無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(已修改)
2025-07-31 18:45 本頁面
【正文】 無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) Wireless Mesh Network（ WMN） 無線用戶接入因特網(wǎng)的途徑 ? 蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò) ? 通過 2G的 GPSR技術(shù)或 3G網(wǎng)絡(luò) ? 覆蓋范圍廣 ? 建立基站的代價高，用戶上網(wǎng)費用高，帶寬低 ? 無線局域網(wǎng)（ ） ? 帶寬高，組網(wǎng)成本低 ? 覆蓋范圍小 集 集 集 集 集 集集 集 集 集 集A PA PB S S 1B S S 2集 集 集無線用戶接入因特網(wǎng)的途徑（續(xù)） 寬帶無線網(wǎng)絡(luò) WiMax 無線用戶接入因特網(wǎng)的途徑（續(xù)） ? 無線網(wǎng)狀網(wǎng)在自組網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來，希望結(jié)合移動通信網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的優(yōu)點。 ? 無線網(wǎng)狀網(wǎng)利用無線 mesh路由器建立大范圍無線骨干，為各種有線與無線用戶提供多跳無線接入，被認為是下一代無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。 ? WMN可能的應(yīng)用包括無線寬帶服務(wù)、社區(qū)網(wǎng)絡(luò)、實時監(jiān)視系統(tǒng)、高速城域網(wǎng)等。 1. 無線網(wǎng)狀網(wǎng)的組成 ? Mesh路由器： ? 具備 mesh組網(wǎng)能力，相互之間通過無線鏈路形成多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成 mesh骨干。 ? 具備作為網(wǎng)關(guān) /網(wǎng)橋的路由能力，允許其它網(wǎng)絡(luò)接入。 ? Mesh客戶： ? 可直接接入 mesh路由器， mesh客戶之間也可通過無線鏈路形成多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。 ? 硬件平臺和軟件比 mesh路由器簡單得多。 2. 無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型 [1] 架構(gòu) /骨干式（ Infrastructure/backbone WMN） 無線 mesh網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型（續(xù)） 對等式 WMN 無線 mesh網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型（續(xù)） 混合式 WMN WMN的特性（混合式） ? 雖說是一種多跳無線網(wǎng)絡(luò)，但有一個無線骨干，通過無線骨干很容易支持終端節(jié)點的移動。 ? Mesh路由器較少移動且專門執(zhí)行路由與配置功能，大大減輕了 mesh客戶與其它終端節(jié)點的負擔。 ? 可集成包括有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，支持多種類型網(wǎng)絡(luò)接入。 ? mesh路由器通常不移動且有持久的電源供應(yīng)， mesh客戶則一般是移動的且由電池供電。 ? WMN并不是獨立運行的，需要與其它無線網(wǎng)絡(luò)相兼容和互操作。 3. 一個架構(gòu)式 mesh網(wǎng)絡(luò)的實例 — MeshCluster[2] ? 中繼節(jié)點： ? 中繼接口：構(gòu)造mesh主干； ? 接入接口：允許mesh客戶接入； ? 網(wǎng)關(guān)節(jié)點： ? 中繼接口：構(gòu)造mesh主干； ? 因特網(wǎng)回程接口：接入因特網(wǎng)。 AODVST路由協(xié)議 ? AODVspanning tree是一種混合路由協(xié)議： ? 采用主動策略維護中繼節(jié)點到每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點的最佳路由，減小中繼節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間的路由發(fā)現(xiàn)延遲； ? 采用按需路由發(fā)現(xiàn)策略建立中繼節(jié)點之間的路由。 4. WMN的關(guān)鍵設(shè)計要素 [1] ? 無線技術(shù) ? 有向和智能天線、 MIMO系統(tǒng)、多射頻 /多信道系統(tǒng)、可重配置無線電、認知無線電、軟件無線電等。 ? 高層協(xié)議需要進行革命性的設(shè)計，尤其是 MAC層和路由協(xié)議。 ? 可擴放性 ? 從 MAC層到應(yīng)用層的所有協(xié)議都必須是可擴放的。 ? 網(wǎng)狀連接 ? 拓撲認知的 MAC和路由協(xié)議可極大提高網(wǎng)絡(luò)性能。 WMN的關(guān)鍵設(shè)計要素（續(xù)） ? 寬帶和 QoS ? 必須考慮延遲抖動、集合吞吐量、每節(jié)點吞吐量、丟包率等更多性能參數(shù)。 ? 安全 ? 針對無線局域網(wǎng)提出的安全方案不能適用于 WMN。 ? 易于使用 ? 所設(shè)計的協(xié)議必須使得網(wǎng)絡(luò)盡可能自治，要開發(fā)有效的網(wǎng)絡(luò)管理工具。 ? 兼容性和互操作性 ? mesh路由器應(yīng)能夠集成異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)。 5. 研究現(xiàn)狀及挑戰(zhàn) [1] ? 網(wǎng)絡(luò)容量的理論研究 ? 通信協(xié)議棧 ? 網(wǎng)絡(luò)管理 ? 安全 ? 跨層設(shè)計 網(wǎng)絡(luò)容量的理論研究 ? [3]研究了無線自組網(wǎng)容量的理論上界和下界，據(jù)此給出了提高自組網(wǎng)容量的指導性方針。 ? [3]的分析方法推動了無線網(wǎng)絡(luò)容量的研究，但存在兩個缺點： ? 采用的模型較為簡單，沒有考慮網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的影響 。 ? 網(wǎng)絡(luò)容量的理論邊界是基于漸近分析得到的，不能反映出給定規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的確切容量。 ? 分析結(jié)果能否應(yīng)用于 WMN還有待研究。 通信協(xié)議棧 —物理層 ? 先進的物理層技術(shù) ? 利用不同調(diào)制技術(shù)與編碼速率的組合支持多傳輸速率，從而可為上層應(yīng)用提供自適應(yīng)容錯能力。 ? 支持高速傳輸?shù)恼活l分多路復用（ OFDM）技術(shù)和超寬帶（ UWB）技術(shù)。 ? 提高信道容量和信道可靠性的多天線系統(tǒng)，如天線分集、智能天線、多輸入多輸出（ MIMO）系統(tǒng)等。 ? 可獲得更高頻譜利用率和可行頻率規(guī)劃的頻率捷變無線電（ frequencyagile radios）或認知無線電（ cognitive radios），這些技術(shù)可動態(tài)捕獲未占用的頻譜。 物理層的開放問題 ? 還需要除 OFDM和 UWB之外的新的寬帶傳輸技術(shù)； ? 多天線系統(tǒng)的復雜性和代價還太高，無法被大規(guī)模商業(yè)化； ? 認知無線電技術(shù)還在發(fā)展初期； ? 允許高層協(xié)議訪問或控制的物理層組件，軟件無線電應(yīng)是一種很有前景的技術(shù)。 通信協(xié)議棧 —MAC層 ? WMN與經(jīng)典無線網(wǎng)絡(luò) MAC層的主要差異在于多跳通信、多點 多點通信。 ? WMN的 MAC層協(xié)議可工作在單信道或同時工作在多個信道上。 ? WMN的 MAC層協(xié)議分為： ? 單信道 MAC協(xié)議 ? 多信道 MAC協(xié)議。 單信道 MAC協(xié)議 ? 修改已有的 MAC協(xié)議：只能獲得較低的端到端吞吐量。 ? 跨層設(shè)計： ? 基于有向天線的 MAC協(xié)議：可消除暴露節(jié)點，但會產(chǎn)生更多的隱藏節(jié)點；且面臨成本、系統(tǒng)復雜性、快速操控有向天線的實際問題。 ? 具有功率控制的 MAC協(xié)議：使用較低的傳輸功率，減少暴露節(jié)點，但隱藏節(jié)點問題可能變得更糟糕。 ? 提出新的 MAC協(xié)議：重新回到基于 TDMA或 CDMA來設(shè)計MAC層協(xié)議很有必要，但到目前為止幾乎沒有供 WMN使用的 TDMA或 CDMA MAC協(xié)議。 多信道 MAC協(xié)議 ? 多信道單收發(fā)器 MAC協(xié)議： ? 每電臺一個收發(fā)器，每個節(jié)點任一時刻只能工作在一個信道上，但不同節(jié)點可同時工作在不同的信道上，需要相應(yīng)的 MAC協(xié)議。 ? 多信道多收發(fā)器 MAC協(xié)議： ? 一個電臺有多個并行的射頻前端芯片和基帶處理模塊，可同時支持幾個信道，但只需要一個 MAC層模塊協(xié)調(diào)多個信道的活動。到目前為止，尚沒有提出針對 WMN的多信道多收發(fā)器 MAC協(xié)議。 ? 多電臺 MAC協(xié)議
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