【正文】 越來越多的應(yīng)用，而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用所必需的重要環(huán)節(jié)就是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。 IEEE Mesh標(biāo)準(zhǔn) 傳統(tǒng)IEEE ，其覆蓋范圍一般在100米范圍內(nèi)。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種新的組網(wǎng)技術(shù)為解決上述問題提供了新的途徑。用來作中繼橋接的功能，可以讓無線AP之間通過無線進(jìn)行中繼橋接，使網(wǎng)絡(luò)具備混合的無線局域網(wǎng)工作模式，可以支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。Mesh媒體接入?yún)f(xié)調(diào)功能組件(MMACFC)位于物理層之上、Mesh路由組件之下，負(fù)責(zé)競爭接入和調(diào)度WMN中多跳節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)包發(fā)送接收。直觀上看， WLAN中的分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)(EDCA)。MMACFC需要解決的問題有：隱藏終端問題、暴露終端問題、在多跳Mesh路徑上從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的流量控制、在多跳轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的有效調(diào)度、對多跳多媒體業(yè)務(wù)(視頻或語音)分布式允許接入控制、分布式保證服務(wù)質(zhì)量(QoS)的業(yè)務(wù)管理、本地業(yè)務(wù)和轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的有效處理、不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的可升級性、Mesh節(jié)點(diǎn)間信道工作接入的調(diào)度、使用多信道提高M(jìn)esh網(wǎng)絡(luò)的性能等。這種方式?jīng)Q定了WMN具有較高的可靠性、較大的伸縮性和較低的投資成本等特點(diǎn)。IEEE Mesh網(wǎng)絡(luò)可以是骨干網(wǎng)Mesh結(jié)構(gòu)，也可以是客戶端Mesh結(jié)構(gòu)。 Mesh標(biāo)準(zhǔn) ，為無線城域網(wǎng)(WMAN)提供“最后一公里”接入，是一種點(diǎn)對多點(diǎn)技術(shù)。(P2MP)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充。這樣，連接斷開的可能性要遠(yuǎn)低于P2MP模式。 Mesh網(wǎng)絡(luò)支持兩種不同的物理層，支持自適應(yīng)調(diào)制和編碼，因此鏈路速率隨著信道條件的變化而變化。由于每個(gè)SS可以作為一個(gè)中轉(zhuǎn)站，信號是以逐跳方式傳輸?shù)?，增加了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，當(dāng)增加用戶時(shí)不必再增加BS，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以動態(tài)改變。還可使用方向性天線來大大地減少干擾和傳輸功率。同時(shí)，SS之間距離的縮短減小了室外天線功率和體積，降低了SS通信設(shè)備的成本。 另外， Mesh的集中式調(diào)度是基于時(shí)分多址(TDMA)方式的，可提供全面有效的資源利用率。支持漫游和切換，移動速度可達(dá)到150 km/h。WMN可使數(shù)據(jù)從一點(diǎn)繞過障礙物跳躍到另一點(diǎn)，只需少量網(wǎng)格即可帶來單個(gè)基站覆蓋范圍的大幅度改進(jìn)。 Mesh網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) ，即移動寬帶無線接入 (MBWA)工作組，主要研究為移動用戶開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的頻譜利用效率很高，可以提供更高的QoS通信保障，支持在3 GHz頻帶可靠地進(jìn)行高速無線數(shù)據(jù)傳輸，有望為以250 km/ h速度移動的用戶提供高達(dá)1 Mb/s的高帶寬數(shù)據(jù)傳輸，這將允許高速列車上的用戶使用視頻會議等應(yīng)用。在室內(nèi)、外環(huán)境中，802. 20均支持WMN結(jié)構(gòu)。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種新的關(guān)鍵技術(shù)近兩年開始嶄露頭角。這個(gè)特性為無線Mesh網(wǎng)絡(luò)帶來了諸如低成本、易維護(hù)、可靠服務(wù)覆蓋等很多優(yōu)點(diǎn)。除了有傳統(tǒng)無線路由器的網(wǎng)關(guān)/中繼功能外，無線Mesh路由器還有支持Mesh網(wǎng)絡(luò)的路由功能。Mesh客戶端通常只有一個(gè)無線接口沒有網(wǎng)關(guān)或者網(wǎng)橋的功能。1）骨干無線Mesh網(wǎng)絡(luò)這種無線Mesh網(wǎng)絡(luò)由Mesh路由器為連接到它們上的客戶端形成了一個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。Mesh路由器在它們自己之間形成了一個(gè)自組織、自愈合的Mesh網(wǎng)絡(luò)。有以太網(wǎng)接口的傳統(tǒng)客戶端可以通過以太網(wǎng)鏈路與Mesh路由器連接。如果它們使用不同的無線電技術(shù)，客戶端必須通過與Mesh路由器有以太網(wǎng)連接的基站進(jìn)行通信。例如社區(qū)和鄰居網(wǎng)絡(luò)就可以用這種類型:Mesh路由器放在社區(qū)的房頂上，作為房間里和路上的用戶的訪問點(diǎn)。在這種架構(gòu)類型下，客戶端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)以完成路由和和配置功能，同時(shí)為客戶提供終端用戶應(yīng)用。在客戶端無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)向網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。此外，與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)相比，對終端用戶設(shè)備要求增加了，因?yàn)樵诳蛻舳藷o線Mesh網(wǎng)絡(luò)中終端用戶設(shè)備必須有路由和自配置等額外的功能。Mesh客戶端在與其他Mesh客戶端進(jìn)行直接Mesh通信的同時(shí)，可以通過Mesh路由器訪問網(wǎng)絡(luò)?？蛻舳说穆酚赡芰υ跓o線Mesh網(wǎng)絡(luò)中提供了更好的連通性和更大的覆蓋范圍。 無線MESH網(wǎng)絡(luò)拓展性WLAN Mesh網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)2層的網(wǎng)絡(luò)，對于其他網(wǎng)絡(luò)和高層協(xié)議來說，它在功能上應(yīng)等同于廣播以太網(wǎng)。圖21中圖例a顯示了兩個(gè)WLAN 。它們共同組成了一個(gè)子網(wǎng)。其中MPPs的功能就像IP網(wǎng)關(guān)路由器。圖21mesh網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 另外，當(dāng)應(yīng)用不同路由協(xié)議或配置不同的WLAN Mesh網(wǎng)需要互相通信時(shí)，可以通過MPP來實(shí)現(xiàn)這些WLAN Mesh網(wǎng)的互聯(lián)。無線網(wǎng)狀網(wǎng)是低功率的多級跳點(diǎn)(multihop)系統(tǒng)，它們處理消息的方式是把信息包從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到信息包到達(dá)目的地。多跳網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式很象因特網(wǎng)，并提供從源頭到目的地的多條冗余通信路徑。無線網(wǎng)狀網(wǎng)由一組具有路由功能的節(jié)點(diǎn)組成，不依靠預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施或者可以依靠的設(shè)施能力有限。從功能上講，路由協(xié)議是通信網(wǎng)絡(luò)中一套將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)指引到目的節(jié)點(diǎn)的機(jī)制。(1)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類目前出現(xiàn)的一些WMN路由協(xié)議方案，主要有以下類型:1)多判據(jù)路由2)多信道路由3)多徑路由4)分級路由5)跨層路由6)QoS路由7)基于地理位置信息的路由(2)自適應(yīng)無線路由協(xié)議自適應(yīng)無線路由協(xié)議(AWR)是專為無線網(wǎng)狀組網(wǎng)設(shè)計(jì)的自適應(yīng)的、分布式的主動式路由協(xié)議。每個(gè)路由表的條目都經(jīng)過了特別的處理，能夠相互分辨出是舊有的還是新的路由，從而有效避免路由環(huán)路。為在動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)中保持路由表的一致性，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都周期性地與周邊節(jié)點(diǎn)相互溝通并交換信息，還會在出現(xiàn)重要新信息時(shí)立刻進(jìn)行再溝通。為進(jìn)一步改善路由的自適應(yīng)性和穩(wěn)定性，AWR維持多條到達(dá)每個(gè)目的地的路由，這是為了快速的錯(cuò)誤恢復(fù)和負(fù)載均衡。AWR在移動和固定的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中都表現(xiàn)出色。區(qū)分由移動性、路由器故障等造成的暫時(shí)性無線信號衰減和實(shí)質(zhì)性的無線鏈路丟失的能力，每個(gè)目的地?fù)碛卸鄺l無環(huán)路的路由以便快速故障恢復(fù)和負(fù)載平衡。3) 支持多電臺、多跳的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)；高度的可擴(kuò)展性(低的計(jì)算和通訊開銷)。4) 安全性，對所有路由包都有加密和認(rèn)證。但是在采用星型結(jié)構(gòu)的蜂窩移動通信系統(tǒng)中，一旦某條鏈路出現(xiàn)故障，可能造成大范圍的服務(wù)中斷。而目前正在發(fā)展的3G技術(shù)，其傳輸速率在高速移動環(huán)境中僅支持144 Kbit/s，步行慢速移動環(huán)境中支持384 Kbit/s，在靜止?fàn)顟B(tài)下才達(dá)到2 Mbit/s 。 hoc網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別：無線Mesh網(wǎng)絡(luò)與Adhoc網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上均是點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，兩者主要區(qū)別在于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)與移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模式不同，對于前者，節(jié)點(diǎn)的主要業(yè)務(wù)是來往于因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)。：WLAN在結(jié)構(gòu)上是典型的采取單跳方式的點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，因而數(shù)據(jù)不可轉(zhuǎn)發(fā)。而對于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，則可以通過WR對數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷轉(zhuǎn)發(fā)，直至把它們送至目的節(jié)點(diǎn)，從而把接入點(diǎn)的覆蓋服務(wù)延伸到幾公里遠(yuǎn)。第3章 校園無線網(wǎng)絡(luò)需求分析隨著校園網(wǎng)應(yīng)用的普及和應(yīng)用水平的不斷提高，學(xué)校中工作和生活與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系越來越密切，而學(xué)校中的網(wǎng)絡(luò)終端資源卻很有限，越來越難以滿足師生的需求。為更方便、快捷的服務(wù)于校區(qū)教學(xué)工作，滿足服務(wù)于師生日常信息查詢需求和校園安全監(jiān)控，以下基于無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求顯得越來越迫切。通過這樣一個(gè)移動寬帶將校園內(nèi)外資源整合起來，校園內(nèi)外的資源利用效率可得到很大的提高，彌補(bǔ)了目前校園資源一般比較緊張的現(xiàn)狀。通過移動寬帶這樣的方式，不需要每個(gè)學(xué)生都在同一時(shí)間在同一教室上課，完全可以在不同的地點(diǎn)、不同時(shí)間通過網(wǎng)絡(luò)的方式上課，這實(shí)際上擴(kuò)展了學(xué)校教學(xué)資源的空間，提高了其利用效率。以其中的東一為例，一至三樓有12個(gè)教室，四至六樓有8個(gè)教室，高峰時(shí)段每層樓同時(shí)自習(xí)和上課人數(shù)超過400人，若重新布線增加教室有線網(wǎng)絡(luò)端口顯然工程量浩大而復(fù)雜，也會影響師生正常的上課和自習(xí)，而通過增加無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)則可以達(dá)到工程量減小和不影響師生正常上課和大量增加網(wǎng)絡(luò)接入用戶，同時(shí)也能使上課方式多媒體化，而不用將需要網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)限定在實(shí)驗(yàn)室。教師、學(xué)生均在任何時(shí)間任意地點(diǎn)查閱自己所需要的書籍，實(shí)現(xiàn)方便的論文寫作、作業(yè)完成、興趣閱讀等等。3)移動科研及教學(xué)教師課件可以上傳網(wǎng)絡(luò)上，教學(xué)過程在線直播并存儲，學(xué)生可以選擇喜歡的教師，在合適的時(shí)間，反復(fù)觀看優(yōu)秀教師的講課。借助無線校園網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可隨時(shí)隨地下載導(dǎo)師的課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，隨時(shí)隨地重放導(dǎo)師課程的現(xiàn)場直播；與導(dǎo)師、同學(xué)進(jìn)行在線討論；組織或參與重要的學(xué)術(shù)性視頻會議等等。無線網(wǎng)絡(luò)也可使得校園的科研變得隨時(shí)隨地。例如：戶外實(shí)驗(yàn)需要調(diào)用存儲在室內(nèi)設(shè)備中的數(shù)據(jù)，或者調(diào)用室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等等，都可通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，并獲得傳回的結(jié)果。無線校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)可以為校園提供安全、校務(wù)、教育、娛樂等多方面的網(wǎng)絡(luò)條件，同時(shí)提升校園的管理效率、教學(xué)效率、人文環(huán)境質(zhì)量、文化形象，通過與校方管理思想的結(jié)合，無線校園網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)揮出巨大的教學(xué)促進(jìn)、校園資源管理、校園安全、校園盈收等方面的作用，無線校園最終可實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多能，在節(jié)省校園信息化建設(shè)資金的同時(shí)，可以體現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會價(jià)值。因此，為了實(shí)現(xiàn)高效、高性能的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，應(yīng)該將下面幾點(diǎn)作為總體設(shè)計(jì)思路。網(wǎng)絡(luò)的有效性和可靠性，即它的可連續(xù)運(yùn)行性是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須考慮的首要原則，從用戶的角度考慮，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)所需的服務(wù)不可用時(shí)，不管是何種原因，網(wǎng)絡(luò)就不可靠了。為此在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮以下的技術(shù)：1)選擇的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必需具有良好的可靠性保證，可熱插拔的模塊，自動的、快速的恢復(fù)機(jī)制等。據(jù)業(yè)界多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，電源故障在實(shí)際運(yùn)用中導(dǎo)致的系統(tǒng)故障比率高達(dá)60%之多，因此電源系統(tǒng)需要冗余備份以及負(fù)載均衡。3）負(fù)載均衡，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠根據(jù)不同的策略、充分利用不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，提供網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷均衡功能，以充分利用帶寬，以保證可用性。同時(shí)還應(yīng)具有良好的品質(zhì)、穩(wěn)定的質(zhì)量以及快速的事故處置手段。選擇的產(chǎn)品應(yīng)具有好的互操作性和可移植性，并符合相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；無論發(fā)生任何變化，均能夠最大可能性的開放標(biāo)準(zhǔn)。因此，校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)提供相應(yīng)的安全控制機(jī)制。另外管理員還需對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行監(jiān)視、分析，得出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全性報(bào)告，以有效地堵防漏洞，保證網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的依賴性不斷增加。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)該具備集中式的管理功能，有效地對全網(wǎng)的設(shè)備、利用方式進(jìn)行控制，此外可對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用性能、使用效果進(jìn)行地分析，以便管理人員有效地對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分配，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的利用率。隨著今后應(yīng)用的日益普及和進(jìn)步，對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可伸縮性要求成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要考慮。用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的需求經(jīng)常隨著應(yīng)用而發(fā)生變化，系統(tǒng)應(yīng)具有一定的靈活性，為滿足用戶的不同需求而作靈活的系統(tǒng)配置和資源的再分配。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選擇上，模塊化的系統(tǒng)在擴(kuò)展性方面有著固定式系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)越性。模塊化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在多種技術(shù)的適應(yīng)能力上也具有相當(dāng)大的靈活性。此外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是保證擴(kuò)充性和投資保護(hù)的重要方面，只有支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議才能確保今后網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充以及異種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的互聯(lián)和互操作。這些應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的帶寬、延遲等有著不同的要求，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要具備為各種應(yīng)用分配優(yōu)先級、帶寬的能力。同時(shí)，隨著這些業(yè)務(wù)的開展，不會影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的處理能力。 現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)技術(shù)校園傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)雖然已經(jīng)趨于穩(wěn)定化和高效化，但是依然存在著諸多不足之處，比如網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)較多，在一些不易布線的特殊情況時(shí)，布線復(fù)雜、管理困難等情況將會充分暴露。又如圖42所示，傳統(tǒng)無線技術(shù)需要AP和接入層通過線纜連接，我校占地廣闊且分新老校區(qū)，若按圖42所示部署無線網(wǎng)絡(luò)，則部署AP成本依然過大，而且也不易管理。圖43 校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)整體示意圖圖44為西南科技大學(xué)新區(qū)示意圖，如圖所示，由圖書館校園的為布局核心，教學(xué)區(qū)位于圖書館周圍，用地相對平整開闊、布局集中而規(guī)整，包括由行政樓、會議中心形成的行政辦公區(qū)，各個(gè)院系教學(xué)樓、院系行政樓組成的教學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)。圖書館作為校園信息最重要的傳播載體，位于校區(qū)核心位置。圖44 西南科技大學(xué)新區(qū)簡易示意圖 校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)需具備三個(gè)基本功能1) 形成接入完成無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋2) 匯聚路由信息，向MESH網(wǎng)絡(luò)核心路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)3) 無線MESH網(wǎng)絡(luò)核心路由器接入有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，成為無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。1） 室內(nèi)頻率復(fù)用： ，其14個(gè)子信道信道帶寬均可達(dá)22MHz，由于多個(gè)頻道同時(shí)工作時(shí)所要求每個(gè)頻道的中心頻率間隔不能低于25MHz， b中只有1,6,11這三個(gè)頻道可以同一區(qū)域同時(shí)工作。由于學(xué)校用戶的帶寬確定為2MB， a/b/g，由IEEE制定的標(biāo)準(zhǔn)可得用戶可達(dá)2Mb帶寬時(shí)候在頻率復(fù)用情況下AP的理想接入用戶為25人左右。在圖書館每個(gè)自習(xí)室部署4個(gè)AP以滿足50人的基本需求以及將來可能產(chǎn)生的額外需求。其中MSR作為圖書館核心MESH路由器為MSR1000提供無線網(wǎng)關(guān)作用，并與有線核心層相連。 表41圖書館設(shè)備選擇及工作模式設(shè)備名每層樓數(shù)量（個(gè)）工作模式MSR100016 配置成MESH傳輸模式與MSR4000相連，接提供扇形區(qū)覆蓋。 圖45 圖書館無線MESH設(shè)備部署示意圖2）室外定向天線:除了主要教學(xué)樓之外，西南科技大學(xué)校區(qū)建設(shè)有諸多公共活動區(qū)域，如定期舉辦招聘會的東八科技廣場、每學(xué)年舉辦運(yùn)動會的體育場，這些場所平時(shí)人流稀少，但是在上述如運(yùn)動會等特定情況時(shí)，人流量會相應(yīng)上升。定向天線是一種采用了先進(jìn)的波束轉(zhuǎn)換技術(shù)和自適應(yīng)空間數(shù)字處理技術(shù)的數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用，它可以產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束即最大增益點(diǎn)對準(zhǔn)用戶信號到達(dá)方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的，也達(dá)到了方案設(shè)計(jì)中高可靠性的目的。具體部署如圖46所示