信息通信專業(yè)資料wireless_mesh_networks(word版)

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1、WirelessMeshNetwork調(diào)研報(bào)告WirelessMeshNetwork一、引言隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，通過無線方式為用戶提供語音接入獲得了巨大的成功，下一步無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標(biāo)是為用戶提供更高的速率以便支持各種寬帶業(yè)務(wù)的接入，特別是高速Internet的接入?；贗EEE802.11的無線局域網(wǎng)技術(shù)和基于IEEE802.16的固定寬帶無線接人技術(shù)就是這一發(fā)展過程中兩個(gè)典型的例子。通過大規(guī)模在城市公眾環(huán)境內(nèi)(如商場(chǎng)、咖啡廳、車站等)安裝無線局域網(wǎng)接人點(diǎn)(AP)，可以為用戶很方便地提供Internet瀏覽、E-mail、移動(dòng)辦公等業(yè)務(wù)。固定寬帶無線接人技術(shù)則是

2、將城市分為多個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)基站，各用戶可以通過安裝在建筑物頂上的用戶站實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的接人。但是，上述兩種技術(shù)在展開大規(guī)模商用時(shí)都遇到了同一個(gè)問題，即系統(tǒng)的覆蓋能力有限。無線局域網(wǎng)受限于其發(fā)射功率，其覆蓋范圍一般小于100m;而固定寬帶無線接人技術(shù)中，基站和用戶站之間一般采用視距傳輸或準(zhǔn)視距傳輸，由于樹木、建筑物等障礙物的遮擋，許多用戶站無法和基站進(jìn)行有效的通信。為增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力，一種常用的方法是增加AP或基站的數(shù)目，但是這也同時(shí)增加了公眾網(wǎng)的建設(shè)成本。一種新的組網(wǎng)技術(shù)—無線Mesh網(wǎng)，為解決該問題提供了一種新的途徑。無線mesh網(wǎng)絡(luò)是一種新近出現(xiàn)的無線網(wǎng)絡(luò)技

3、術(shù)。一個(gè)無線mesh網(wǎng)絡(luò)可以動(dòng)態(tài)的自組織和自配置，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)的建立并維護(hù)自身的mesh連接。正是這種特點(diǎn)使得無線mesh網(wǎng)絡(luò)s具有許多優(yōu)點(diǎn)，如比較低的up-front開銷，簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，魯棒性較好，以及可靠的服務(wù)覆蓋。傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)配有網(wǎng)絡(luò)接口卡后便可直接與無線mesh路由器建立連接。客戶即使沒有網(wǎng)絡(luò)接口卡也可以通過以太網(wǎng)接入無線mesh網(wǎng)絡(luò)。因此，無線mesh網(wǎng)絡(luò)可以極大的幫助這些用戶能夠任何時(shí)間任何地點(diǎn)都在線。在無線mesh網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)有兩種類型，分別是mesh路由器和mesh客戶端。每個(gè)節(jié)點(diǎn)既可作為一個(gè)主機(jī)，也可作為一個(gè)路由器。當(dāng)需要進(jìn)行通信的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可能不

4、在相互的無線信號(hào)范圍內(nèi)時(shí)，可由其他節(jié)點(diǎn)承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)分組工作。其中，mesh路由移動(dòng)性最小，它形成了無線mesh網(wǎng)絡(luò)的骨干。無線mesh網(wǎng)絡(luò)為mesh客戶端和傳統(tǒng)的客戶提供網(wǎng)絡(luò)訪問。通過mesh路由器中的網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)橋，可以實(shí)現(xiàn)將無線mesh網(wǎng)絡(luò)s與其他網(wǎng)絡(luò)，如因特網(wǎng)、蜂窩系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等，的融合。因此，通過融合無線mesh網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)的用戶可以享受這些網(wǎng)絡(luò)中以前不可能得到的服務(wù)。Mesh客戶端可以是靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的，可以自身或與mesh路由器形成一個(gè)客戶mesh網(wǎng)絡(luò)。無線mesh網(wǎng)絡(luò)是用來解決adhoc網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)（WLANs）、無線個(gè)域網(wǎng)（WPANs）等的局限性并極大提高其

5、性能。盡管近來無線mesh網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展很大，在所有的協(xié)議層研究方面仍有很多挑戰(zhàn)。作為一種前途廣闊的無線技術(shù)，無線mesh網(wǎng)絡(luò)具有很多應(yīng)用領(lǐng)域，比如寬帶家庭網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、樓宇自動(dòng)化等。由于鋪設(shè)費(fèi)用較低，無線mesh網(wǎng)絡(luò)正受許多因特網(wǎng)服務(wù)提供商的關(guān)注。由于具有自組織和自管理能力，無線mesh網(wǎng)絡(luò)35WirelessMeshNetwork調(diào)研報(bào)告可以根據(jù)需要，一次一個(gè)節(jié)點(diǎn)的鋪設(shè)配置。隨著鋪設(shè)節(jié)點(diǎn)的增多，對(duì)用戶來說，可靠性和連接性也會(huì)相應(yīng)的增長。由于無線mesh網(wǎng)絡(luò)與adhoc網(wǎng)絡(luò)具有很多相似性，無線mesh網(wǎng)絡(luò)的許多構(gòu)件可以直接從adhoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議、IEEE802.11MAC

6、協(xié)議等得到。一些公司已經(jīng)認(rèn)識(shí)到無線mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的潛力，并開始提供無線mesh網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。一些大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建立的無線mesh網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)床，以研究無線mesh網(wǎng)絡(luò)。然而，要真正實(shí)現(xiàn)理論上的無線mesh網(wǎng)絡(luò)，還有很多研究問題亟待解決。比如，現(xiàn)有的MAC協(xié)議和路由協(xié)議如果直接應(yīng)用到無線mesh網(wǎng)絡(luò)上將導(dǎo)致其擴(kuò)展性不足，而且隨著無線mesh網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和跳數(shù)的增加，其吞吐量也會(huì)極大的下降。其他的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也存在類似的問題。因此，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，從應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、MAC層到物理層，都需要進(jìn)行增強(qiáng)或改寫。一些學(xué)者已經(jīng)開始從無線mesh網(wǎng)絡(luò)s的角度重新審視那些為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)（如

7、IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)、adhoc網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等）設(shè)計(jì)的協(xié)議。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組也正積極的制定無線mesh網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范。IEEE802.11、IEEE802.15和IEEE802.16都成立了子工作組致力與無線mesh網(wǎng)絡(luò)的新標(biāo)準(zhǔn)。無線mesh網(wǎng)絡(luò)具有如下一些特點(diǎn)：（1）．多跳無線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)之一就是在不犧牲信道容量的前題下擴(kuò)展當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。另一個(gè)目標(biāo)是為沒有視距鏈接的用戶提供非視距連接。為了滿足這些要求，mesh型的多跳是必不可少的，其可以通過較短鏈路距離、較小的節(jié)點(diǎn)間干擾以及有效的頻率復(fù)用率，在不犧