【大学课件】信息通信专业 多信道无线Mesh网络的MAC和路由协议

1、多信道无线Mesh网络的MAC和路由协议 一、无线一、无线Mesh网络概述网络概述 n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。 n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较的优势，同时也带来 一些平安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、无线一、无线Mesh网络概述网络概述架构架构 nMesh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 nMesh用户节点

2、Mesh客户节点可由更多硬件担任，例如， 桌上电脑，掌上电脑，IP 等。 一、无线一、无线Mesh网络概述网络概述架构架构 n根据各个节点功能分： 根底类：包含路由器，为客户层提供根 底底层效劳 n客户类：为用户提供点到点网络效劳 综合类：根底类和客户类的结合，两者 功能兼而有之，功能更强 一、无线一、无线Mesh网络概述网络概述架构架构 n层次结构 1.物理层：分单天线和多天线 层：分单信道和多信道 3.网络层 4.传输层 5.应用层 一、无线一、无线Mesh网络概述网络概述优点优点 n1、多跳技术 n2、健壮性 n3、移动漫游和非视距传输(NLOS) n4、自由组网 n5、高带宽 n6、快

3、速部署和易于安装 一、无线一、无线Mesh网络概述网络概述应用与挑战应用与挑战 n应用 n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 网， 传感器网络等。这使其能够基于现有网 络进一步开展。现有类似网络，ad hoc 网络、无线局域网、无线个域网 wireless personal area networks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、无线一、无线Mesh网络概述网络概述应用与挑战应用与挑战 n挑战 n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

4、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、多天线多信道二、多天线多信道Mesh网络优点网络优点 n多天线节点可以有效地增加无线Mesh网络的容 量。 n节点作为中继节点时，用多信道那么可以同时 接收和发送数据。 n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。 n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、多信道无线三、多信道无线Mesh网络网络MAC协议设计协议设计 n

5、设计面临的问题 n多信道的隐藏终端问题 n接收端忙问题 n播送消息问题 三、多信道无线三、多信道无线Mesh网络网络MAC协议设计协议设计 n动态信道分配(DCA)多信道MAC协议 n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、多信道无线三、多信道无线Mesh网络网络MAC协议设计协议设计 n基于主信道分配的(PCAM)多信道MAC协议 三、多信道无线三、多信道无线Mesh网络网络MAC协议设计协议设计 n多信道多信道MAC协议设计研究方向协议设计研究方向 n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

6、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 n2 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四、支持多射频的链路质量源路由MR- LQSR协议协议 n传统路由算法的缺点传统路由算法的缺点 n传统路由算法一般根据数据包从源节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。路径的度量，选择最短路径来传送数据。 n但是在多天线的无线但是在多天线的无线Mesh网络中，这种网络中，这种

7、算法并不适宜算法并不适宜 。 四、支持多射频的链路质量源路由四、支持多射频的链路质量源路由MR- LQSR协议协议 n4.2 ETX路径度量路径度量 nETX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四、支持多射频的链路质量源路由MR- LQSR协议协议 n4.3 MR-LQSR路由协议路由协议 n这一协议中采用了一个新的量度这一协议中采用了一个新的量度WCETT来选来选 择最正确传输路径。它给路径上的每个节点间择最正确传输路径。

8、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。有链路权重值的函数。 nMR-LQSR算法基于了以下几个假设：算法基于了以下几个假设： n网络中所有节点都是静止的网络中所有节点都是静止的 n网络中所有节点都可以实现假设干天线，网络中所有节点都可以实现假设干天线， 可以是可以是802.11a,b,g中的一个或几个中的一个或几个 n不同信道间没有干扰，而同一信道间存在不同信道间没有干扰，而同一信道间存在 干扰干扰 四、支持多射频的链路质量源路由四、支持多射频的链路质量源路由MR- LQSR协议协议 n4.4 MR-LQSR协议的缺乏和改进协议的缺乏和改进 n路由协议设计假设节点是静态，而在实际中，路由协议设计假设节点是静态，而在实际中， 许多许多Mesh客户端往往是移动的，网络结构容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。待于进一步研究。 n假设认为同信道传送一定存在干扰，而在大范假设认为同信道传送一定存在干扰，而在大范 围长路径中，同一信道上的数据由于功率原因，围长路径中，同一信道上的数据由于功率原因， 可以不产生严重干扰。可以不产生严重干