無線Mesh網(wǎng)絡技術

無線Mesh網(wǎng)絡技術

摘要: 無線mesh網(wǎng)絡是新近出現(xiàn)的一種無線多跳網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)絡,是一種非常有前途的無線接入網(wǎng)絡技術。本文簡要介紹了無線mesh的網(wǎng)絡結構、特點、應用,并分析了影響無線mesh網(wǎng)性能的主要技術因素。
關鍵詞:無線mesh網(wǎng),寬帶無線接入,無線多跳網(wǎng)

無線Mesh網(wǎng)絡技術

在寬帶無線接入領域,各種無線通信技術蓬勃發(fā)展的同時,一種新的無線網(wǎng)絡技術——無線mesh網(wǎng)絡也逐漸發(fā)展起來,引起了人們廣泛的注意。無線mesh網(wǎng),即無線網(wǎng)狀網(wǎng),也稱為無線多跳網(wǎng),它可以和多種寬帶無線接入技術如802.11、802.16、802.20以及3G移動通信等技術相結合,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,是一種非常有發(fā)展前途的寬帶無線接入技術。

無線Mesh網(wǎng)的網(wǎng)絡架構

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、802.11WLAN中的AP等等。中心節(jié)點一方面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)絡的訪問就;另一方面,中心節(jié)點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,也可以說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)點通過相臨其他網(wǎng)絡節(jié)點,以無線多跳方式相連。
無線mesh網(wǎng)主要由兩種網(wǎng)絡節(jié)點組成:mesh路由器和mesh終端。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。Mesh路由器通常具有多個無線接口,這些無線接口可以是基于相同的無線接入技術構建,也可以是基于不同的無線接入技術。與傳統(tǒng)的無線路由器相比,無線mesh路由器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。在無線mesh網(wǎng)絡中,由mesh路由器互連構成無線骨干網(wǎng),這個無線骨干網(wǎng)再通過其中的網(wǎng)關mesh路由器與外部網(wǎng)絡如Internet相連。Mesh終端也具有一定的mesh網(wǎng)絡互連和分組轉(zhuǎn)發(fā)功能,但是一般不具有網(wǎng)關橋接功能。通常,mesh終端通常只具有一個無線接口,實現(xiàn)復雜度遠小于mesh路由器。Mesh終端可以是筆記本電腦、掌上電腦、PDA以及手機等終端設備。Mesh終端之間互連可以構成一個小型對等通信網(wǎng)絡。mesh路由器和mesh終端之間混合組網(wǎng)如下圖所示:

無線mesh網(wǎng)與同樣采用多跳網(wǎng)狀拓撲的Adhoc網(wǎng)相比,也有所不同。Adhoc網(wǎng)絡是由移動終端設備組成的無線分布式多跳網(wǎng)絡,其中一般不包含靜止的節(jié)點設備;而無線mesh網(wǎng)中的無線路由器大多是靜止的設備,而用戶終端也可以是靜止或移動的無線接入終端。此外,adhoc網(wǎng)的設計目的是為了實現(xiàn)用戶移動終端設備之間的對等網(wǎng)絡通信,而無線mesh網(wǎng)絡著重的是給終端用戶提供無線接入功能。

無線Mesh網(wǎng)絡的特點

與傳統(tǒng)的無線接入技術相比,無線mesh網(wǎng)具有一些新的特點:
1.無線多跳網(wǎng)絡
無線mesh網(wǎng)技術開發(fā)的目標是在不犧牲信道容量的情況下,擴展現(xiàn)有無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍。另一個目標是在不具有直接視距無線鏈路的用戶之間,提供非視距連接。為了實現(xiàn)這些目標,不可避免的要采用多跳mesh網(wǎng)絡。多跳mesh網(wǎng)絡架構中,無線鏈路間更短、發(fā)射功率更小、節(jié)點間干擾更少和頻率重用效率更高,這樣可以在不犧牲信道容量的前提下獲得更高的系統(tǒng)容量。
2.支持adhoc方式網(wǎng)絡互連,具有自組織、自管理、自愈能力
無線mesh網(wǎng)具有網(wǎng)絡結構靈活、易于部署和配置、容錯以及網(wǎng)狀連接多點到多點通信等特點,使得無線mesh網(wǎng)的初始部署成本相當?shù)?并且可以根據(jù)需要逐步擴容。自組織自愈能力使得無線meh網(wǎng)不需要網(wǎng)絡管理員來手工配置網(wǎng)絡,而可以自動發(fā)現(xiàn)新節(jié)點,自動完成配置過程,自動維護網(wǎng)絡正常運行,在出現(xiàn)節(jié)點/鏈路故障時也可自動調(diào)整完成網(wǎng)絡自愈。
3.多種類型的網(wǎng)絡接入
在無線mesh網(wǎng)中,既支持無線終端接入骨干網(wǎng),又支持無線終端之間的對等網(wǎng)絡通信。此外,把無線mesh網(wǎng)技術與其他無線網(wǎng)絡相結合,可以通過無線mesh網(wǎng)給這些無線網(wǎng)絡的終端用戶提供無線接入業(yè)務。
4.移動性以及能耗限制與節(jié)點類型相關
無線mesh網(wǎng)中,mesh路由器一般為靜止不動的設備,而mesh終端可以是移動或固定設備。同時,mesh路由器一般沒有能耗的限制,而mesh終端則需要采用能耗較小的網(wǎng)絡通信協(xié)議。這樣,MAC以及路由協(xié)議需要針對mesh路由器和mesh終端設備分別設計和優(yōu)化。
與同樣具有自組織、自管理以及多跳無線adhoc拓撲的adhoc網(wǎng)絡相比,無線mesh網(wǎng)也有自己與adhoc網(wǎng)絡不同的特點:
5.具有無線基礎設施骨干網(wǎng)
無線mesh網(wǎng)內(nèi),由mesh路由器組成一個無線骨干網(wǎng),專門用于給終端客戶提供可靠網(wǎng)絡連接。這個無線骨干網(wǎng)在無線域內(nèi)提供了大覆蓋范圍、連通性以及健壯性。反觀Adhoc網(wǎng)絡則是基于各個不可靠的終端用戶來進行通信,不存在專門提供網(wǎng)絡連接服務的基礎骨干網(wǎng),這給adhoc的應用帶來了很大的限制。

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