摘要：面对日益增长的高速无线因特网接入需求，传统的无线接入方式，如蜂窝网、无线局域网(WLAN)面临许多挑战，而无线网状网(WMN)作为因特网“最后一公里”接入方案，提供一种灵活而低成本的多跳通信，也将成为各种无线网络融合的主要技术。针对这一极具发展前途的网络结构，从WMN的两种典型应用出发，文章从网络配置、功率控制、移动性管理和接入控制以及路由协议设计等方面说明了WMN组网中的相关问题和技术，对WMN与移动自组织(Adhoc)网路由协议的设计进行了对比，并给出了一种基于WLAN和第二层交换技术的WMN试验床实现方案。
关键词：无线网状网；路由；网络管理；试验床
Abstract:Withtheincreasingpopularity and rising demand for high-rate wireless Internet access, traditional wireless access networks such as the cellular network and Wireless Local Area Network (WLAN) are facing some challenges. The Wireless Mesh Network (WMN) is emerging as a flexible and low-cost alternative to provide multi-hop communications, supporting applications such as last-mile Internet delivery. WMN has also become a promising technique in the merging of wireless networks. Some key technologies about the network management in WMN, including network configuration, power control, mobility management, access control and routing protocol are analyzed; the routing protocol design in WMN and mobile Ad hoc network are compared. An example of WMN testbed based on WLAN and second-layer switching technology is given.
Keywords:wirelessMeshnetwork; routing; network management; testbed
1 无线网状网的介绍
无线Mesh网(WMN)又称为无线网状网、无线网格网，大约出现在20世纪90年代中期。随着移动通信技术的发展，除无线通信网络的语音业务需求外，高速因特网接入需求也日渐增加。传统的无线接入方式面临着接入带宽不足、服务质量得不到满足等问题，而且无线频谱资源及拓扑结构缺乏统一规划，难以适应灵活多变的使用状况。WMN提供了一条解决无线接入网所面临问题的新途径。
通信网络的拓扑结构通常抽象成一个图G(V,E )，其中，V 代表通信节点的集合，E 代表着通信链路的集合。无线Mesh网的最初定义[1]，就是指无线通信网络的网络拓扑可以抽象成一个连通图，对图中的任意两个顶点vi,vj∈V,vi和vj之间是连通的，即存在一条或多条从vi到vj的路径，定义为顶点集合(vi =vp,0,vp,1……vp,m=vj)，其中(vp,n-1,vp,n)∈E,1≤n≤m。
传统无线接入网的拓扑结构如图1所示，主要是点到点(P2P)或点到多点(P2MP)，如蜂窝网属于P2MP的拓扑结构，无线局域网(WLAN)则存在有中心和自组织两种结构，分别属于P2MP和P2P类型。而WMN的拓扑结构是网状的，也被称为多点到多点(MP2MP)。这种网络结构，使WMN能更好地解决传统无线接入网络中的一些问题。
蜂窝网覆盖范围比较大，主要提供语音业务，但构建和维护的成本较高，而且在多媒体传输业务的通信热点地区，其提供的通信速率相对较低。WLAN能提供较高的通信速率，适于多媒体数据接入业务。在有中心的P2MP结构中，由于接入点(AP)的覆盖范围有限，为了在更大区域内提供无线接入，需要布置多个AP，使得成本较高；而对于自组织的P2P结构，由于网络连通性依赖于有较强移动性的各节点，导致网络的可靠性降低，并且对作为网关节点的性能要求较高，计费和管理方式也不明确。
WMN主要由两类网络节点组成：Mesh路由器和Mesh客户端。采用WMN作为接入网络时，Mesh客户端通过相邻的其他节点，以无线多跳的方式接入到因特网。这种MP2MP的结构，使得WMN具有以下优点：
自配置：节点之间通过开放的无线链路，形成单跳或多跳连接，自动完成组网；
自调节：节点之间拥有多条通信路径，业务可以灵活的选择合适的(例如最短路径、最少干扰，速率最快等)路径进行传输；
自愈：当某一节点出现故障受损或一条链路出现拥塞，网络中的业务可以选择绕开相应的节点或链路，网络的可靠性增强；
可扩展性：可以方便的添加或删除网络节点，调整网络覆盖范围，降低系统的建设和管理成本。
因此，WMN适合作为因特网“最后一公里”无线接入方案，在IEEE 802.11s，802.15以及802.16等标准中已有体现，它将成为下一代Wi-Fi和WiMAX的重要组成部分。
除此之外，当前存在着多种无线接入网络，采用各种不同的无线传输技术以及标准，提供各自适宜的应用。例如蜂窝网适于语音通信业务，Wi-Fi适于局部区域的宽带多媒体数据接入业务，无线传感器网络适于环境检测中的数据采集业务等等。未来的无线网络将是各种网络并存、各种异构网络融合，为用户提供随时随地的接入的泛在网络。这是无线网络的发展方向，也可能成为WMN一个新的应用方向。
