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网罗无线通信技术之无处不在的无线Mesh网络
2007年7月17日 15:37    新浪科技    评论()    阅读:
作 者:中国计算机报 甄岩 武穆清  

   
无线Mesh网络基本结构

    目前,无线网络技术正越来越受到人们的重视,其中,一种新型的宽带无线网络结构—无线Mesh网络(WMN)正成为无线网络研究中的一个热点。WMN是移动AdHoc网络(MANET)的一种特殊形态,是一种新型的宽带无线网络结构,它被看成是无线局域网和AdHoc网络的融合,并兼具两者的优势。

    有关无线Mesh网络的标准散见于802.11s、802.15.1/2/3/4、802.16d等标准草案中。目前国际标准化组织,特别是IEEE正在致力于与学术界共同推动无线Mesh网络的标准化工作,在802.20、802.15.5等标准中也正在考虑引入Mesh组网技术。

    无线Mesh网络基本原理

    使用WMN技术构建的网络,其拓扑结构呈网格状(如图所示)。在WMN中包括两种类型的节点:无线Mesh路由器和无线Mesh终端用户,其网络主干由呈网状结构分布的路由器连接而成。

    WMN有两种典型的实现模式:基础设施Mesh模式和终端用户Mesh模式。在基础设施Mesh模式中,在Internet接入点(IAP)和终端用户之间可形成无线的回路。IAP通过路由选择及管理控制等功能,为移动终端选择与目的节点通信的最佳路径。同时,移动终端通过IAP可与其他网络,如Wi-FiWiMAX和传感器网络等的连接,提高网络自身的兼容性。

    在终端用户Mesh模式中,终端用户通过无线信道的连接形成一个点到点的网络。终端设备在不需要其他基础设施的条件下可独立运行,它可支持移动终端较高速的移动,快速形成宽带网络。终端用户兼具主机和路由器的角色:一方面,节点作为主机运行相关的应用程序;另一方面,节点作为路由器运行相关的路由协议,参与路由发现、路由维护等操作。

    WMN与移动AdHoc网络的区别主要表现在两方面:一是组网方式不同。移动AdHoc网络是扁平结构,而WMN是分层和等级结构,在每层内部形成多个小AdHoc网络,不同层之间通过无线互连起来,做到集中控制管理和自由动态组网有机结合。二是它们解决的问题不同。移动Ad Hoc网络设计的目的是为了实现用户移动设备之间的对等通信,如在突发情况下快速布置网络,而WMN看重的是为用户终端提供无线接入,如与3G、WiMAX的用户进行无线宽带接入。

    无线Mesh网络关键技术

    WMN设计中的一个关键问题是,开发能够在两个节点之间提供高质量、高效率通信的路由协议。由于其网络节点的移动性使得网络拓扑结构不断变化,传统的Internet路由协议无法适应这些特性,需要有专门的、应用于无线Mesh网络的路由协议。在路由协议设计时,要考虑以下几方面:

    选择合理的路径算法。现有的很多路由协议是以最小跳数为标准选择路径的,但是,如果连接质量较差或者网络拥塞的话,这种标准就不合适了。因此,在选择路径时,不能只考虑最小跳数,还应该综合考虑网络的连接质量和往返时延等因素。

    确保对连接失败的可容错性。WMN的目标之一就是在出现连接失败时,确保网络的健壮性。如果一个连接失败了,路由协议必须很快选出另外一条路径,以避免出现服务中断。

    实现网络负载平衡。采用WMN的另一个目标是实现用户对资源的共享。当WMN中的某一部分出现数据拥塞时,新的数据应该选择流量较小的路径。

    能够同时满足不同类型节点的需求。对于路由器,它的移动性较弱且没有能源消耗的限制,它所需要的路由协议比现有的AdHoc网络的路由协议要简单得多;对于终端用户来说,情况恰恰相反。在设计WMN路由协议时,要充分考虑这两种节点的差异,分别满足它们的不同需求。

[1]  [2]  编 辑:严大伟
关键字搜索:Mesh  WMN  AdHoc  无线网络  宽带  WLAN  
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