信息通信专业无线mesh网络

1、无线mesh网络,无线mesh网络概述 定义 特点 WMN与其它无线网络的区别 无线mesh网络架构 无线Mesh网络MAC协议 路由协议 WMN 路由的特点 设计WMN路由协议的关键因素 WMN路由研究现状及相关应用 WMN路由设计原则与思路,概述,无线mesh网络(wireless mesh network, WMN) 是一种新型的宽带无线网络架构, 由于具备不同于传统无线网络的特点, 该技术在灵活组网、提高网络覆盖率、增加网络容量、减少前期投资等诸多方面都显现出很大的优势, 尤其适合用于宽带无线接入骨干网。,定义,从网络组成和拓扑结构来看, 目前比较有代表性的WMN 定义有以下三种: 由

2、移动节点与接入点组成的WMN； 由网关节点、用户节点、中继节点和网管系统组成的WMN； 由Mesh 路由器和Mesh 客户端组成的WMN。,定义1:由移动节点与接入点组成的WMN,定义1:由移动节点与接入点组成的WMN,由移动节点(MN) 和接入点(AP)构成。 每个节点都具备路由选择的功能, 而且每个节点只与其邻近节点进行通信。 MN 既是业务的使用者又是业务的提供者，即具有数据的转发功能, 可以向网络中的其他节点(MN 或AP)转发它所接收到的数据包。 WMN 可以看作是WLAN 和ad hoc 网络的融合, 发挥了两者的优势, 而这种融合是通过在网络节点上执行WMR(wireless m

3、esh routing) 协议来完成的,定义2: 由网关节点、用户节点、中继节点和网管系统组成的WMN,定义2: 由网关节点、用户节点、中继节点和网管系统组成的WMN,网关节点是WMN 和骨干网的接口, 一般与高速路由器相连。在一个WMN 中, 网关节点可以有一个或多个,可以根据网络的容量和可靠性要求来逐渐增加。 用户节点直接与用户终端或用户网络相连, 除了提供业务接口外, 还作为一个多端口的无线路由器, 完成其他节点业务的中继功能。 中继节点只包含中继功能,用来扩展WMN 或提高整个网络的性能。 网管系统主要负责对WMN 进行配置, 此外还具有资源分配、监控、认证等其他管理功能,定义3:由M

4、esh 路由器和Mesh 客户端组成的WMN,路由器具有较小的移动性或是静止的,并且由多个Mesh 路由器组成WMN的骨干网； 路由器既可为Mesh 客户端提供网络接入, 又可为传统网络客户端用户提供网络接入; 在Mesh 路由器里还集成了网关和网桥功能, 可以实现WMN 与其他网络的有机融合； 客户端可以是固定的也可以是移动的, 它们可以自己组成一个只包括Mesh 客户端的客户端网状网, 也可以和Mesh 路由器一起组成一个客户端网状网； 每个节点运行时, 不仅作为一个主机也作为一个路由器。当某些源节点想要传输数据给不在其无线直接传输范围内的目的节点时, 就可以通过其他节点代为传送, 通过中

5、继的方式实现源节点和目的节点之间的数据传输。,WMN 的特点,多跳无线网络。支持ad hoc 组网方式, 具备自形成、自愈和自组织能力； 支持多种网络接入方式。 对功耗的限制取决于Mesh 节点的类型。 与现有无线网络兼容, 可互操作。,无线网状网与ad hoc 网络的区别,作为无线基础设施/骨干网，WMN 包括了一个由Mesh 路由器组成的无线骨干网, 该无线骨干网可以提供大范围的无线覆盖、无线连通以及健壮的无线通信。而ad hoc 网络的连通性却是依赖于可能并不可靠的终端用户的个体贡献； 与传统无线网络的集成； 专用的路由和配置功能； 移动性； 对功耗的限制；,应用前景,WMN 具有良好的

6、应用前景, 有不少应用是其他无线网络无法直接支持的。正是这些应用, 推动了WMN 网络技术的研究和发展。这些应用包括: 宽带家庭网络、社区和街区网络、企业网络、城域网、交通运输系统网络、安全监视系统网络、对等网络等。以上这些应用也说明了WMN 是ad hoc 网络的一个扩展集(superset) , 因此WMN 可以实现ad hoc 网络所能提供的全部功能。,WMN网络架构,基础设施/骨干WMN 客户端WMN 混合WMN,网络架构1:基础设施/骨干WMN,网络架构2:客户端WMN,网络架构3:混合WMN,无线Mesh网络MAC协议,1.WMN MAC 协议设计面临的问题 多信道的隐藏终端问题

7、接收端忙问题 广播消息问题 2.MESH网络MAC协议的现状 单信道的MESH的MAC协议 多信道的MAC协议 3.MESH网络MAC协议的研究方向,路由协议,WMN 继承了Ad hoc 网络的特点,具有自配置、自组织与自管理等特性,所以部分传统的Ad hoc 网络路由协议在WMN 中仍然可用,但需要在WMN 路由协议设计中考虑其特殊性。,WMN 路由的特点,移动性:不同类型的网络节点具有不同的移动性。MR 一般具有很小的移动性,而MC 则可为固定节点或移动节点。在设计WMN 路由协议时,可以弱化移动性对该协议的影响。 能量约束:不同类型的节点具有不同的能量约束。MR 通常不以电池为动力,所以不需要考虑能量约束。而MC 则需要运行一种能量使用效率较高的路由协议。 业务模式:WMN 节点的主要业务是来自于因特网网关的业务,而Ad hoc 网络主要业务是任意一对节点之间的业务流。假如条件允许,可以在接入点到任意节点之间使用先应式路由机制,从而降低这些业务的传送时间。,设计WMN 路由协议的关键因素:,路由判据 负载均衡 路由容错 网络容量 QoS 保证,