Mạng ad hoc di động là tập các nút mạng không dây có khả năng tự tổ chức và triển khai một cách nhanh chóng mà không cần hạ tầng mạng lõi có dây cũng như không cần cơ chế điều khiển trung tâm. Các mạng đa chặng này không cần đến nhu cầu thiết lập hạ tầng và quản trị cho phép kết nối mạng ở bất kỳ đâu và bất kỳ thời gian nào. Công nghệ này phù hợp có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ trong quân đội tới các ứng dụng thương mại. Công nghệ này cũng rất phù hợp khi triển khai trong các ứng dụng quản lý thảm họa, các hoạt động cứu trợ khẩn cấp, trong các nhiệm vụ phòng thủ và họp khẩn cấp.
Công nghệ mạng ad hoc di động thực sự có rất nhiều thách thức đối với phương pháp thiết kế tiếp cận theo mô hình phân tầng OSI vì sự giới hạn năng lượng nguồn pin, các điều kiện không đồng nhất của mạng và sự thay đổi động của topo mạng. Kiến trúc phân tầng được thiết kế cho mạng có dây là không linh hoạt khi hầu hết các tầng giao thức chỉ truyền thông dưới một dạng cố định. Các tầng được thiết kế để hoạt động dưới các điều kiện tồi nhất chứ không phải là để thích hợp với các điều kiện thay đổi. Điều này dẫn tới việc sử dụng phổ và năng lượng một cách không hiệu quả. Để giải quyết các thách thức trong mạng ad hoc di động, nhiều tầng được xem xét đồng thời dẫn tới thiết kế xuyên tầng nhằm làm mờ đi sự phân tách giữa các tầng. Các thiết kế xuyên tầng nhấn mạng sự tương tác giữa các tầng khác nhau để tích hợp kênh truyền cơ bản và các đặc tính mạng. Cách tiếp cận này hứa hẹn sẽ cải thiện được hiệu năng tổng thể của mạng. Về cơ bản, thiết kế xuyên tầng cho phép các giao thức mạng và các chương trình ứng dụng quan sát và đáp ứng với sự thay đổi của mạng và các điều kiện của kênh truyền [10].
Các rằng buộc về năng lượng và băng thông, vấn đề truyền dữ liệu đa chặng và topo động của mạng ad hoc di động đã có được những quan tâm đặc biệt trong nghiên cứu về các lĩnh vực đa ăng ten, mã hóa, điều khiển năng lượng, lập lịch, định tuyến có nhận biết trễ và năng lượng và tương thích với ứng dụng. Nhưng phần đa các nghiên cứu vẫn tập trung vào các tầng độc lập mà bỏ qua vai trò quan trọng của sự tương tác giữa các tầng. Khi ngăn xếp giao thức được thiết kế và hoạt động một cách độc lập với các giao tiếp tĩnh giữa các tầng, nó đã làm đơn giản hóa rất nhiều thiết kế mạng. Tuy nhiên, tính không linh hoạt và phương pháp tối ưu cục bộ của cách tiếp cận theo tầng độc lập đã làm tăng tải điều khiển trong quá trình hoạt động. Do đó, các phương pháp thiết kế theo cách tiếp cận xuyên tầng thông qua việc chia sẻ các tham số tương tác giữa các lớp như trạng thái liên kết, tắc nghẽn, cường độ nhiễu, yêu cầu QoS, cường độ tín hiệu, v.v., là những thiết kế hiện đại làm tăng hiệu năng mạng [11]. Thông thường, Tầng MAC và Tầng Định tuyến không liên quan đến việc xử lý thông tin liên quan đến cường độ tín hiệu. Tuy nhiên, nếu nó được những thông tin này từ Tầng Vật lý được cung cấp cho tầng trên để chúng nhận biết chất lượng của liên kết, thì hoàn toàn có thể có các cơ chế phù hợp để tiết kiệm năng lượng và lựa chọn liên kết nhằm hình thành tuyến đường đáng tin cậy.
Phần tiếp theo của chương sẽ trình bày ba phương pháp thiết kế xuyên tầng tiêu biểu được sử dụng nhằm tối ưu hóa năng lượng và tăng hiệu năng của mạng ad hoc di động gồm: (1) Phương pháp tối ưu hóa năng lượng trên cơ sở cường độ tín hiệu nhận; (2) Phương pháp định tuyến tiết kiệm năng lượng cho mạng cảm biến và (3) Phương pháp định tuyến trên cơ sở nhận biết chất lượng liên kết.