Wireless Mesh Network无线网状网

无线网状网介绍

无线网状网络Wireless Mesh Network (WMN)

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无线用户接入因特网的途径

蜂窝移动通信网络

通过2G的GPSR技术或3G 网络 覆盖范围广 建立基站的代价高，用户 上网费用高，带宽低集线器、交换 器或路由器

无线局域网(802.11)

因特网

带宽高，组网成本低 覆盖范围小

AP BSS 1 AP BSS 2

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无线用户接入因特网的途径(续)

宽带无线网络WiMax

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无线用户接入因特网的途径(续)

无线网状网在自组网基础上发展起来，希望 结合移动通信网和无线局域网的优点。无线网状网利用无线mesh路由器建立大范围 无线骨干，为各种有线与无线用户提供多跳 无线接入，被认为是下一代无线网络的关键 技术。 WMN可能的应用包括无线宽带服务、社区网 络、实时监视系统、高速城域网等。

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1. 无线网状网的组成

Mesh路由器：

具备mesh组网能力，相互之间通过无线链路形 成多跳网状网络，构成mesh骨干。

具备作为网关/网桥的路由能力，允许其它网络接 入。可直接接入mesh路由器，mesh客户之间也可通 过无线链路形成多跳网状网络。 硬件平台和软件比mesh路由器简单得多。

Mesh客户：

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2. 无线网状网络的结构类型[1]架构/骨干式(Infrastructure/backbone WMN)

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无线mesh网络的结构类型(续)对等式WMN

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无线mesh网络的结构类型(续)混合式WMN

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WMN的特性(混合式)

虽说是一种多跳无线网络，但有一个无线骨干，通过无线 骨干很容易支持终端节点的移动。Mesh路由器较少移动且专门执行路由与配置功能，大大减 轻了mesh客户与其它终端节点的负担。 可集成包括有线网络和无线网络在内的异构网络，支持多 种类型网络接入。

mesh路由器通常不移动且有持久的电源供应，mesh客户 则一般是移动的且由电池供电。WMN并不是独立运行的，需要与其它无线网络相兼容和互 操作。

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3. 一个架构式mesh网络的实例— MeshCluster[2]

中继节点：

中继接口：构造 mesh主干；接入接口：允许 mesh客户接入； 中继接口：构造 mesh主干； 因特网回程接口： 接入因特网。

网关节点：

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AODV-ST路由协议

AODV-spanning tree是一

种混合路由协议：

采用主动策略维护中继节点 到每个网关节点的最佳路由，

减小中继节点和网关节点之间的路由发现延迟；

采用按需路由发现策略建立 中继节点之间的路由。

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4. WMN的关键设计要素[1]

无线技术

有向和智能天线、MIMO系统、多射频/多信道系统、 可重配置无线电、认知无线电、软件无线电等。 高层协议需要进行革命性的设计，尤其是MAC层和 路由协议。

可扩放性

从MAC层到应用层的所有协议都必须是可扩放的。拓扑认知的MAC和路由协议可极大提高网络性能。

网状连接

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WMN的关键设计要素(续)

宽带和QoS

必须考虑延迟抖动、集合吞吐量、每节点吞吐量、丢包率等 更多性能参数。 针对无线局域网提出的安全方案不能适用于WMN。 所设计的协议必须使得网络尽可能自治，要开发有效的网络 管理工具。 mesh路由器应能够集成异构无线网络。

安全

易于使用

兼容性和互操作性

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5. 研究现状及挑战[1]

网络容量的理论研究 通信协议栈 网络管理 安全 跨层设计

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5.1 网络容量的理论研究

[3]研究了无线自组网容量的理论上界和下界， 据此给出了提高自组网容量的指导性方针。[3]的分析方法推动了无线网络容量的研究， 但存在两个缺点：

采用的模型较为简单，没有考虑网络协议的影响; 网络容量的理论边界是基于渐近分析得到的，不能 反映出给定规模网络的确切容量。

分析结果能否应用于WMN还有待研究。

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5.2 通信协议栈—物理层

先进的物理层技术

利用不同调制技术与编码速率的组合支持多传输速率，从而可 为上层应用提供自适应容错能力。 支持高速传输的正交频分多路复用(OFDM)技术和超宽带 (UWB)技术。

提高信道容量和信道可靠性的多天线系统，如天线分集、智能 天线、多输入多输出(MIMO)系统等。可获得更高频谱利用率和可行频率规划的频率捷变无线电 (frequency-agile radios)或认知无线电(cognitive radios),这些技术可动态捕获未占用的频谱。