<rt id="68iu4"></rt>
詞語(yǔ)解釋
“wmn”是Wireless Mesh Network（無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)）的縮寫(xiě)，是一種基于無(wú)線(xiàn)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它使用一組無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)連接在一起，形成一個(gè)可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是它可以在不使用有線(xiàn)連接的情況下實(shí)現(xiàn)連接，這使得它可以在任何地方部署，而且它的部署也比有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)更加容易。另外，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性也比有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)更強(qiáng)，它可以根據(jù)需要添加或刪除節(jié)點(diǎn)，從而更容易地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和改進(jìn)。 wmn可以用于各種應(yīng)用，如家庭網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、城市網(wǎng)絡(luò)、智能家居、智能交通等。它可以用于提供寬帶連接，以及支持移動(dòng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接，以及支持多種應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)連接。 此外，wmn還可以用于支持安全網(wǎng)絡(luò)，如安全監(jiān)控、安全檢測(cè)、安全管理等。它可以支持安全認(rèn)證、加密傳輸、數(shù)據(jù)安全等，以確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。 總之，wmn是一種可擴(kuò)展的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，它可以用于提供寬帶連接、支持移動(dòng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接、支持多種應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)連接，以及支持安全網(wǎng)絡(luò)等。它的優(yōu)點(diǎn)是它可以在任何地方部署，而且它的部署也比有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)更加容易，并且它可以根據(jù)需要添加或刪除節(jié)點(diǎn)，從而更容易地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和改進(jìn)。 一、引言 隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信需求的不斷提高，人們希望不論何時(shí)、何地、與何人都能夠進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的通信，為了提高工作效率，并且克服現(xiàn)有通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)，達(dá)到通信的“無(wú)所不在”，最近，人們提出了一種新型的寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)(WMN)［1，2］。 WMN是移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形態(tài)，它的早期研究均源于移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究與開(kāi)發(fā)。它是一種高容量高速率的分布式網(wǎng)絡(luò)，不同于傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，可以看成是一種WLAN和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的融合，且發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢(shì)，作為一種可以解決“最后一公里”瓶頸問(wèn)題的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。WMN被寫(xiě)入了IEEE802.16（即World Interoperability for Microwave Access，WiMax）無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)（Wireless Municipal Area Network，WMAN）標(biāo)準(zhǔn)中。 WMN技術(shù)作為一項(xiàng)能夠?qū)崿F(xiàn)靈活組網(wǎng)的技術(shù)以及它本身的諸多優(yōu)勢(shì)必將給無(wú)線(xiàn)寬帶領(lǐng)域帶來(lái)重大變革。 二、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)的研究現(xiàn)狀 2004年1月，IEEE802.11 Working Group正式專(zhuān)門(mén)成立了網(wǎng)格研究組（Mesh Study Group），同年3月又成立了網(wǎng)格任務(wù)組（Mesh Task Group），標(biāo)志著WMN技術(shù)正式邁上了廣泛標(biāo)準(zhǔn)化道路。另外，其他標(biāo)準(zhǔn)如802.15.3a、802.15.4和專(zhuān)用短程通信（Dedicated Short Range Communications，DSRC）也開(kāi)始探索如何通過(guò)網(wǎng)格嵌入式設(shè)備來(lái)改進(jìn)其現(xiàn)有技術(shù)，IEEE802.16已經(jīng)將網(wǎng)格技術(shù)納入其MAC層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中［3］。 1.應(yīng)用基礎(chǔ)理論與技術(shù)研究 近10來(lái)，包括移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)和WMN在內(nèi)的許多研究，已經(jīng)取得了眾多成果，主要有以下方面：①路由協(xié)議的研究。協(xié)議的核心是適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)中心控制和網(wǎng)絡(luò)時(shí)變的特征；②媒體接入控制（MAC）協(xié)議的研究。主要是解決隱藏終端和提高接入能力等問(wèn)題，如MACA協(xié)議、控制信道和數(shù)據(jù)信道分裂的雙信道方案和基于定向天線(xiàn)的MAC協(xié)議等［4，5，6］；③在網(wǎng)絡(luò)連接性方面，主要的背景是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，探討問(wèn)題的核心是節(jié)點(diǎn)密度與分布問(wèn)題［7~11］；④在多播/組播協(xié)議、TCP協(xié)議、地址和帶寬等網(wǎng)絡(luò)資源分配、功率（節(jié)能）控制、安全性問(wèn)題、分布式算法、QoS等方面有一些研究成果，但各部分的數(shù)量相對(duì)較少［6］；⑤一些針對(duì)WMN的協(xié)議和系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)研究有了一些新的結(jié)果［12，13］。在短距離Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建上，最近一些學(xué)者正在研究藍(lán)牙散射網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)［4，5］。 2.專(zhuān)利技術(shù) 與WMN相關(guān)的專(zhuān)利目前主要掌握在一些美國(guó)公司及研究機(jī)構(gòu)手中。例如MeshNetworks公司2002年6月獲得專(zhuān)利“為端到端和端到基礎(chǔ)設(shè)施的通信網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)消息存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)和方法”［14］。該專(zhuān)利提出了一種實(shí)現(xiàn)不在彼此傳輸范圍內(nèi)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施部件間進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信的系統(tǒng)和方法，基本思想是利用了中間移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所具有的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)信息的能力。2004年4月，該公司獲得專(zhuān)利“無(wú)線(xiàn)端到端Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由中對(duì)IP地址到MAC地址映射及所存在網(wǎng)關(guān)的自動(dòng)配置和發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)和方法”［15］。該專(zhuān)利的主要思想是采用一個(gè)Hash函數(shù)將IP地址變換為一個(gè)6字節(jié)的MAC地址，并附加在路由廣播中主動(dòng)傳輸給其他節(jié)點(diǎn)。此外，摩托羅拉公司在2003年10月獲得專(zhuān)利“在A(yíng)d Hoc網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中提高服務(wù)效率的方法和設(shè)備”，其中涉及在WMN中增強(qiáng)業(yè)務(wù)有效性的通信系統(tǒng)與設(shè)備［16］。Caly公司于2002年3月獲得專(zhuān)利“網(wǎng)格無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中包數(shù)據(jù)通信協(xié)議”，其中主要涉及網(wǎng)格無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間包數(shù)據(jù)的通信方法［17］。 3.應(yīng)用系統(tǒng)集成 近年來(lái)，由于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信需求的推動(dòng)，加上半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)等相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)也經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的階段，WLAN技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和超寬帶（Ultra-Wide Band，UWB）技術(shù)等取得了令人矚目的成就。一般認(rèn)為，未來(lái)的4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是各種不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的集成［26］，其中包括未來(lái)的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、公共電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò)、WLAN、移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)等，這些網(wǎng)絡(luò)均集成到因特網(wǎng)骨干網(wǎng)或通過(guò)WMN集成到因特網(wǎng)中，而WMN可看作“因特網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)版”�？梢�(jiàn)，WMN將是未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域重大技術(shù)革新。 三、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)的構(gòu)成 在使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)中，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈格柵狀，圖1所示為一種典型結(jié)構(gòu)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由下列組成部分構(gòu)成：智能接入點(diǎn)（IAP/AP）；無(wú)線(xiàn)路由器(WR)；終端用戶(hù)/設(shè)備(Client)。 在圖1中，AP也稱(chēng)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)橋接器，一個(gè)AP能夠在幾十至上百米的范圍內(nèi)連接多個(gè)無(wú)線(xiàn)路由器，AP的主要作用是將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入核心網(wǎng)，其次要將各個(gè)與無(wú)線(xiàn)路由器相連的無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端連接到一起，使裝有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的終端設(shè)備可以通過(guò)AP共享核心網(wǎng)的資源。IAP（智能接入點(diǎn)）是在A(yíng)P的基礎(chǔ)上增加了Ad Hoc路由選擇功能。除此之外，AP/IAP還具有網(wǎng)管的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的控制和管理，把傳統(tǒng)交換機(jī)的智能性分散到接入點(diǎn)（AP/IAP）中，大大節(jié)省了骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，提高了網(wǎng)絡(luò)的可延展性。在智能接入點(diǎn)的下層，配置無(wú)線(xiàn)路由器，即WR，從而為底層的移動(dòng)終端設(shè)備（即用戶(hù)）提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，并且從智能接入點(diǎn)下載并實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)廣播軟件更新。轉(zhuǎn)發(fā)分組信息的路由根據(jù)當(dāng)時(shí)可使用的節(jié)點(diǎn)配置臨時(shí)決定，即實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由。在該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)使用無(wú)線(xiàn)路由器(WR)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端設(shè)備與接入點(diǎn)間通信范圍的彈性延展。 終端用戶(hù)/設(shè)備(Client)兼?zhèn)渲鳈C(jī)和路由器兩種角色。一方面，節(jié)點(diǎn)作為主機(jī)運(yùn)行相關(guān)的應(yīng)用程序；另一方面，節(jié)點(diǎn)作為路由器需要運(yùn)行相關(guān)的路由協(xié)議，參與路由發(fā)現(xiàn)、路由維護(hù)等常見(jiàn)的路由操作。 基于以上的結(jié)構(gòu)，WMN有2種典型的實(shí)現(xiàn)模式。 1.基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)格模式（infrastructure meshing） 該模式在接入點(diǎn)與終端用戶(hù)之間形成無(wú)線(xiàn)的回路。移動(dòng)終端通過(guò)WR的路由選擇和中繼功能與IAP形成無(wú)線(xiàn)鏈路，IAP通過(guò)路由選擇及管理控制等功能為移動(dòng)終端選擇與目的節(jié)點(diǎn)通信的最佳路徑，從而形成無(wú)線(xiàn)的回路。同時(shí)移動(dòng)終端通過(guò)IAP可與其他網(wǎng)絡(luò)相連，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)寬帶接入。這樣的結(jié)構(gòu)降低了系統(tǒng)成本，提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和可靠性。 2.終端用戶(hù)網(wǎng)格模式（client meshing） 終端用戶(hù)自身配置無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道的連接形成一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，這是一種任意網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng)，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。在這種環(huán)境中，由于終端的無(wú)線(xiàn)通信覆蓋范圍有限，兩個(gè)無(wú)法直接通信的用戶(hù)終端可以借助其他終端的分組轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在任一時(shí)刻，終端設(shè)備在不需要其他基礎(chǔ)設(shè)施的條件下可獨(dú)立運(yùn)行，它可支持移動(dòng)終端較高速率的移動(dòng)，快速形成寬帶網(wǎng)絡(luò)，終端用戶(hù)模式事實(shí)上就是一個(gè)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，它可以在沒(méi)有或不便利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下提供一種通信支撐環(huán)境。 由于兩種模式具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)性，因此同時(shí)支持兩種模式的網(wǎng)絡(luò)將在一個(gè)廣闊的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多跳的無(wú)線(xiàn)通信，移動(dòng)終端即可以與其他網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)寬帶接入，又可以與其他用戶(hù)直接通信，并且可以作為中間的路由器轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，送往目的節(jié)點(diǎn)。WMN不僅可以看作是WLAN與Ad hoc融合的一種網(wǎng)絡(luò)，又可看作是因特網(wǎng)的一種無(wú)線(xiàn)版本。 值得一提的是，目前的熱點(diǎn)技術(shù)WiMax因其遠(yuǎn)距離下的高容量（近50km的覆蓋距離以及高達(dá)70Mbit/s的寬帶接入）等優(yōu)勢(shì)，吸引了眾多無(wú)線(xiàn)寬帶接入提供商的注意。從這些網(wǎng)絡(luò)提供商保護(hù)投資的角度出發(fā)，如果要迅速發(fā)展WiMax，必然要與目前已經(jīng)蓬勃發(fā)展的Wi-Fi相融合。從組網(wǎng)結(jié)構(gòu)上講，可以采用2種融合模式：①在WLAN中，因?yàn)锳P的覆蓋范圍非常有限（最遠(yuǎn)只有數(shù)百米），用戶(hù)在熱點(diǎn)地區(qū)以外，可以采用WiMax繼續(xù)接入網(wǎng)絡(luò)享受服務(wù)，但是這種接入方案需要在終端設(shè)備中配置雙網(wǎng)卡；②采用WMN的組網(wǎng)模式，即采用雙層結(jié)構(gòu)，骨干網(wǎng)采用WiMax技術(shù)，接入網(wǎng)采用Wi-Fi，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。 四、WMN與其他通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別 1.與蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的區(qū)別 (1)可靠性提高在WMN中，鏈路為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，如果其中的某一條鏈路出現(xiàn)了故障，節(jié)點(diǎn)便可以自動(dòng)轉(zhuǎn)向其他可接入的鏈路，因而對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性有了很大程度的提高；但是在采用星型結(jié)構(gòu)的蜂窩移動(dòng)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。 (2)傳輸速率大大提高 在采用WMN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)中，可融合其他網(wǎng)絡(luò)或技術(shù)（如Wi-Fi、UWB等），速率可以達(dá)到54Mbit/s，甚至更高。而目前正在發(fā)展的3G技術(shù)，其傳輸速率在高速移動(dòng)環(huán)境中僅支持144kbit/s，步行慢速移動(dòng)環(huán)境中支持384kbit/s，在靜止?fàn)顟B(tài)下才達(dá)到2Mbit/s。 (3)降低成本 在WMN中，大大節(jié)省了骨干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，而且AP、IR等基礎(chǔ)設(shè)備比起蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站等設(shè)備便宜得多。 2.與Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別 WMN與Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)均是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都兼有獨(dú)立路由和主機(jī)功能，不存在類(lèi)似于基站的網(wǎng)絡(luò)中心控制點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)地位平等，采用分布式控制方式。WMN把Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)又使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可通過(guò)IAP連接到其他網(wǎng)絡(luò)，因此可以把WMN看成是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的另一種版本。但WMN與移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模式不同，對(duì)于前者，節(jié)點(diǎn)的主要業(yè)務(wù)是來(lái)往于因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)，而對(duì)于后者，節(jié)點(diǎn)的主要業(yè)務(wù)是任意一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)流。雖然人們對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，但是主要還是在理論上，而且主要應(yīng)用在軍事上，還未進(jìn)行大規(guī)模的商用。 3.與WLAN的區(qū)別 從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上講，WLAN是典型的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，而且采取單跳方式，因而數(shù)據(jù)不可轉(zhuǎn)發(fā)。WLAN可在較小的范圍內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)服務(wù)（802.11b可達(dá)11Mbit/s，802.11a可達(dá)54Mbit/s），但由于典型情況下WLAN接入點(diǎn)的覆蓋范圍僅限于幾百米，因此如果想在大范圍內(nèi)應(yīng)用WLAN的這種高速率的服務(wù)模式，成本將非常高。而對(duì)于WMN，則可以通過(guò)WR對(duì)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)。WMN的顯著特點(diǎn)就是可以在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速通信。 五、WMN的關(guān)鍵技術(shù) 1.正交分割多址接入（QDMA）技術(shù) QDMA技術(shù)是專(zhuān)門(mén)為廣域范圍內(nèi)通信的最優(yōu)化以及移動(dòng)網(wǎng)格網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。它起源于軍事領(lǐng)域，是為了在特殊環(huán)境或緊急狀況下提供可靠的通信方式。QDMA技術(shù)使用直接序列擴(kuò)頻（DSSS）調(diào)制技術(shù)，工作在2.4GHz的ISM頻段上。由于它在MAC子層使用多信道方式（3個(gè)數(shù)據(jù)信道和1個(gè)控制信道），因此，與單個(gè)信道相比更能適用于高密度的WMN終端設(shè)備。QDMA技術(shù)提供一個(gè)高性能的射頻前端，這種前端含有類(lèi)似于多抽頭Rake接收機(jī)（一般用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)）的功能和一種克服射頻環(huán)境快速變化的公平算法。 QDMA可在較廣的移動(dòng)通信范圍內(nèi)提供較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，同時(shí)增強(qiáng)的抗干擾能力和信號(hào)的靈敏度可使基于QDMA技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)提供達(dá)到250mph的移動(dòng)速度，而在實(shí)際多址環(huán)境應(yīng)用中的IEEE802.11協(xié)議只能達(dá)到20mph。目前QDMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶_(dá)到1600m，而802.11b只有20~50m。除了通信的范圍和速率外，QDMA更獨(dú)特的是內(nèi)置的定位技術(shù)能夠?qū)νㄐ旁O(shè)備進(jìn)行精確定位而不依賴(lài)于全球定位系統(tǒng)（GPS），誤差不超過(guò)10m［18，19］。 2.隱藏終端問(wèn)題處理技術(shù) 由于WMN采用無(wú)線(xiàn)傳輸媒質(zhì)，因此它與其他無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)一樣，不可避免地存在隱藏終端和暴露終端問(wèn)題。由于無(wú)線(xiàn)媒質(zhì)的特殊性，隱藏終端問(wèn)題都可能發(fā)生，都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)碰撞的發(fā)生。目前可通過(guò)IEEE802.11中的RTS/CTS協(xié)議（請(qǐng)求發(fā)送/允許發(fā)送協(xié)議）來(lái)避免，但并不能完全解決隱藏終端和暴露終端問(wèn)題。盡管通過(guò)握手機(jī)制可以減少隱藏終端問(wèn)題中沖突的概率和時(shí)間，但仍存在節(jié)點(diǎn)之間控制報(bào)文的沖突，而且不能解決暴露終端問(wèn)題。事實(shí)上，WMN可看作簡(jiǎn)化的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，因此可根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的一些已有的成熟的方案來(lái)解決隱藏終端和暴露終端問(wèn)題［4，20］。 3.路由技術(shù) WMN的多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)具有動(dòng)態(tài)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，因此對(duì)它的路由協(xié)議就存在很多要求。WMN的路由協(xié)議可以參考Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的一些路由協(xié)議。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議大致可以分為先驗(yàn)式（Proactive）路由協(xié)議、反應(yīng)式（Reactive）路由協(xié)議以及混合式路由協(xié)議。目前幾種典型的路由算法有：DSDV（目的序列距離矢量路由協(xié)議）、DSR（動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議）、TORA（臨時(shí)按序路由算法）和AODV（Ad Hoc按需距離矢量路由協(xié)議）［4，21］。最近，微軟公司提出了一種多無(wú)線(xiàn)收發(fā)器、多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議MR-LQSR，主要思想是在DSR協(xié)議的基礎(chǔ)上采用最大吞吐量準(zhǔn)則，已經(jīng)開(kāi)始考慮WMN的特征［12］。 4.正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù) WMN物理層可以采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)。OFDM技術(shù)是將高速的數(shù)據(jù)流通過(guò)串/并變換，分配到傳輸速率相對(duì)較低的若干個(gè)正交子信道中，在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸，這樣減少了子信道之間的相互干擾。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的，大大消除了符號(hào)間干擾。所采用的數(shù)字信息調(diào)制有時(shí)間差分移相健控（TDPSK）和頻率差分移相鍵控（FDPSK），以快速傅里葉變換（IFFT和FFT）算法實(shí)施數(shù)字信息調(diào)制和解調(diào)功能。由于無(wú)線(xiàn)信道的頻率選擇性，所有的子信道不會(huì)同時(shí)處于深的衰落中，因此可以通過(guò)動(dòng)態(tài)比特分配以及動(dòng)態(tài)子信道分配的方法，利用信噪比高的子信道提升系統(tǒng)性能。由于窄帶干擾只能影響一小部分子載波，因此OFDM系統(tǒng)在某種程度上能抵抗這種干擾。OFDM結(jié)合分集、時(shí)空編碼、干擾和信道間干擾抑制以及智能天線(xiàn)技術(shù)，最大程度提高系統(tǒng)性能，使WMN性能得到進(jìn)一步優(yōu)化［22］。 六、WMN的優(yōu)勢(shì) WMN與傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相比有許多優(yōu)勢(shì)。 （1）可靠性大大增強(qiáng) WMN采用的網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)避免了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)星型結(jié)構(gòu)，如802.11 WLAN和蜂窩網(wǎng)等由于集中控制方式而出現(xiàn)的業(yè)務(wù)匯聚、中心網(wǎng)絡(luò)擁塞以及干擾、單點(diǎn)故障，從而帶來(lái)額外可靠性保證成本投資。 （2）具有沖突保護(hù)機(jī)制 WMN可對(duì)產(chǎn)生碰撞的鏈路進(jìn)行標(biāo)識(shí)同時(shí)可選鏈路與本身鏈路之間的夾角為鈍角，減輕了鏈路間的干擾。 （3）簡(jiǎn)化鏈路設(shè)計(jì) WMN通常需要較短的無(wú)線(xiàn)鏈路長(zhǎng)度，這樣降低了天線(xiàn)的成本（傳輸距離與性能），另一方面，降低了發(fā)射功率，也將隨之降低不同系統(tǒng)射頻信號(hào)間的干擾和系統(tǒng)自干擾，最終簡(jiǎn)化了無(wú)線(xiàn)鏈路設(shè)計(jì)。 （4）網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍增大 由于WR與IAP的引入，終端用戶(hù)可以在任何地點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)或與其他的節(jié)點(diǎn)聯(lián)系，與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比接入點(diǎn)的范圍大大的增強(qiáng)，而且頻譜的利用率提高，系統(tǒng)的容量增大。 （5）組網(wǎng)靈活、維護(hù)方便 由于WMN網(wǎng)絡(luò)本身的組網(wǎng)特點(diǎn)，只要在需要的地方加上WR等少量的無(wú)線(xiàn)設(shè)備，即可與已有的設(shè)施組成無(wú)線(xiàn)的寬帶接入網(wǎng)。WMN網(wǎng)絡(luò)的路由選擇特性使鏈路中斷或局部擴(kuò)容和升級(jí)不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，因此提高了網(wǎng)絡(luò)的柔韌性和可行性，和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比功能更強(qiáng)大、更完善。 （6）投資成本低、風(fēng)險(xiǎn)小 WMN網(wǎng)絡(luò)初建成本低，AP和WR一旦投入使用，其位置基本固定不變，因而節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源。WMN具有可伸縮性、易擴(kuò)容、自動(dòng)配置和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于投資者來(lái)說(shuō)在短期之內(nèi)即可獲得盈利。
一、引言 隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信需求的不斷提高，人們希望不論何時(shí)、何地、與何人都能夠進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的通信，為了提高工作效率，并且克服現(xiàn)有通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)，達(dá)到通信的“無(wú)所不在”，最近，人們提出了一種新型的寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)(WMN)［1，2］。 WMN是移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形態(tài)，它的早期研究均源于移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究與開(kāi)發(fā)。它是一種高容量高速率的分布式網(wǎng)絡(luò)，不同于傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，可以看成是一種WLAN和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的融合，且發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢(shì)，作為一種可以解決“最后一公里”瓶頸問(wèn)題的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。WMN被寫(xiě)入了IEEE802.16（即World Interoperability for Microwave Access，WiMax）無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)（Wireless Municipal Area Network，WMAN）標(biāo)準(zhǔn)中。 WMN技術(shù)作為一項(xiàng)能夠?qū)崿F(xiàn)靈活組網(wǎng)的技術(shù)以及它本身的諸多優(yōu)勢(shì)必將給無(wú)線(xiàn)寬帶領(lǐng)域帶來(lái)重大變革。 二、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)的研究現(xiàn)狀 2004年1月，IEEE802.11 Working Group正式專(zhuān)門(mén)成立了網(wǎng)格研究組（Mesh Study Group），同年3月又成立了網(wǎng)格任務(wù)組（Mesh Task Group），標(biāo)志著WMN技術(shù)正式邁上了廣泛標(biāo)準(zhǔn)化道路。另外，其他標(biāo)準(zhǔn)如802.15.3a、802.15.4和專(zhuān)用短程通信（Dedicated Short Range Communications，DSRC）也開(kāi)始探索如何通過(guò)網(wǎng)格嵌入式設(shè)備來(lái)改進(jìn)其現(xiàn)有技術(shù)，IEEE802.16已經(jīng)將網(wǎng)格技術(shù)納入其MAC層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中［3］。 1.應(yīng)用基礎(chǔ)理論與技術(shù)研究 近10來(lái)，包括移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)和WMN在內(nèi)的許多研究，已經(jīng)取得了眾多成果，主要有以下方面：①路由協(xié)議的研究。協(xié)議的核心是適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)中心控制和網(wǎng)絡(luò)時(shí)變的特征；②媒體接入控制（MAC）協(xié)議的研究。主要是解決隱藏終端和提高接入能力等問(wèn)題，如MACA協(xié)議、控制信道和數(shù)據(jù)信道分裂的雙信道方案和基于定向天線(xiàn)的MAC協(xié)議等［4，5，6］；③在網(wǎng)絡(luò)連接性方面，主要的背景是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，探討問(wèn)題的核心是節(jié)點(diǎn)密度與分布問(wèn)題［7~11］；④在多播/組播協(xié)議、TCP協(xié)議、地址和帶寬等網(wǎng)絡(luò)資源分配、功率（節(jié)能）控制、安全性問(wèn)題、分布式算法、QoS等方面有一些研究成果，但各部分的數(shù)量相對(duì)較少［6］；⑤一些針對(duì)WMN的協(xié)議和系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)研究有了一些新的結(jié)果［12，13］。在短距離Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建上，最近一些學(xué)者正在研究藍(lán)牙散射網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)［4，5］。 2.專(zhuān)利技術(shù) 與WMN相關(guān)的專(zhuān)利目前主要掌握在一些美國(guó)公司及研究機(jī)構(gòu)手中。例如MeshNetworks公司2002年6月獲得專(zhuān)利“為端到端和端到基礎(chǔ)設(shè)施的通信網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)消息存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)和方法”［14］。該專(zhuān)利提出了一種實(shí)現(xiàn)不在彼此傳輸范圍內(nèi)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施部件間進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信的系統(tǒng)和方法，基本思想是利用了中間移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所具有的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)信息的能力。2004年4月，該公司獲得專(zhuān)利“無(wú)線(xiàn)端到端Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由中對(duì)IP地址到MAC地址映射及所存在網(wǎng)關(guān)的自動(dòng)配置和發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)和方法”［15］。該專(zhuān)利的主要思想是采用一個(gè)Hash函數(shù)將IP地址變換為一個(gè)6字節(jié)的MAC地址，并附加在路由廣播中主動(dòng)傳輸給其他節(jié)點(diǎn)。此外，摩托羅拉公司在2003年10月獲得專(zhuān)利“在A(yíng)d Hoc網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中提高服務(wù)效率的方法和設(shè)備”，其中涉及在WMN中增強(qiáng)業(yè)務(wù)有效性的通信系統(tǒng)與設(shè)備［16］。Caly公司于2002年3月獲得專(zhuān)利“網(wǎng)格無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中包數(shù)據(jù)通信協(xié)議”，其中主要涉及網(wǎng)格無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間包數(shù)據(jù)的通信方法［17］。 3.應(yīng)用系統(tǒng)集成 近年來(lái)，由于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信需求的推動(dòng)，加上半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)等相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)也經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的階段，WLAN技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和超寬帶（Ultra-Wide Band，UWB）技術(shù)等取得了令人矚目的成就。一般認(rèn)為，未來(lái)的4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是各種不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的集成［26］，其中包括未來(lái)的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、公共電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò)、WLAN、移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)等，這些網(wǎng)絡(luò)均集成到因特網(wǎng)骨干網(wǎng)或通過(guò)WMN集成到因特網(wǎng)中，而WMN可看作“因特網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)版”�？梢�(jiàn)，WMN將是未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域重大技術(shù)革新。 三、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)的構(gòu)成 在使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)中，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈格柵狀，圖1所示為一種典型結(jié)構(gòu)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由下列組成部分構(gòu)成：智能接入點(diǎn)（IAP/AP）；無(wú)線(xiàn)路由器(WR)；終端用戶(hù)/設(shè)備(Client)。 在圖1中，AP也稱(chēng)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)橋接器，一個(gè)AP能夠在幾十至上百米的范圍內(nèi)連接多個(gè)無(wú)線(xiàn)路由器，AP的主要作用是將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入核心網(wǎng)，其次要將各個(gè)與無(wú)線(xiàn)路由器相連的無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端連接到一起，使裝有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的終端設(shè)備可以通過(guò)AP共享核心網(wǎng)的資源。IAP（智能接入點(diǎn)）是在A(yíng)P的基礎(chǔ)上增加了Ad Hoc路由選擇功能。除此之外，AP/IAP還具有網(wǎng)管的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的控制和管理，把傳統(tǒng)交換機(jī)的智能性分散到接入點(diǎn)（AP/IAP）中，大大節(jié)省了骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，提高了網(wǎng)絡(luò)的可延展性。在智能接入點(diǎn)的下層，配置無(wú)線(xiàn)路由器，即WR，從而為底層的移動(dòng)終端設(shè)備（即用戶(hù)）提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，并且從智能接入點(diǎn)下載并實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)廣播軟件更新。轉(zhuǎn)發(fā)分組信息的路由根據(jù)當(dāng)時(shí)可使用的節(jié)點(diǎn)配置臨時(shí)決定，即實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由。在該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)使用無(wú)線(xiàn)路由器(WR)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端設(shè)備與接入點(diǎn)間通信范圍的彈性延展。 終端用戶(hù)/設(shè)備(Client)兼?zhèn)渲鳈C(jī)和路由器兩種角色。一方面，節(jié)點(diǎn)作為主機(jī)運(yùn)行相關(guān)的應(yīng)用程序；另一方面，節(jié)點(diǎn)作為路由器需要運(yùn)行相關(guān)的路由協(xié)議，參與路由發(fā)現(xiàn)、路由維護(hù)等常見(jiàn)的路由操作。 基于以上的結(jié)構(gòu)，WMN有2種典型的實(shí)現(xiàn)模式。 1.基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)格模式（infrastructure meshing） 該模式在接入點(diǎn)與終端用戶(hù)之間形成無(wú)線(xiàn)的回路。移動(dòng)終端通過(guò)WR的路由選擇和中繼功能與IAP形成無(wú)線(xiàn)鏈路，IAP通過(guò)路由選擇及管理控制等功能為移動(dòng)終端選擇與目的節(jié)點(diǎn)通信的最佳路徑，從而形成無(wú)線(xiàn)的回路。同時(shí)移動(dòng)終端通過(guò)IAP可與其他網(wǎng)絡(luò)相連，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)寬帶接入。這樣的結(jié)構(gòu)降低了系統(tǒng)成本，提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和可靠性。 2.終端用戶(hù)網(wǎng)格模式（client meshing） 終端用戶(hù)自身配置無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道的連接形成一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，這是一種任意網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng)，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。在這種環(huán)境中，由于終端的無(wú)線(xiàn)通信覆蓋范圍有限，兩個(gè)無(wú)法直接通信的用戶(hù)終端可以借助其他終端的分組轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在任一時(shí)刻，終端設(shè)備在不需要其他基礎(chǔ)設(shè)施的條件下可獨(dú)立運(yùn)行，它可支持移動(dòng)終端較高速率的移動(dòng)，快速形成寬帶網(wǎng)絡(luò)，終端用戶(hù)模式事實(shí)上就是一個(gè)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，它可以在沒(méi)有或不便利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下提供一種通信支撐環(huán)境。 由于兩種模式具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)性，因此同時(shí)支持兩種模式的網(wǎng)絡(luò)將在一個(gè)廣闊的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多跳的無(wú)線(xiàn)通信，移動(dòng)終端即可以與其他網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)寬帶接入，又可以與其他用戶(hù)直接通信，并且可以作為中間的路由器轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，送往目的節(jié)點(diǎn)。WMN不僅可以看作是WLAN與Ad hoc融合的一種網(wǎng)絡(luò)，又可看作是因特網(wǎng)的一種無(wú)線(xiàn)版本。 值得一提的是，目前的熱點(diǎn)技術(shù)WiMax因其遠(yuǎn)距離下的高容量（近50km的覆蓋距離以及高達(dá)70Mbit/s的寬帶接入）等優(yōu)勢(shì)，吸引了眾多無(wú)線(xiàn)寬帶接入提供商的注意。從這些網(wǎng)絡(luò)提供商保護(hù)投資的角度出發(fā)，如果要迅速發(fā)展WiMax，必然要與目前已經(jīng)蓬勃發(fā)展的Wi-Fi相融合。從組網(wǎng)結(jié)構(gòu)上講，可以采用2種融合模式：①在WLAN中，因?yàn)锳P的覆蓋范圍非常有限（最遠(yuǎn)只有數(shù)百米），用戶(hù)在熱點(diǎn)地區(qū)以外，可以采用WiMax繼續(xù)接入網(wǎng)絡(luò)享受服務(wù)，但是這種接入方案需要在終端設(shè)備中配置雙網(wǎng)卡；②采用WMN的組網(wǎng)模式，即采用雙層結(jié)構(gòu)，骨干網(wǎng)采用WiMax技術(shù)，接入網(wǎng)采用Wi-Fi，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。 四、WMN與其他通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別 1.與蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的區(qū)別 (1)可靠性提高在WMN中，鏈路為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，如果其中的某一條鏈路出現(xiàn)了故障，節(jié)點(diǎn)便可以自動(dòng)轉(zhuǎn)向其他可接入的鏈路，因而對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性有了很大程度的提高；但是在采用星型結(jié)構(gòu)的蜂窩移動(dòng)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。 (2)傳輸速率大大提高 在采用WMN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)中，可融合其他網(wǎng)絡(luò)或技術(shù)（如Wi-Fi、UWB等），速率可以達(dá)到54Mbit/s，甚至更高。而目前正在發(fā)展的3G技術(shù)，其傳輸速率在高速移動(dòng)環(huán)境中僅支持144kbit/s，步行慢速移動(dòng)環(huán)境中支持384kbit/s，在靜止?fàn)顟B(tài)下才達(dá)到2Mbit/s。 (3)降低成本 在WMN中，大大節(jié)省了骨干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，而且AP、IR等基礎(chǔ)設(shè)備比起蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站等設(shè)備便宜得多。 2.與Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別 WMN與Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)均是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都兼有獨(dú)立路由和主機(jī)功能，不存在類(lèi)似于基站的網(wǎng)絡(luò)中心控制點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)地位平等，采用分布式控制方式。WMN把Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)又使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可通過(guò)IAP連接到其他網(wǎng)絡(luò)，因此可以把WMN看成是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的另一種版本。但WMN與移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模式不同，對(duì)于前者，節(jié)點(diǎn)的主要業(yè)務(wù)是來(lái)往于因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)，而對(duì)于后者，節(jié)點(diǎn)的主要業(yè)務(wù)是任意一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)流。雖然人們對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，但是主要還是在理論上，而且主要應(yīng)用在軍事上，還未進(jìn)行大規(guī)模的商用。 3.與WLAN的區(qū)別 從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上講，WLAN是典型的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，而且采取單跳方式，因而數(shù)據(jù)不可轉(zhuǎn)發(fā)。WLAN可在較小的范圍內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)服務(wù)（802.11b可達(dá)11Mbit/s，802.11a可達(dá)54Mbit/s），但由于典型情況下WLAN接入點(diǎn)的覆蓋范圍僅限于幾百米，因此如果想在大范圍內(nèi)應(yīng)用WLAN的這種高速率的服務(wù)模式，成本將非常高。而對(duì)于WMN，則可以通過(guò)WR對(duì)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)。WMN的顯著特點(diǎn)就是可以在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速通信。 五、WMN的關(guān)鍵技術(shù) 1.正交分割多址接入（QDMA）技術(shù) QDMA技術(shù)是專(zhuān)門(mén)為廣域范圍內(nèi)通信的最優(yōu)化以及移動(dòng)網(wǎng)格網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。它起源于軍事領(lǐng)域，是為了在特殊環(huán)境或緊急狀況下提供可靠的通信方式。QDMA技術(shù)使用直接序列擴(kuò)頻（DSSS）調(diào)制技術(shù)，工作在2.4GHz的ISM頻段上。由于它在MAC子層使用多信道方式（3個(gè)數(shù)據(jù)信道和1個(gè)控制信道），因此，與單個(gè)信道相比更能適用于高密度的WMN終端設(shè)備。QDMA技術(shù)提供一個(gè)高性能的射頻前端，這種前端含有類(lèi)似于多抽頭Rake接收機(jī)（一般用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)）的功能和一種克服射頻環(huán)境快速變化的公平算法。 QDMA可在較廣的移動(dòng)通信范圍內(nèi)提供較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，同時(shí)增強(qiáng)的抗干擾能力和信號(hào)的靈敏度可使基于QDMA技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)提供達(dá)到250mph的移動(dòng)速度，而在實(shí)際多址環(huán)境應(yīng)用中的IEEE802.11協(xié)議只能達(dá)到20mph。目前QDMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶_(dá)到1600m，而802.11b只有20~50m。除了通信的范圍和速率外，QDMA更獨(dú)特的是內(nèi)置的定位技術(shù)能夠?qū)νㄐ旁O(shè)備進(jìn)行精確定位而不依賴(lài)于全球定位系統(tǒng)（GPS），誤差不超過(guò)10m［18，19］。 2.隱藏終端問(wèn)題處理技術(shù) 由于WMN采用無(wú)線(xiàn)傳輸媒質(zhì)，因此它與其他無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)一樣，不可避免地存在隱藏終端和暴露終端問(wèn)題。由于無(wú)線(xiàn)媒質(zhì)的特殊性，隱藏終端問(wèn)題都可能發(fā)生，都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)碰撞的發(fā)生。目前可通過(guò)IEEE802.11中的RTS/CTS協(xié)議（請(qǐng)求發(fā)送/允許發(fā)送協(xié)議）來(lái)避免，但并不能完全解決隱藏終端和暴露終端問(wèn)題。盡管通過(guò)握手機(jī)制可以減少隱藏終端問(wèn)題中沖突的概率和時(shí)間，但仍存在節(jié)點(diǎn)之間控制報(bào)文的沖突，而且不能解決暴露終端問(wèn)題。事實(shí)上，WMN可看作簡(jiǎn)化的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，因此可根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的一些已有的成熟的方案來(lái)解決隱藏終端和暴露終端問(wèn)題［4，20］。 3.路由技術(shù) WMN的多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)具有動(dòng)態(tài)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，因此對(duì)它的路由協(xié)議就存在很多要求。WMN的路由協(xié)議可以參考Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的一些路由協(xié)議。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議大致可以分為先驗(yàn)式（Proactive）路由協(xié)議、反應(yīng)式（Reactive）路由協(xié)議以及混合式路由協(xié)議。目前幾種典型的路由算法有：DSDV（目的序列距離矢量路由協(xié)議）、DSR（動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議）、TORA（臨時(shí)按序路由算法）和AODV（Ad Hoc按需距離矢量路由協(xié)議）［4，21］。最近，微軟公司提出了一種多無(wú)線(xiàn)收發(fā)器、多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議MR-LQSR，主要思想是在DSR協(xié)議的基礎(chǔ)上采用最大吞吐量準(zhǔn)則，已經(jīng)開(kāi)始考慮WMN的特征［12］。 4.正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù) WMN物理層可以采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)。OFDM技術(shù)是將高速的數(shù)據(jù)流通過(guò)串/并變換，分配到傳輸速率相對(duì)較低的若干個(gè)正交子信道中，在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸，這樣減少了子信道之間的相互干擾。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的，大大消除了符號(hào)間干擾。所采用的數(shù)字信息調(diào)制有時(shí)間差分移相健控（TDPSK）和頻率差分移相鍵控（FDPSK），以快速傅里葉變換（IFFT和FFT）算法實(shí)施數(shù)字信息調(diào)制和解調(diào)功能。由于無(wú)線(xiàn)信道的頻率選擇性，所有的子信道不會(huì)同時(shí)處于深的衰落中，因此可以通過(guò)動(dòng)態(tài)比特分配以及動(dòng)態(tài)子信道分配的方法，利用信噪比高的子信道提升系統(tǒng)性能。由于窄帶干擾只能影響一小部分子載波，因此OFDM系統(tǒng)在某種程度上能抵抗這種干擾。OFDM結(jié)合分集、時(shí)空編碼、干擾和信道間干擾抑制以及智能天線(xiàn)技術(shù)，最大程度提高系統(tǒng)性能，使WMN性能得到進(jìn)一步優(yōu)化［22］。 六、WMN的優(yōu)勢(shì) WMN與傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相比有許多優(yōu)勢(shì)。 （1）可靠性大大增強(qiáng) WMN采用的網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)避免了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)星型結(jié)構(gòu)，如802.11 WLAN和蜂窩網(wǎng)等由于集中控制方式而出現(xiàn)的業(yè)務(wù)匯聚、中心網(wǎng)絡(luò)擁塞以及干擾、單點(diǎn)故障，從而帶來(lái)額外可靠性保證成本投資。 （2）具有沖突保護(hù)機(jī)制 WMN可對(duì)產(chǎn)生碰撞的鏈路進(jìn)行標(biāo)識(shí)同時(shí)可選鏈路與本身鏈路之間的夾角為鈍角，減輕了鏈路間的干擾。 （3）簡(jiǎn)化鏈路設(shè)計(jì) WMN通常需要較短的無(wú)線(xiàn)鏈路長(zhǎng)度，這樣降低了天線(xiàn)的成本（傳輸距離與性能），另一方面，降低了發(fā)射功率，也將隨之降低不同系統(tǒng)射頻信號(hào)間的干擾和系統(tǒng)自干擾，最終簡(jiǎn)化了無(wú)線(xiàn)鏈路設(shè)計(jì)。 （4）網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍增大 由于WR與IAP的引入，終端用戶(hù)可以在任何地點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)或與其他的節(jié)點(diǎn)聯(lián)系，與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比接入點(diǎn)的范圍大大的增強(qiáng)，而且頻譜的利用率提高，系統(tǒng)的容量增大。 （5）組網(wǎng)靈活、維護(hù)方便 由于WMN網(wǎng)絡(luò)本身的組網(wǎng)特點(diǎn)，只要在需要的地方加上WR等少量的無(wú)線(xiàn)設(shè)備，即可與已有的設(shè)施組成無(wú)線(xiàn)的寬帶接入網(wǎng)。WMN網(wǎng)絡(luò)的路由選擇特性使鏈路中斷或局部擴(kuò)容和升級(jí)不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，因此提高了網(wǎng)絡(luò)的柔韌性和可行性，和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比功能更強(qiáng)大、更完善。 （6）投資成本低、風(fēng)險(xiǎn)小 WMN網(wǎng)絡(luò)初建成本低，AP和WR一旦投入使用，其位置基本固定不變，因而節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源。WMN具有可伸縮性、易擴(kuò)容、自動(dòng)配置和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于投資者來(lái)說(shuō)在短期之內(nèi)即可獲得盈利。
抱歉，此頁(yè)面的內(nèi)容受版權(quán)保護(hù)，復(fù)制需扣除次數(shù)，次數(shù)不足時(shí)需付費(fèi)購(gòu)買(mǎi)。
如需下載請(qǐng)點(diǎn)擊：點(diǎn)擊此處下載
掃碼付費(fèi)即可復(fù)制
UAWG | 無(wú)繩電話(huà)機(jī) | AN－AAA | 路由中毒 | XON/XOFF | 專(zhuān)用物理控制信道 | ＰＴ | 堡壘主機(jī) | ＨＭＩ | 多進(jìn)制正交幅度調(diào)制 | 局域網(wǎng)監(jiān)控 | 面向線(xiàn)路的協(xié)議 |
移動(dòng)通信網(wǎng) | 通信人才網(wǎng) | 更新日志 | 團(tuán)隊(duì)博客 | 免責(zé)聲明 | 關(guān)于詞典 | 幫助
開(kāi)放、專(zhuān)業(yè)、智能的通信詞語(yǔ)解釋大全
