無線Mesh網(wǎng)絡與IEEE802系列標準

摘要：無線寬帶接入系統(tǒng)發(fā)展迅速，但帶寬容量低、覆蓋范圍小等缺點限制了它的進一步發(fā)展。作為“最后一公里”寬帶無線接入非常重要的技術之一，無線Mesh網(wǎng)絡(WMN)可以和多種無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，如無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線個域網(wǎng)(WPAN)以及無線城域網(wǎng)(WMAN)等相結合，改善無線網(wǎng)絡的性能，提高網(wǎng)絡的覆蓋范圍。隨著無線Mesh網(wǎng)絡技術的廣泛應用，IEEE802的相關標準組正在致力于推動WMN技術的發(fā)展，制訂相關的技術標準。目前，WMN標準已經(jīng)出現(xiàn)在IEEE802.11s、802.15、802.16、802.20中。

關鍵詞：無線Mesh網(wǎng)絡；IEEE802系列；無線多跳網(wǎng)絡；Mesh標準

Abstract:Withtherapiddevelopment of wireless broadband access system, its shortcomings, such as low bandwidth capacity and small coverage, limit its further development. As a very important "last mile" broadband wireless access technology, Wireless Mesh Networks (WMN) can be integrated with a variety of wireless networks, such as the Wireless Local Area Network (WLAN), Wireless Personal Area Network (WPAN) and Wireless Municipal Area Network (WMAN), improving the performance and coverage of wireless networks. With the extensive application of WMN technology, IEEE 802 standards group is committed to the development of WMN technology, and institute its technical standards. Presently, the technical standards of WMN have emerged in the IEEE 802.11s, 802.15, 802.16, 802.20.

Keywords:wirelessMeshnetwork; IEEE802 series; wireless multi-hop network; Mesh standard

進入21世紀以來，隨著人們對網(wǎng)絡服務需求的不斷提高，為了使網(wǎng)絡能夠隨時隨地提供便捷、準確的通信服務，無線網(wǎng)絡技術越來越受到人們的重視。其中無線Mesh網(wǎng)絡就是無線網(wǎng)絡研究中的一個熱點課題。無線Mesh網(wǎng)絡，即無線網(wǎng)狀網(wǎng)，是新近出現(xiàn)的一種無線多跳網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)絡，具有自組織、自管理、自愈能力，且具有與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡的兼容性及互操作性。它可以和多種寬帶無線接入技術相結合，組成一個含有多跳無線鏈路的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡。這種無線網(wǎng)狀網(wǎng)，可以大大增加無線系統(tǒng)的覆蓋范圍，同時可以提高無線系統(tǒng)的帶寬容量以及通信可靠性，是無線寬帶接入的一個理想解決方案。

1無線Mesh網(wǎng)絡的結構

無線Mesh 網(wǎng)絡是一種與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡完全不同的網(wǎng)絡。傳統(tǒng)的無線接入技術中，主要采用點到點或者點到多點的拓撲結構。這種拓撲結構中一般都存在一個中心節(jié)點，例如移動通信系統(tǒng)中的基站、802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)中的接入點(AP)等等。中心節(jié)點與各個無線終端通過單跳無線鏈路相連，控制各無線終端對無線網(wǎng)絡的訪問；同時，又通過有線鏈路與有線骨干網(wǎng)相連，提供到骨干網(wǎng)的連接。而在無線Mesh網(wǎng)絡中，采用網(wǎng)狀Mesh拓撲結構，是一種多點到多點網(wǎng)絡拓撲結構。在這種Mesh網(wǎng)絡結構中，各網(wǎng)絡節(jié)點通過相鄰其他網(wǎng)絡節(jié)點，以無線多跳方式相連。

在WMN中包括兩種類型的節(jié)點：無線Mesh路由器和無線Mesh用戶端。WMN的系統(tǒng)結構根據(jù)節(jié)點功能的不同分為3類：骨干網(wǎng)Mesh結構、客戶端Mesh結構、混合結構[1]。

骨干網(wǎng)Mesh結構是由Mesh路由器網(wǎng)狀互連形成的，無線Mesh骨干網(wǎng)再通過其中的Mesh路由器與外部網(wǎng)絡相連。Mesh路由器除了具有傳統(tǒng)的無線路由器的網(wǎng)關、中繼功能外，還具有支持Mesh網(wǎng)絡互連的路由功能，可以通過無線多跳通信，以低得多的發(fā)射功率獲得同樣的無線覆蓋范圍。

客戶端Mesh結構是由Mesh用戶端之間互連構成一個小型對等通信網(wǎng)絡，在用戶設備間提供點到點的服務。Mesh網(wǎng)用戶終端可以是手提電腦、手機、PDA等裝有無線網(wǎng)卡、天線的用戶設備。這種結構實際上就是一個Ad hoc網(wǎng)絡，可以在沒有或不便使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡基礎設施的情況下提供一種通信支撐。

Mesh客戶端可以通過Mesh路由器接入骨干Mesh網(wǎng)絡形成Mesh網(wǎng)絡的混合結構，如圖1所示，其中虛線和實線分別表示無線和有線連接。這種結構提供與其他一些網(wǎng)絡結構的連接，增強了連接性，擴大了覆蓋范圍。