信息通信专业多信道无线Mesh网络的MAC和路由协议

多信道无线Mesh网络的MAC和路由协议 一 无线Mesh网络概述 在无线mesh网络中 每个节点都可以与一个或多个对等节点进行直接通信 并不需要通过集中接入点 无线mesh网络的这种特殊的网络部署使得它具有传统无线网络无法比拟的优势 同时也带来一些安全方面的问题亟待解决 这种特殊的部署也给无线mesh网络的结构构建 协议设计带来新的挑战 一 无线Mesh网络概述 架构 Mesh路由器节点和mesh路由器节点除了为用户提供传统意义上的网络路由功能外 还有更加复杂的附加功能和更加优秀的性能 可基于各种嵌入式系统Mesh用户节点Mesh客户节点可由更多硬件担任 例如 桌上电脑 掌上电脑 IP电话等 一 无线Mesh网络概述 架构 根据各个节点功能分 基础类 包含路由器 为客户层提供基础底层服务客户类 为用户提供点到点网络服务综合类 基础类和客户类的结合 两者功能兼而有之 功能更强 一 无线Mesh网络概述 架构 层次结构1 物理层 分单天线和多天线2 MAC层 分单信道和多信道3 网络层4 传输层5 应用层 一 无线Mesh网络概述 优点 1 多跳技术2 健壮性3 移动漫游和非视距传输 NLOS 4 自由组网5 高带宽6 快速部署和易于安装 一 无线Mesh网络概述 应用与挑战 应用在现代通信技术中 无线mesh网络可以通过mesh路由器的网关功能和其它网络实现互联 例如 英特网 移动电话网 传感器网络等 这使其能够基于现有网络进一步发展 现有类似网络 adhoc网络 无线局域网 无线个域网 wirelesspersonalareanetworks 等存在不少缺点 而无线mesh网络的出现有望突破上述网络的局限性 并大大提高其性能 一 无线Mesh网络概述 应用与挑战 挑战各个协议层的设计仍目前面临的最大挑战 无线mesh网络的层次结构并无新意 而且每一层的协议设计都可以借鉴传统无线网络的协议设计 但由于无线mesh网络的特殊性 又必须在原有协议上进行改进 甚至完全重新设计 二 多天线多信道Mesh网络优点 多天线节点可以有效地增加无线Mesh网络的容量 节点作为中继节点时 用多信道则可以同时接收和发送数据 其次 使用不同频段的天线能够使用不同的带宽 范围和衰减特性 从而增加了网络的健壮性 连接性和系统性能 再次 多天线可以更好的利用射频频谱 具有双天线的节点可以同时在两个信道上同时发送 三 多信道无线Mesh网络MAC协议设计 3 1设计面临的问题多信道的隐藏终端问题接收端忙问题广播消息问题 三 多信道无线Mesh网络MAC协议设计 3 2动态信道分配 DCA 多信道MAC协议动态信道分配 DCA 多信道MAC协议是有专用的控制信道 2个射频的多信道MAC协议 三 多信道无线Mesh网络MAC协议设计 3 3基于主信道分配的 PCAM 多信道MAC协议 三 多信道无线Mesh网络MAC协议设计 3 4多信道MAC协议设计研究方向跨层设计现有的多信道MAC协议的设计还停留在MAC层上 如何综合考虑其他因素 跨层设计出高效的多信道MAC协议 是当前多信道MAC协议研究的焦点2结合其他技术在设计MAC协议的同时 要综合考虑各个方面的因素 同时还要考虑与其他技术的结合 如功率控制等 四 支持多射频的链路质量源路由MR LQSR协议 4 1传统路由算法的缺点传统路由算法一般根据数据包从源节点发送到目的节点所需要的跳数作为传输路径的度量 选择最短路径来传送数据 但是在多天线的无线Mesh网络中 这种算法并不合适 四 支持多射频的链路质量源路由MR LQSR协议 4 2ETX路径度量ETX就是表示了一个单播的数据包在通过连接传输时需要发送次数的均值 虽然ETX度量方法比传统的路由算法能够取得更好的性能 但是还是不能充分应用多天线多信道Mesh网络的特点 四 支持多射频的链路质量源路由MR LQSR协议 4 3MR LQSR路由协议这一协议中采用了一个新的量度WCETT来选择最佳传输路径 它给路径上的每个节点间链路一个权重值 而路径的度量是整条路径所有链路权重值的函数 MR LQSR算法基于了以下几个假设 网络中所有节点都是静止的网络中所有节点都可以实现若干802 11天线 可以是802 11a b g中的一个或几个不同信道间没有干扰 而同一信道间存在干扰 四 支持多射频的链路质量源路由MR LQSR协议 4 4MR LQSR协议的不足和改进路由协议设计假设节点是静态 而在实际中 许多Mesh客户端往往是移动的 网络结构容易发生变化 所以如何解决移动路由选择还有待于进一步研究 假设认为同信道传送一定存在干扰