無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)-全文預(yù)覽
【正文】 滿足 Pmax/Pminβ時(shí)，傳輸容量上界為： 隨機(jī)網(wǎng)絡(luò) 假設(shè)所有節(jié)點(diǎn)的傳輸距離均為 r。 k∈ Τ }為在某個(gè)時(shí)刻、在一個(gè)特定的子信道上同時(shí)發(fā)送的節(jié)點(diǎn)集合，令 Pk為節(jié)點(diǎn) Xk選擇的發(fā)送功率水平，那么當(dāng)滿足以下條件時(shí)，節(jié)點(diǎn)Xi的發(fā)送可被節(jié)點(diǎn) Xj正確接收： ? β 為成功接收所要求的最小信噪比， N為環(huán)境噪聲功率，信號功率隨距離 r指數(shù)下降，衰減指數(shù) α 通常假設(shè)大于 2。 6. 無線網(wǎng)絡(luò)容量研究 [3] ? 考慮兩種類型的網(wǎng)絡(luò)： ? 任意（ arbitrary）網(wǎng)絡(luò)： n個(gè)節(jié)點(diǎn)任意放置，每個(gè)節(jié)點(diǎn)任意選擇一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，以任意速率和功率水平發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 基于現(xiàn)有的 MAC、路由和傳輸協(xié)議， WMN的性能對于節(jié)點(diǎn)數(shù)量和跳數(shù)沒有擴(kuò)放性，需要為 WMN研究新的 MAC、路由及傳輸協(xié)議。 ? 需要研究分布式的鑒別、授權(quán)和安全的密鑰管理方法。 ? 有效的位置服務(wù)算法。 ? 實(shí)時(shí)交付： ? 沒有用于 WMN的速率控制協(xié)議。 ? 檢測鏈路失效：檢測鏈路失效以增強(qiáng) TCP的性能。 ? 地理路由協(xié)議依賴于 GPS或類似的定位技術(shù)，增加了 WMN的代價(jià)和復(fù)雜性，且位置服務(wù)是一個(gè)難點(diǎn)。 ? 多路徑路由：在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間選擇多條路徑，以實(shí)現(xiàn)平衡負(fù)載和提高容錯(cuò)性，這種方法的性能取決于源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間是否存在節(jié)點(diǎn)分離的路徑，且復(fù)雜性較高。 ? 健壯性：為避免服務(wù)中斷， WMN對于鏈路失效或擁塞必須是健壯的，另外還需要執(zhí)行負(fù)載均衡。 ? MAC/PHY跨層設(shè)計(jì)：可利用先進(jìn)物理層功能的 MAC協(xié)議。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。 ? 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(diǎn)，但隱藏節(jié)點(diǎn)問題可能變得更糟糕。 ? WMN的 MAC層協(xié)議可工作在單信道或同時(shí)工作在多個(gè)信道上。 ? 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。 ? 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。 ? 易于使用 ? 所設(shè)計(jì)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。 ? 可擴(kuò)放性 ? 從 MAC層到應(yīng)用層的所有協(xié)議都必須是可擴(kuò)放的。 3. 一個(gè)架構(gòu)式 mesh網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例 — MeshCluster[2] ? 中繼節(jié)點(diǎn)： ? 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(diǎn)： ? 中繼接口：構(gòu)造mesh主干； ? 因特網(wǎng)回程接口：接入因特網(wǎng)。 ? Mesh路由器較少移動(dòng)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(diǎn)的負(fù)擔(dān)。 ? 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。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(dòng)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(jià)高，用戶上網(wǎng)費(fèi)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(dòng)通信網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)。 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。 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(gè)無線骨干，通過無線骨干很容易支持終端節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)。 ? WMN并不是獨(dú)立運(yùn)行的，需要與其它無線網(wǎng)絡(luò)相兼容和互操作。 ? 高層協(xié)議需要進(jìn)行革命性的設(shè)計(jì)，尤其是 MAC層和路由協(xié)議。 ? 安全 ? 針對無線局域網(wǎng)提出的安全方案不能適用于 WMN。 ? [3]的分析方法推動(dòng)了無線網(wǎng)絡(luò)容量的研究，但存在兩個(gè)缺點(diǎn)： ? 采用的模型較為簡單，沒有考慮網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的影響 。 ? 支持高速傳輸?shù)恼活l分多路復(fù)用（ OFDM）技術(shù)和超寬帶（ UWB）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(diǎn) 多點(diǎn)通信。 ? 跨層設(shè)計(jì)： ? 基于有向天線的 MAC協(xié)議：可消除暴露節(jié)點(diǎn)，但會(huì)產(chǎn)生更多的隱藏節(jié)點(diǎn)；且面臨成本、系統(tǒng)復(fù)雜性、快速操控有向天線的實(shí)際問題。 ? 多信道多收發(fā)器 MAC協(xié)議： ? 一個(gè)電臺有多個(gè)并行的射頻前端芯片和基帶處理模塊，可同時(shí)支持幾個(gè)信道，但只需要一個(gè) MAC層模塊協(xié)調(diào)多個(gè)信道的活動(dòng)。 MAC層協(xié)議的開放問題 ? 可擴(kuò)放的多信道 MAC協(xié)議。 ? 可擴(kuò)放性： WMN的無線覆蓋范圍很大，擴(kuò)放性很重要。 ? 多電臺路由：每個(gè)電臺被調(diào)諧到互不干擾的信道上，同時(shí)考慮鏈路質(zhì)量測度和最小跳數(shù)測度，在延遲和吞吐量之間取得了較好的折衷。 路由協(xié)議的開放問題 ? 擴(kuò)放性： ? 分層路由協(xié)議由于自身的復(fù)雜性和管理難度，只是部分地解決了擴(kuò)放性問題。 通信協(xié)議棧 —傳輸層 ? 可靠的數(shù)據(jù)傳輸（ TCP增強(qiáng)或新的協(xié)議）： ? 區(qū)分非擁塞性丟包：使用反饋機(jī)制區(qū)分不同原因引起的丟包。 ? 全新的協(xié)議：如專門針對自組網(wǎng)提出的 ATP協(xié)議，但 WMN要與因特網(wǎng)及其它許多無線網(wǎng)絡(luò)互連， WMN的傳輸協(xié)議必須與TCP兼容。 ? 為分布式信息共享提出新的應(yīng)用層協(xié)議 ? 為 WMN開發(fā)新的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)管理 ? 移動(dòng)管理 ? mesh客戶在不同 mesh路由器之間的切換、連接的遷移等，需要多層移動(dòng)管理方法。 安全 ? WMN很容易遭受來自各個(gè)協(xié)議層上的攻擊，而至今尚無有效和可擴(kuò)放的安全解決方案。 結(jié)論 ? WMN的性能遠(yuǎn)低于預(yù)期，許多問題需要解決，最重要和最迫切的是擴(kuò)放性和安全性。 ? WMN集成異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的能力還非常有限。 物理模型 ? 物理模型： ? 令 {Xk。 協(xié)議模型下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 以下結(jié)果假設(shè) n個(gè)節(jié)點(diǎn)任意分布在 1m2的圓形區(qū)域上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳輸速率為 W bits/sec。 k∈ Τ }為在某個(gè)
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