流量與功耗
缺點：
✘ 初次找路延遲較大
✘ Flooding（廣播）會形成開銷
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⭐ 2. DSDV（Destination-Sequenced Distance Vector）
👉 永遠維護完整路由表 → Proactive（表格式）
特點：
• 每個節點定期 broadcast 自己的 routing table
• 以 sequence number 確保最新性
• 系統穩定但開銷大
優點：
✔ 一旦要傳 → 立即可用
✔ 適合拓撲變化不大的系統
缺點：
✘ 流量大
✘ 電池消耗高
✘ 多變動環境容易爆表
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⭐ 3. DSR（Dynamic Source Routing）
👉 路由寫在封包 Header 裡 → 完全分散式
特點：
• 封包本身包含完整路徑
• 中間節點不需要 routing table
• 適合完全無法維護表格的環境
優點：
✔ 完全 decentralized
✔ 中間節點幾乎無負擔
缺點：
✘ 多跳情況下 Header 很大
✘ 延遲高度依賴拓撲穩定性
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🧱 四、MANET 動態路由直觀示意（ASCII 圖）
A ---- B ---- C
\ \ \
\ \ D
\ E ----/
這個 ASCII 圖示意 MANET（Mobile Ad-Hoc Network） 中節點彼此以無線方式動態連線，形成多條可能的傳輸路徑。節點 A 的資料可經由 B→C→D，也可能因為節點移動或連線品質變化，臨時改走 A→E→D 等替代路徑；當某一節點或連線失效時，路由協定會即時重新計算路徑，使資料持續傳送。這正體現 MANET 的核心特性：拓撲隨時改變、路由即時調整，以及多路徑帶來的韌性與自我修復能力。
假設 A 要找 D：
1. 廣播 RREQ
2. 節點 B、E、C 轉傳
3. D 回送 RREP → 路徑建立
4. 若 E 掛掉，AODV 會自動換路徑（self-healing）
這就是 MANET 的核心精神：
⭐「拓撲變了，也不怕，路由自己修。」
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🧠 五、MANET × 工程實際應用
🚗（1）V2X 車聯網
車子高速移動 → 拓撲每秒都變
→ Reactive（AODV/DSR）最合適
🪖（2）軍事戰場網
無基地台、具韌性、自我修復
→ DSDV/AODV 皆可用
🚁（3）UAV swarm Formation
無人機彼此 relay → 動態高度多變
→ MANET 是 swarm 通訊核心
🌪（4）災難救援網
基地台壞掉 → 街區手機自己組成 Mesh
→ AODV（快速修復）最佳
🛰（5）NTN / 卫星 × 地面混合路由
UAV + 地面 + LEO → 需要多跳自組
→ MANET 直接成為 Routing backbone
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📊 六、MANET 的三大工程瓶頸
🔥（1）Routing 開銷
高 mobility 的廣播 / 更新成本巨大
🔥（2）Energy（能源負擔）
手機 / IoT 中繼太多 → 會死很快
🔥（3）Interference（干擾）
每個節點都是 transmitter → 容易互相打架
→ 必須搭配功率控制（67 單元）
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🧪 七、模擬題
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**1️⃣ 專業題：
AODV 屬於什麼類型的 routing protocol？**
A. Proactive
B. Reactive ✔
C. Hybrid
D. Static Routing
解析：
AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector）是典型的 反應式（Reactive）路由協定，只有在節點需要傳送資料時才啟動路由探索（Route Discovery）。這種設計可降低平時的控制封包開銷，特別適合 拓撲快速變動的 MANET。
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**2️⃣ 應用題：
哪種環境最適合用 DSDV？**
A. 車速 120 km/h 的高速公路
B. UAV swarm
C. 拓撲穩定的智慧工廠 ✔
D. 災難救援行動
解析：
DSDV（Destination-Sequenced Distance Vector）屬於 Proactive（表格式）協定，會持續維護整張路由表。當網路拓撲穩定、節點移動少時，這種「先準備好路由」的方式能提供 低延遲、快速轉送；若節點高速移動，則會因頻繁更新而造成過大負擔。
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**3️⃣ 情境題：
若封包本身包含完整路由資訊，這是什麼協定？**
A. AODV
B. DSDV
C. DSR ✔
D. OSPF
解析：
DSR（Dynamic Source Routing）採用 Source Routing 機制，完整路由路徑會直接寫在封包標頭中，每一跳節點只需依序轉送，不必查詢路由表。這種設計適合小型 MANET，但在路徑較長時會增加封包開銷。
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🛠 八、工程實務演練題
1️⃣ 模擬不同節點密度下 AODV 的延遲與 Find Path 次數
2️⃣ 比較 DSDV 與 AODV 在「高速移動拓撲」中的路由更新頻率
3️⃣ 建立 DSR 系統並觀察 hop 數越多 Header 膨脹速度
4️⃣ 模擬災難救援情境：基地台全毀後 MANET 的連通比例
5️⃣ 分析 routing overhead 對電池消耗的影響
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✅ 九、小結：MANET 是全世界自組網的「路由大腦
✔ Mobile（移動節點）
✔ Ad-Hoc（分散式）
✔ Self-Organizing（自組）
✔ Self-Healing（自修復）
✔ Reactive / Proactive 雙架構
✔ AODV / DSDV / DSR 各有優勢
✔ 是 V2X、UAV swarm、災難網、NTN 基礎
一句話總結：
⭐ MANET 是讓所有「會動的網路」能活下去的核心技術。
