無線mesh網(wǎng)絡(luò)，由mesh routers(路由器)和mesh clients(客戶端)組成，其中mesh routers構(gòu)成骨干網(wǎng)絡(luò)，并和有線的internet網(wǎng)相連接，負(fù)責(zé)為mesh clients提供多跳的無線internet連接。 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)(無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò))也稱為“多跳(multi-hop)”網(wǎng)絡(luò)，它是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)完全不同的新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。以下是今天學(xué)習(xí)啦小編要與大家分享的計算機相關(guān)論文：無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。內(nèi)容僅供參考，希望能幫助到大家!

　　無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 全文如下：

　　摘要: 無線mesh網(wǎng)絡(luò)是新近出現(xiàn)的一種無線多跳網(wǎng)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò),是一種非常有前途的無線接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。本文簡要介紹了無線mesh的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、特點、應(yīng)用,并分析了影響無線mesh網(wǎng)性能的主要技術(shù)因素。

　　關(guān)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(luò)技術(shù)

　　在寬帶無線接入領(lǐng)域,各種無線通信技術(shù)蓬勃發(fā)展的同時,一種新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——無線mesh網(wǎng)絡(luò)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(shù)如802.11、802.16、802.20以及3G移動通信等技術(shù)相結(jié)合,組成一個含有多跳無線鏈路的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。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(shù)。

　　無線Mesh網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　傳統(tǒng)的無線接入技術(shù)中,主要采用點到點或者點到多點的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(luò)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(luò)中,采用網(wǎng)狀mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),也可以說是一種多點到多點網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在這種mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過相臨其他網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(guān)/中繼功能外,還具有支持mesh網(wǎng)絡(luò)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(shù)構(gòu)建,也可以是基于不同的無線接入技術(shù)。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(luò)中,由mesh路由器互連構(gòu)成無線骨干網(wǎng),這個無線骨干網(wǎng)再通過其中的網(wǎng)關(guān)mesh路由器與外部網(wǎng)絡(luò)如Internet相連。Mesh終端也具有一定的mesh網(wǎng)絡(luò)互連和分組轉(zhuǎn)發(fā)功能,但是一般不具有網(wǎng)關(guān)橋接功能。通常,mesh終端通常只具有一個無線接口,實現(xiàn)復(fù)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(shè)備。Mesh終端之間互連可以構(gòu)成一個小型對等通信網(wǎng)絡(luò)。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?fù)涞腁dhoc網(wǎng)相比,也有所不同。Adhoc網(wǎng)絡(luò)是由移動終端設(shè)備組成的無線分布式多跳網(wǎng)絡(luò),其中一般不包含靜止的節(jié)點設(shè)備;而無線mesh網(wǎng)中的無線路由器大多是靜止的設(shè)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(shè)計目的是為了實現(xiàn)用戶移動終端設(shè)備之間的對等網(wǎng)絡(luò)通信,而無線mesh網(wǎng)絡(luò)著重的是給終端用戶提供無線接入功能。

　　無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的特點

　　與傳統(tǒng)的無線接入技術(shù)相比,無線mesh網(wǎng)具有一些新的特點:

　　1.無線多跳網(wǎng)絡(luò)

　　無線mesh網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的目標(biāo)是在不犧牲信道容量的情況下,擴展現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。另一個目標(biāo)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(biāo),不可避免的要采用多跳mesh網(wǎng)絡(luò)。多跳mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)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(luò)互連,具有自組織、自管理、自愈能力

　　無線mesh網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(dāng)?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(luò)管理員來手工配置網(wǎng)絡(luò),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(luò)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(luò)自愈。

　　3.多種類型的網(wǎng)絡(luò)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(luò)通信。此外,把無線mesh網(wǎng)技術(shù)與其他無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,可以通過無線mesh網(wǎng)給這些無線網(wǎng)絡(luò)的終端用戶提供無線接入業(yè)務(wù)。

　　4.移動性以及能耗限制與節(jié)點類型相關(guān)

　　無線mesh網(wǎng)中,mesh路由器一般為靜止不動的設(shè)備,而mesh終端可以是移動或固定設(shè)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(luò)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(shè)備分別設(shè)計和優(yōu)化。

　　與同樣具有自組織、自管理以及多跳無線adhoc拓?fù)涞腶dhoc網(wǎng)絡(luò)相比,無線mesh網(wǎng)也有自己與adhoc網(wǎng)絡(luò)不同的特點:

　　5.具有無線基礎(chǔ)設(shè)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(luò)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(luò)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(luò)連接服務(wù)的基礎(chǔ)骨干網(wǎng),這給adhoc的應(yīng)用帶來了很大的限制。

　　6.集成性

　　無線mesh網(wǎng)可以通過mesh路由器的網(wǎng)關(guān)/橋接功能,整合現(xiàn)有多種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),如802.11、802.16、3G移動通信等。這樣,通過mesh路由器組成的無線骨干網(wǎng),可以把多種不同無線網(wǎng)絡(luò)連接到一起,形成一個“無線互聯(lián)網(wǎng)”。而adhoc網(wǎng)絡(luò)由于是用戶終端自組網(wǎng),而用戶終端一般不具備這種網(wǎng)關(guān)/橋接的功能。

　　7.路由和配置功能的專門化

　　在adhoc網(wǎng)絡(luò)中,每個終端用戶設(shè)備都要為所有其他節(jié)點執(zhí)行路由和配置功能。而在無線mesh網(wǎng)中,雖然mesh終端也有路由轉(zhuǎn)發(fā)功能,但是主要還是由mesh路由器來執(zhí)行路由和配置功能,大大減輕了普通mesh終端的負(fù)載。

　　8.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定

　　adhoc網(wǎng)絡(luò)中,由于終端用戶的移動性和不可靠性,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瓦B接的變化較大,使得路由協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)配置和部署帶來了很大的挑戰(zhàn)。無線mesh網(wǎng)中,mesh路由器一般是靜止不動設(shè)備且較用戶終端可靠的多。

　　9.功耗限制減少

　　無線mesh網(wǎng)絡(luò)中,mesh路由器一般為靜止不動的設(shè)備,與adhoc網(wǎng)中的移動終端相比,基本沒有功耗限制。這樣,在設(shè)計mesh路由器的物理層、MAC層以及網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議時,基本可以不考慮功耗限制,這大大簡化了協(xié)議設(shè)計,同時還可以采用性能較高的設(shè)計方案。

　　無線Mesh網(wǎng)的應(yīng)用

　　同樣作為無線多跳網(wǎng)絡(luò),與adhoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)只用于軍事以及專用特殊網(wǎng)絡(luò)不同,無線mesh網(wǎng)的研究開發(fā)是由實際應(yīng)用需求為驅(qū)動力的,其應(yīng)用場景和應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛,并且有著不可替代的作用和優(yōu)勢。無線mesh網(wǎng)可以和802.11WLAN、802.16WMAN以及3G等各種無線接入技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)、社區(qū)網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)以及城域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多層次多范圍的無線應(yīng)用。

　　1.寬帶家庭網(wǎng)絡(luò)互連

　　現(xiàn)在,寬帶家庭網(wǎng)絡(luò)互連大多采用802.11WLAN來實現(xiàn),在WLAN中AP的放置需要現(xiàn)場勘察,但仍不免產(chǎn)生覆蓋不到的盲區(qū)。為了消除盲區(qū),可在家庭互連網(wǎng)絡(luò)中采用無線mesh網(wǎng)技術(shù),放置多個小型mesh路由器,以多跳mesh網(wǎng)絡(luò)互連家庭內(nèi)部數(shù)字設(shè)備可以有效的消除盲區(qū),同時還可以大大提高網(wǎng)絡(luò)容錯性,且可減少由于迂回訪問產(chǎn)生造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞。

　　2.社區(qū)網(wǎng)絡(luò)互連

　　采用無線mesh網(wǎng)技術(shù),通過在社區(qū)內(nèi)放置多個mesh路由器可以將社區(qū)內(nèi)各用戶家庭網(wǎng)絡(luò)互連,形成一個社區(qū)無線多跳網(wǎng)絡(luò)。有了這個社區(qū)無線互連網(wǎng)絡(luò),就可以在社區(qū)內(nèi)用戶家庭之間共享若干個Internet接入設(shè)備,而不必在每個用戶家庭安裝Internet接入設(shè)備。而且,社區(qū)無線mesh網(wǎng)還可以容許社區(qū)用戶家庭無需通過遠端服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò),就可以在社區(qū)本地相互訪問,共享社區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)資源。此外,社區(qū)無線mesh網(wǎng)的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),也給社區(qū)用戶提供了更加可靠的網(wǎng)絡(luò)連接,增強了網(wǎng)絡(luò)容錯性和健壯性。

　　3.企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互連

　　目前,802.11WLAN已經(jīng)在企業(yè)辦公室寫字樓中得到了廣泛的應(yīng)用,但這些WLAN或者相互沒有連接,或者采用不太經(jīng)濟的有線以太網(wǎng)方式相連。而采用無線mesh網(wǎng)技術(shù),通過mesh路由器將這些WLAN互連,一方面可以解決WLAN網(wǎng)絡(luò)之間連通性問題,另一方面相對采用有線互連方式還可以節(jié)約成本,靈活部署,同時提高了網(wǎng)絡(luò)的容錯性和健壯性。

　　4.城域網(wǎng)絡(luò)互連

　　通過無線mesh網(wǎng)絡(luò),整合802.16WMAN、802.11WLAN以及3G等其他無線接入技術(shù)可以形成一個城域大范圍、多層次、多樣化接入方式的無線接入網(wǎng)絡(luò),使得城域無線接入網(wǎng)絡(luò)的覆蓋廣度深度都大大增加。

　　無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)因素

　　無線mesh網(wǎng)作為一種新的無線接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù),需要考察影響其性能的關(guān)鍵技術(shù)因素。這些技術(shù)因素如下:

　　1.物理層無線電技術(shù)

　　新興的物理層無線電技術(shù)如定向智能天線、自適應(yīng)調(diào)制編碼、MIMO技術(shù)以及多無線電/多信道系統(tǒng)已經(jīng)成為下一代無線接入系統(tǒng)的不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。此外,為了進一步改善無線射頻性能以及高層協(xié)議的控制,更先進的可重配置無線電、感知無線電、甚至軟件無線電技術(shù)都已開始在無線系統(tǒng)中有所運用。這些高級物理層無線電技術(shù)的開發(fā)設(shè)計不僅對物理層性能起著決定性作用,而且要求進行整合物理層、MAC層和網(wǎng)絡(luò)層進行整體設(shè)計,以便最大限度的提高整個網(wǎng)絡(luò)性能。

　　2.MAC層多址訪問機制

　　無線mesh網(wǎng)是分布式無線多跳網(wǎng)狀網(wǎng)?，F(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)MAC機制大多都是針對單跳無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的,這種面向單跳無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的MAC機制并不適于分布式無線多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),如802.11WLAN的MAC機制在無線鏈路跳數(shù)達到四跳時,性能下降非常大。同時,在無線mesh網(wǎng)這種分布式無線多跳網(wǎng)狀網(wǎng)中,由于實現(xiàn)時間同步和碼管理困難,采用TDMA和CDMA多址接入也比較復(fù)雜。此外,在無線mesh網(wǎng)絡(luò)中,還要求能夠有效的進行空間頻率重用,以提高網(wǎng)絡(luò)容量。這樣, MAC層機制設(shè)計將成為影響無線mesh網(wǎng)性能和成功與否的關(guān)鍵技術(shù)因素之一。

　　3.Mesh拓?fù)溥B接的維持

　　無線mesh網(wǎng)的很多技術(shù)特點和優(yōu)勢來自于其mesh網(wǎng)狀連接,mesh連接的維護也就成為無線mesh網(wǎng)的MAC和路由協(xié)議設(shè)計中的一個關(guān)鍵。一般來說,需要在無線mesh網(wǎng)中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自組織和拓?fù)淇刂扑惴?設(shè)計具有拓?fù)涓兄芰Φ腗AC和路由協(xié)議。

　　4.Mesh路由協(xié)議

　　無線mesh網(wǎng)絡(luò)中,mesh路由協(xié)議的設(shè)計是一個關(guān)鍵。首先,在無線多跳mesh網(wǎng)絡(luò)中,路由協(xié)議不能僅僅根據(jù)“最小跳數(shù)”來進行路由選擇,而要綜合考慮多種性能度量指標(biāo)來進行路由選擇。其次,mesh路由協(xié)議要提供網(wǎng)絡(luò)容錯性和健壯性支持,能夠在無線鏈路失效時,迅速選擇替代鏈路避免業(yè)務(wù)提供中斷。第三,mesh路由協(xié)議要能夠利用流量工程技術(shù),在多條路徑間進行負(fù)載均衡,盡量最大限度利用系統(tǒng)資源。第四,路由協(xié)議要求能同時支持mesh路由器和mesh終端。對于靜止不動的mesh路由器,由于沒有功耗限制,可以采用比現(xiàn)有adhoc路由協(xié)議簡單得多的路由協(xié)議;而對于mesh終端,則需要采用類似adhoc的路由協(xié)議。這樣,就需要一種行之有效的路由協(xié)議能夠自適應(yīng)支持mesh路由器和mesh終端。

　　5.寬帶Qos業(yè)務(wù)支持

　　與adhoc網(wǎng)絡(luò)不同,無線mesh網(wǎng)的大多數(shù)應(yīng)用都是具有不同Qos要求的寬帶業(yè)務(wù)。這樣,除了端到端時延和公平性以外,還需要在通信協(xié)議中考慮時延抖動、聚合吞吐量、每節(jié)點吞吐量以及分組丟失率等性能評價指標(biāo)。

　　6.兼容性和互操作性支持

　　對于無線mesh網(wǎng)來說,最好不僅能支持mesh終端,還能支持傳統(tǒng)的無線終端。這就需要無線mesh網(wǎng)能夠后向兼容傳統(tǒng)無線終端。此外,無線mesh網(wǎng)絡(luò)需要能夠包容整合多種異構(gòu)類型無線接入網(wǎng)絡(luò),因而要求mesh路由器在不同異構(gòu)無線接入網(wǎng)絡(luò)中具有互操作性。