？網絡拓撲結構？網絡拓撲結構第9章無線Mesh網絡主講：林科第9章無線Mesh網絡主講：林科內容提要

概述

無線Mesh網絡的結構

無線Mesh網絡MAC協(xié)議

無線Mesh網絡路由協(xié)議

無線Mesh網絡的應用模式內容提要概述9.1概述

無線Mesh網絡(WMN，WirelessMeshNetwork，又稱無線網狀網、無線網格網等)和無線傳感器網絡一樣，也是一種應用性的網絡技術，主要是以前面幾章介紹的各種網絡技術為基礎的，特別是和移動AdHoc網絡技術有著非常密切的聯(lián)系。9.1概述無線Mesh網絡(WMN，W9.1.1無線Mesh網絡的起源傳統(tǒng)的基于基站方案的無線通信系統(tǒng)是通過“最后一公里”的無線接入，無法適應業(yè)務需求的增長。蜂窩移動通信系統(tǒng)的出現，大大緩解了用戶業(yè)務與系統(tǒng)資源之間的矛盾。但只適用于人口稠密、有永久用戶業(yè)務需求的地區(qū)。移動AdHoc網絡技術一直在悄悄地與蜂窩移動通信技術平行發(fā)展；但在相當長的一段時期內并沒有在民用通信領域得到很好的應用。無線局域網有效延伸了因特網的覆蓋范圍，但是商業(yè)化進程在很多地區(qū)并不成功。技術上也無法做到像蜂窩網絡一樣無處不在的信號覆蓋。9.1.1無線Mesh網絡的起源傳統(tǒng)的基于基站方案的無線通無線Mesh網絡：基于移動AdHoc網絡的技術基礎開發(fā)的一種完全適用于民用通信的無線多跳網絡技術，以實現無線通信中無處不在的通信目標。

無線Mesh網絡的核心指導思想是讓網絡中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，傳統(tǒng)的WLAN一直存在的可伸縮性低和健壯性差等諸多問題由此迎刃而解。無線Mesh網絡（無線網狀網絡）也稱為“多跳（multi-hop）”網絡，它是一種與傳統(tǒng)無線網絡完全不同的新型無線網絡技術，是一種與傳統(tǒng)的無線網絡完全不同的網絡。無線Mesh網絡：基于移動AdHoc網絡傳統(tǒng)基站方案的無線通信系統(tǒng)中心節(jié)點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絡的訪問；同時，又通過有線鏈路與有線骨干網相連，提供到骨干網的連接。即使兩個節(jié)點實際上就是互相挨著，它們也必須通過接入點才能進行通信。傳統(tǒng)基站方案的無線通信系統(tǒng)中心節(jié)點與各個無線終端通過單跳無WMN技術應運而生802.11寬帶無線網絡接入已經漸漸的普及開來?，F在的802.11x技術很好地支持了單中心節(jié)點（比如單AP（AccessPoint））方式的部署（比如家庭使用，小型的公司和孤立的熱點），但是還不能很好的支持多中心節(jié)點部署的情況（比如大型的企業(yè)，校園等）。傳統(tǒng)的解決辦法是把所有的AP直接連接到一個Internet的網關上去（每一個AP都用有線和主干網絡相連），這樣部署無線網絡的花費將會隨著網絡規(guī)模的增加而大幅增加。

為了能夠實現無線通信中無處不在的通信目標，需要基于移動AdHoc網絡的技術基礎，開發(fā)出一種完全適用于民用通信的無線多跳網絡技術，WMN技術就隨著這一需求而出現。

通過無線把各個AP連接成一個多跳的網中網（Meshnetwork)，然后由一個核心AP接入有線網絡（該AP稱為SuperJoint）。這樣一個AP-AP的Meshnetwork結構需要對現在的網絡路由協(xié)議進行改進。WMN技術應運而生802.11寬帶無線WMN結構示意圖當任意兩個節(jié)點之間的一條鏈路失效后，路由器會經由一個或多個別的路由器找到一條替代路徑。在無線Mesh網絡中，采用網狀Mesh拓撲結構，是一種多點到多點網絡拓撲結構。在這種Mesh網絡結構中，各網絡節(jié)點通過相鄰其他網絡節(jié)點，以無線多跳方式相連。Internet就是一個Mesh網絡的典型例子。WMN結構示意圖當任意兩個節(jié)點之間的一條鏈路失效后，路由實現無線Mesh的幾種方案無線mesh網絡具有諸多優(yōu)于其它類型無線部署的優(yōu)勢。這些優(yōu)勢主要集中在降低網絡關鍵環(huán)節(jié)的成本——安裝、維護以及運行維護等方面。以某些情況下，由于網絡拓撲結構、缺少有線基礎設施、或者是在客戶室內或室外位置布線成本高等原因，無線mesh網絡成為部署網絡基礎設施的唯一可行方案。無線Mesh的方案有很多種，但是大部分的方案都來源于最初的無線分布式系統(tǒng)（WirelessDistributionSystem,WDS）概念。WDS是一種使用無線橋接和無線repeating的無線AP模式，無線橋接也就是只能在AP之間進行通訊，AP不接受無線客戶端的訪問；而無線repeating既允許AP之間互相通訊，也允許AP與無線客戶端進行通訊。實現無線Mesh的幾種方案無線mesh網絡具有諸多優(yōu)于其它類實現無線Mesh的幾種方案1、單頻方案--——所有信息都在同一信道上單頻模式是無線mesh最脆弱的方案。接入點僅使用一個信道，此信道由無線客戶端和回程流量（在AP之間轉發(fā)）共享。當更多的AP加入到網絡中的時候，用于回程流量的帶寬將會占據越來越高的比例，僅僅留很少一部分容量給無線客戶端。此現象的原因是由于無線是一個共享的媒質。本方案的AP不能同時發(fā)送和接收數據。而且在其覆蓋范圍內另一個AP正在傳輸的時候，該AP也不能發(fā)送數據。這種對可用共享帶寬的競爭是基于類似以太網的無線沖突避免原則(CSMA/CA)。簡單計算一下就會發(fā)現，在單頻方案中每個無線客戶端只能獲得很有限的吞吐量。舉例來說，假設你有5個AP，每個AP有20個無線客戶端與之相連，所有的AP和客戶端共享同一個802.11b信道（5Mbps），這樣等價于每個用戶只能獲得少于50Kbps的吞吐量——比撥號連接還要慢。實現無線Mesh的幾種方案1、單頻方案--——所有信息都在同實現無線Mesh的幾種方案2、雙頻方案——回程共享在雙頻方案中，一個頻道專門用來連接無線客戶端，而另一個頻道專門用來進行無線回程傳輸——回程信道同時由ingress和egress流量共享。這意味著什么呢？無線客戶端流量將得到一些的改善，但是全網的性能仍然由于回程的瓶頸問題而不理想。3、多頻方案——結構化的無線mesh在多頻（或者稱作結構化mesh）方案中，每個網絡節(jié)點至少使用三個頻道的專用無線鏈路接口，其中一個頻道用于客戶端的流量，第二個頻道用于ingress無線回程流量，第三個頻道用于egress無線回程流量。這個無線mesh網絡的方案與單頻或雙頻方案相比提供了很好的性能。因為每個鏈路都工作在獨立的信道上，專用的回程鏈路可以同時發(fā)送和接收數據。實現無線Mesh的幾種方案2、雙頻方案——回程共享WMN與移動AdHoc網絡、WLAN和WBAN的關系示意圖WMN與移動AdHoc網絡、WLAN和WBAN的關系示意圖9.1.2移動AdHoc網絡向無線Mesh網絡的演進*移動AdHoc網絡和WMN技術的發(fā)展始終與一些成熟的技術與標準(如WLAN、WiMAX)，從而構成大規(guī)模的可伸縮性無線網絡下一代無線網絡(或4G無線網絡)不再是一種全新的單一結構的網絡技術，而是多種無線網絡技術的融合，是一種多級網絡形態(tài)。9.1.2移動AdHoc網絡向無線Mesh網絡的演進*移動AdHoc網絡的演進移動AdHoc網絡的演進分級移動AdHoc網絡分級移動AdHoc網絡基于WLAN的移動AdHoc網絡基于WLAN的移動AdHoc網絡WiMAX作為Wi-FiMesh拓撲的回程底層mesh網絡負責更大范圍網絡的延伸與互聯(lián)WiMAX作為Wi-FiMesh拓撲的回程底層meshWiMAX作為Mesh拓撲內回程WiMAX作為Mesh拓撲內回程WiMAX作為客戶端的接入網移動用戶終端既可以先通過wi-fi再通過WiMAX接入接入到核心網絡，也可以直接通過WiMAX接入到核心網絡。更具靈活性WiMAX作為客戶端的接入網移動用戶終端既可以先通過wi趨勢從移動AdHoc網絡的發(fā)展歷史及未來趨勢可見，無線網絡的多跳連接將成為下一代無線通信網絡發(fā)展的必然趨勢，可以為用戶提供真正的無處不在的連接(UbiquitousConnection)。下一代無線網絡在結構和技術上向Mesh結構演進是必然趨勢。趨勢從移動AdHoc網絡的發(fā)展歷史及未來趨勢可見，無線網絡9.1.3無線Mesh網絡與其他無線網絡的主要區(qū)別1．無線Mesh網絡與蜂窩網絡的主要區(qū)別(1)可靠性提高，自愈性強。(2)傳輸速率大大提高。(3)投資成本降低。(4)網絡配置和維護簡便快捷。9.1.3無線Mesh網絡與其他無線網絡的主要區(qū)別1．無線2.無線Mesh網絡與WLAN(Wi-Fi)的主要區(qū)別從拓撲結構上看，WLAN是典型的點對多點(P2MP，PointtoMultiplePoints)網絡，而且采取單跳方式，因而數據不可轉發(fā)。WMN可以通過WR對數據進行智能轉發(fā)(需要對WLAN傳統(tǒng)的AP功能進行擴展和改進)從協(xié)議上看，WMN與移動AdHoc網絡基本類似。WLAN的MAC協(xié)議完成的是本地業(yè)務的接入，而WMN則有兩種可能，一種是本地業(yè)務的接入，另一種是其他節(jié)點業(yè)務的轉發(fā)。對于路由協(xié)議，WLAN是靜態(tài)的因特網路由協(xié)議十移動IP；但WMN則主要是動態(tài)的按需發(fā)現的路由協(xié)議，只具有較短暫的生命周期。2.無線Mesh網絡與WLAN(Wi-Fi)的主要區(qū)別從拓撲3.無線Mesh網絡與移動AdHoc網的主要區(qū)別(1)WMN由無線路由器構成的無線骨干網組成。該無線骨干網提供了大范圍的信號覆蓋與節(jié)點連接。移動AdHoc網絡的節(jié)點都兼有獨立路由和主機功能，節(jié)點地位平等，接通性是依賴端節(jié)點的平等合作實現的，健壯性比WMN差。(2)WMN節(jié)點移動性低于移動AdHoc網絡中的節(jié)點，所以WMN注重的是“無線”，而移動AdHoc網絡更強調的是“移動”。(3)從網絡結構來看，WMN多為靜態(tài)或弱移動的拓撲，而移動AdHoc網絡多為隨意移動(包括高速移動)的網絡拓撲。(4)WMN與移動AdHoc網絡的業(yè)務模式不同，前者節(jié)點的主要業(yè)務是來往于因特網的業(yè)務,后者節(jié)點的主要業(yè)務是任意一對節(jié)點之間的業(yè)務流。(5)從應用來看，WMN主要是因特網或寬帶多媒體通信業(yè)務的接入，而移動AdHoc網絡主要用于軍事或其他專業(yè)通信。3.無線Mesh網絡與移動AdHoc網的主要區(qū)別(1)WWMN優(yōu)點1快速部署和易于安裝安裝Mesh節(jié)點非常簡單，將設備從包裝盒里取出來，接上電源就行了。由于極大地簡化了安裝，用戶可以很容易增加新的節(jié)點來擴大無線網絡的覆蓋范圍和網絡容量。在無線Mesh網絡中，不是每個Mesh節(jié)點都需要有線電纜連接，這是它與有線AP最大的不同。Mesh的設計目標就是將有線設備和有線AP的數量降至最低，因此大大降低了總擁有成本和安裝時間，僅這一點帶來的成本節(jié)省就是非?？捎^的。無線Mesh網絡的配置和其他網管功能與傳統(tǒng)的WLAN相同，用戶使用WLAN的經驗可以很容易應用到Mesh網絡上。WMN優(yōu)點1快速部署和易于安裝WMN優(yōu)點2非視距傳輸(NLOS)利用無線Mesh技術可以很容易實現NLOS配置，因此在室外和公共場所有著廣泛的應用前景。與發(fā)射臺有直接視距的用戶先接收無線信號，然后再將接收到的信號轉發(fā)給非直接視距的用戶。按照這種方式，信號能夠自動選擇最佳路徑不斷從一個用戶跳轉到另一個用戶，并最終到達無直接視距的目標用戶。這樣，具有直接視距的用戶實際上為沒有直接視距的鄰近用戶提供了無線寬帶訪問功能。無線Mesh網絡能夠非視距傳輸的特性大大擴展了無線寬帶的應用領域和覆蓋范圍。WMN優(yōu)點2非視距傳輸(NLOS)WMN優(yōu)點3健壯性實現網絡健壯性通常的方法是使用多路由器來傳輸數據。如果某個路由器發(fā)生故障，信息由其他路由器通過備用路徑傳送。E-mail就是這樣一個例子，郵件信息被分成若干數據包，然后經多個路由器通過Internet發(fā)送，最后再組裝成到達用戶收件箱里的信息。Mesh網絡比單跳網絡更加健壯，因為它不依賴于某一個單一節(jié)點的性能。在單跳網絡中，如果某一個節(jié)點出現故障，整個網絡也就隨之癱瘓。而在Mesh網絡結構中，由于每個節(jié)點都有一條或幾條傳送數據的路徑。如果最近的節(jié)點出現故障或者受到干擾，數據包將自動路由到備用路徑繼續(xù)進行傳輸，整個網絡的運行不會受到影響。WMN優(yōu)點3健壯性WMN優(yōu)點4結構靈活在單跳網絡中，設備必須共享AP。如果幾個設備要同時訪問網絡，就可能產生通信擁塞并導致系統(tǒng)的運行速度降低。而在多跳網絡中，設備可以通過不同的節(jié)點同時連接到網絡，因此不會導致系統(tǒng)性能的降低。Mesh網絡還提供了更大的冗余機制和通信負載平衡功能。在無線Mesh網絡中，每個設備都有多個傳輸路徑可用，網絡可以根據每個節(jié)點的通信負載情況動態(tài)地分配通信路由，從而有效地避免了節(jié)點的通信擁塞。而目前單跳網絡并不能動態(tài)地處理通信干擾和接入點的超載問題。WMN優(yōu)點4結構靈活WMN優(yōu)點5高帶寬無線通信的物理特性決定了通信傳輸的距離越短就越容易獲得高帶寬，因為隨著無線傳輸距離的增加，各種干擾和其他導致數據丟失的因素隨之增加。

在Mesh網絡中，一個節(jié)點不僅能傳送和接收信息，還能充當路由器對其附近節(jié)點轉發(fā)信息，隨著更多節(jié)點的相互連接和可能的路徑數量的增加，總的帶寬也大大增加。

此外，因為每個短跳的傳輸距離短，傳輸數據所需要的功率也較小。既然多跳網絡通常使用較低功率將數據傳輸到鄰近的節(jié)點，節(jié)點之間的無線信號干擾也較小，網絡的信道質量和信道利用效率大大提高，因而能夠實現更高的網絡容量。比如在高密度的城市網絡環(huán)境中，Mesh網絡能夠減少使用無線網絡的相鄰用戶的相互干擾，大大提高信道的利用效率。WMN優(yōu)點5高帶寬WMN缺點1互操作性目前影響無線Mesh技術迅速普及的一個重要障礙就是互操作性。正如任何一種新興的網絡技術剛出現時一樣，無線Mesh網絡現在還沒有一個統(tǒng)一的技術標準，用戶現在要么就只能使用某一個廠商的無線Mesh產品，要么面臨如何與各種不同類型的嵌入式無線設備接口的問題，這個問題目前是影響無線Mesh技術推廣使用最重要的原因。鑒于此，目前一些公司正在開發(fā)能夠適應不同無線環(huán)境的可配置的無線網絡設備，互操作性有望得到一定程度的解決。但要想徹底解決互操作性問題，最終還需要業(yè)界制定統(tǒng)一的無線Mesh技術標準。WMN缺點1互操作性WMN缺點2通信延遲既然在Mesh網絡中數據通過中間節(jié)點進行多跳轉發(fā)，每一跳至少都會帶來一些延遲，隨著無線Mesh網絡規(guī)模的擴大，跳接越多，積累的總延遲就會越大。一些對通信延遲要求高的應用，如話音或流媒體應用等，可能面臨無法接受的延遲過長的問題。目前解決這一問題主要是通過增加Mesh節(jié)點以及合適的網絡協(xié)議。隨著多無線Mesh節(jié)點技術的出現這一問題將得到最終解決。WMN缺點2通信延遲WMN缺點3安全與WLAN的單跳機制相比，無線Mesh網絡的多跳機制決定了用戶通信要經過更多的節(jié)點。而數據通信經過的節(jié)點越多，安全問題就越變得不容忽視。Internet本身即是使用Mesh方式進行通信的典型，它的安全隱患是眾所周知的。盡管有線網絡中使用的各種端到端安全技術，如虛擬專用網（VPN）同樣可以用來解決無線Mesh的安全問題。但正如Internet一樣，無線Mesh網絡的安全是一個不容忽視的問題。WMN缺點3安全9.2無線Mesh網絡的結構9.2.1無線Mesh網絡結構的分類1.平面網絡結構2.多級網絡結構3.混合網絡結構9.2無線Mesh網絡的結構9.2.1無線Mesh網絡結構WMN平面結構所有節(jié)點為對等結構，具有完全一致。適用于節(jié)點數目較少且不需要接入到核心網絡的應用場合。WMN平面結構所有節(jié)點為對等結構，具有完全一致。適用于節(jié)點WMN分級結構終端節(jié)點設備通過Mesh路由（相當于WLAN中的AP）接入到上層Mesh結構的網絡中，實現網絡節(jié)點的互通互聯(lián)。上層下層WMN分級結構終端節(jié)點設備通過Mesh路由（相當于WLANWMN混合結構終端節(jié)點不僅支持WLAN的普通設備，還增加了具有轉發(fā)和路由功能的Mesh設備。同時能夠支持接入上層網絡Mesh路由器和本層網絡對等節(jié)點的功能。WMN混合結構終端節(jié)點不僅支持WLAN的普通設備，還增加中國某城市超級城市WMN結構中國某城市超級城市WMN結構9.2.2802標準族對Mesh結構的支持1．802.16對Mesh結構的支持9.2.2802標準族對Mesh結構的支持1．802.16WiMAX基于Mesh的無線寬帶接入結構圖

WiMAX基于Mesh的無線寬帶接入結構圖2．802.11s對Mesh結構的支持IEEE新成立了一個IEEE802.11s子工作組，制定標準化的擴展服務集(ESS)，即802.11s專門為WMN定義了MAC和PHY層協(xié)議。在這樣的網絡中，WLAN接入點可以像路由器那樣轉發(fā)信息。2．802.11s對Mesh結構的支持I3．802.15系列對Mesh結構的支持(1)802.15.1:IEEE提出的第一個取代有線連接的WPAN技術標準，組網方式靈活多樣，且支持多跳，有力支持WMN結構。(2)802.15.2:主要目標是為802.15WPAN發(fā)展推薦應用，此協(xié)議標準為多種技術融入WMN提供了支持。(3)802.15.3:為消費類電子及通信設備提供短距離無線連接的高速WPAN制定標準。子工作組802.15.3a進一步發(fā)展制定了基于多帶OFDM聯(lián)盟(MBOA)的PHY層，使用超寬帶(UWB)技術達到高達480Mb/s的峰值傳輸速率,正是WMN所需的。3．802.15系列對Mesh結構的支持(1)802.15.(4)802.15.4:低數據速率、長電池壽命和低設備開銷要求的遙測技術制定的。ZigBee聯(lián)盟正在制定運行在IEEE802.15.4的MAC和PHY層以上的高層協(xié)議。它的網絡層支持多種網絡拓撲結構，如星形、簇形和Mesh。(5)802.15.5:目前還在開發(fā)中，最終定位于WMN的MAC層，且不需要ZigBee或IP路由支持。第9章-無線Mesh網絡要點課件ZigBee協(xié)議結構ZigBee協(xié)議結構4．802.20對Mesh結構的支持

802.20即移動寬帶無線接入(MBWA)工作組成立于2002年12月，致力于為移動用戶開發(fā)一個標準，支持在36Hz頻帶可靠地進行高速無線數據傳輸。同時，在室內、室外環(huán)境中支持WMN結構。

4．802.20對Mesh結構的支持8029.3無線Mesh網絡MAC協(xié)議

在MAC協(xié)議上，WMN承襲了IEEE802.11標準中的很多技術，特別是802.11s標準更是專門針對傳統(tǒng)的802.11MAC協(xié)議擴展成為支持網狀結構的新的協(xié)議，另外802.16MAC協(xié)議也已支持網狀結構。專門針對WMN設計的MAC協(xié)議，包括速率自適應多跳網MAC協(xié)議、多信道WMNMAC協(xié)議等。9.3無線Mesh網絡MAC協(xié)議在MA9.3.1速率自適應多跳網MAC協(xié)議速率自適應技術，是指在不同的信道條件下，選用適當的數據傳輸速率（調制方式）來實現網絡的最大吞吐量．為了實現速率的自適應，有兩個方面比較關鍵：信道質量估計和速率的選擇．信道估計是利用時變信道的狀態(tài)來估計未來信道的質量．包括選用哪個參數作為信道質量的度量和統(tǒng)計的時間。速率的選擇是利用信道質量的預測來選擇一個最佳的速率。人們通常通過設置門限的方法實現速率的選擇。9.3.1速率自適應多跳網MAC協(xié)議速率自適應技術，是指在速率自適應多跳網MAC協(xié)議的方案：運用自適應調制和編碼技術，最大限度地利用信道的容量，根據不同終端報告的信道情況，提供個性化的調制方式．在該方案中，無線設備能夠支持多種調制方式，即多種速率，并動態(tài)地從中進行選擇。RBAR是一種基于接收器的自適應速率算法，其核心思想是允許接收端來選擇合適的數據分組的傳輸速率，通過RTS/CTS分組來攜帶信息進行速率選擇信息的交換。其優(yōu)點如下：信道質量的評估和傳輸速率的選擇基于接收端當前的狀態(tài)，這就保證了所作的信道評估是實時準確的，因此速率選擇更為準確。因為速率的選擇是在RTS/CTS握手期間交換的，信道質量的評估更接近數據分組傳輸時的情況。若應用到802.11MAC協(xié)議，只需要對802.11MAC協(xié)議進行較小的改進。速率自適應多跳網MAC協(xié)議的方案：運用自適應調制和編碼技術，9.3.2多信道Mesh網MAC協(xié)議早在移動AdHoc網絡的設計中，人們就用了多信道的設計思想來提高網絡的傳輸速率與網絡容量。WMN是AdHoc網絡的一種，仍然可以采用多信道MAC機制來設計WMN的多信道MAC協(xié)議。多信道MAC協(xié)議主要有以下幾種：按控制信道分：有專用控制信道的多信道MAC協(xié)議和無專用控制信道的多信道MAC協(xié)議。前者采用專用的射頻（一直在控制信道上）來傳遞控制信息，這樣，能夠更有效地傳遞控制信息，但信道的利用率不高。而后者不能夠有效地傳遞控制信息．按節(jié)點射頻分：多射頻多信道MAC協(xié)議和單多射頻多信道MAC協(xié)議。前者每個節(jié)點有多個射頻，這樣節(jié)點可以同時在多個信道上傳輸數據，可以在多個信道上實現“邊說邊聽”的功能，更有效地控制節(jié)點的傳輸．9.3.2多信道Mesh網MAC協(xié)議早在移動AdHoc網具有代表性的WMN多信道MAC協(xié)議：(1)動態(tài)信道分配（DCA）多信道MAC協(xié)議是有專用控制信道、兩個RF的多信道MAC協(xié)議。在DCA多信道MAC協(xié)議中，假定有１個控制信道，N個數據信道，每個信道具有相同的帶寬?？刂菩诺烙脕斫鉀Q信道的沖突和為每個終端分配信道的問題，數據信道用來傳輸數據。每個終端有兩個半雙工的收發(fā)器，即控制收發(fā)器和數據收發(fā)器?？刂剖瞻l(fā)器在控制信道上與其他終端交換控制信息，得到接入數據信道的權利；數據收發(fā)器動態(tài)地切換到一個數據信道上來傳輸數據。具有代表性的WMN多信道MAC協(xié)議：(2)多信道單收發(fā)器MAC協(xié)議如何利用多個信道協(xié)調Mesh節(jié)點之間的通信，是多信道單收發(fā)器的MAC協(xié)議的關鍵所在。比較典型的有MMAC協(xié)議和SSCH協(xié)議。MMAC協(xié)議:沒有專用控制信道、每個節(jié)點配置一個半雙工收發(fā)器，每個節(jié)點是同步的。SSCH協(xié)議：將一組無線信道分配給網絡節(jié)點，每個設備只具備一對收發(fā)器，收發(fā)器在不同的信道上來回切換，同一時刻只能在一個信道上接收或者發(fā)送，但在同一通信區(qū)域內可以有多對節(jié)點同時通信（工作在不同的信道上）。第9章-無線Mesh網絡要點課件(3)基于主信道分配的（PCAM）多信道MAC協(xié)議

有專用控制信道、３個射頻的多信道MAC協(xié)議。在PCAM協(xié)議中，每個節(jié)點配置３個半雙工收發(fā)器。其中兩個收發(fā)器——主收發(fā)器和第２個收發(fā)器主要用來傳輸數據，第３個收發(fā)器用來傳輸和接收廣播消息。(4)多射頻統(tǒng)一協(xié)議（MUP）

是在符合802.11標準的硬件基礎上開發(fā)的一種具備多塊網卡的多信道方案，該方案不需要改變現有的硬件平臺，并且支持現有的應用和網絡協(xié)議。第9章-無線Mesh網絡要點課件9.4無線Mesh網絡路由協(xié)議WMN是一種特殊的移動AdHoc網絡，移動AdHoc網絡的很多路由協(xié)議可以作為WMN路由協(xié)議的基礎。例如，動態(tài)源路由(DSR)協(xié)議、按需距離矢量(AODV)協(xié)議、基于節(jié)點間相互關系的路由(ABR)協(xié)議和基于信號穩(wěn)定性路由(SSR)協(xié)議等。最新的專門適用于WMN的路由協(xié)議，包括：多徑源路由(MSR)協(xié)議多射頻鏈路質量源路由(MR-LQSR)協(xié)議可預測的無線路由(PWRP)協(xié)議單收發(fā)器多信道路由(MCRP)協(xié)議等。9.4無線Mesh網絡路由協(xié)議WMN是一種特殊的移動Ad9.4.1無線Mesh網絡路由協(xié)議分類(1)多判據路由(2)多信道路由(3)多徑路由(4)分級路由(5)跨層路由(6)QoS路由(7)基于地理位置信息的路由9.4.1無線Mesh網絡路由協(xié)議分類(1)多判據路由(1)多判據路由

路由協(xié)議一般使用最小跳數作為路由判據，但是，對于兩節(jié)點之間滿足最小跳數原則的路徑，由于干擾沖突與通信距離等因素的影響，鏈路性能可能會很差，網絡吞吐量也將變得很差。同時，單一的路由判據很難反映出鏈路質量給各個性能指標帶來的影響，因此，在制定路由判據時，應使用多路由準則來解決此矛盾。

(2)多信道路由在WMN中，使用多信道的方式有：單收發(fā)器多信道、多收發(fā)器多信道等。使用多收發(fā)器可以在不需要修改MAC協(xié)議的基礎上提升網絡性能。MR-LQSR(多射頻鏈路質量源路由協(xié)議)是多信道路由協(xié)議，該協(xié)議提出了適應多信道條件下的路由判據WCETT，綜合考慮了不同信道上的延時、帶寬等信息。(1)多判據路由(3)多徑路由在源節(jié)點與目的節(jié)點之間選擇多條路徑進行數據傳輸稱為多徑路由。多徑路由技術可以很好地避免單徑路由時的網絡震蕩的影響，還可以在充分利用帶寬等網絡資源的同時實現負載均衡、路由容錯等。在某條鏈路因為信道質量惡化而不能正常工作時，其他鏈路可以繼續(xù)工作，因此，也可以在路由故障時避免路由重建等操作。基于DSR（動態(tài)源路由）的多徑源路由協(xié)議屬于該類協(xié)議。(4)分級路由通過分級技術，在簇內與簇間使用不同的路由，分別發(fā)揮各種路由的優(yōu)點，從而實現大規(guī)模WMN的路由。在分級路由中，首先需要確定特殊的自組織分簇算法。每個簇擁有一個或多個簇頭。在決定簇大小的時候必須要使其滿足兩點：第一，必須要足夠大，保證節(jié)點不會輕易地移出所在簇；第二，必須要足夠小，從而使源路由能夠很快地找到目的節(jié)點。(3)多徑路由(5)跨層路由路由協(xié)議與MAC協(xié)議之間的跨層設計是另一個有趣的課題，以往的研究都集中在網絡第三層上，但是對于WMN，由于網絡的時變特性，路由性能并不理想，所以可以從第二層提取一些狀態(tài)參數信息作為路由判據。還可以考慮合并MAC與路由層之間的一些功能?？鐚釉O計可以使路由協(xié)議收集到節(jié)點底層的實際數據傳輸情況，從而做出正確的路徑選擇，以便提高網絡的性能。(6)QoS路由

QoS路由的主要思想是首先選擇滿足用戶各種QoS要求的到達目的節(jié)點的路徑；其次，在路徑建立后，若當前路徑已經不能滿足用戶QoS需求，那么節(jié)點需要尋找新的路由。(7)基于地理位置信息的路由基于地理位置信息的路由需要依靠GPS或類似的定位設備，從而增加了成本與復雜性，并且獲得目的節(jié)點的位置信息還要給網絡帶來很大的開銷。(5)跨層路由9.4.2多射頻鏈路質量源路由（MR-LQSR）協(xié)議MR-LQSR協(xié)議是微軟公司研發(fā)的多信道WMN路由協(xié)議，它采用一種新的路由性能判據，稱為加權的累計傳輸時間（WCETT），WCETT綜合考慮了帶寬等鏈路性能參數以及最小跳數等因素。該協(xié)議能在吞吐量與延時之間獲得一種平衡。MR-LQSR是在傳統(tǒng)的DSR(動態(tài)源路由)路由協(xié)議的基礎上改進得到的。MR-LQSR協(xié)議不但需要獲得路徑中節(jié)點和其鄰居鏈路相關的狀態(tài)信息，而且還要綜合鏈路狀態(tài)信息來評價鏈路質量的優(yōu)劣，從而形成自身的路由準則。MR-LQSR協(xié)議假設WMN中所有的MR為靜態(tài)節(jié)點，而且，該協(xié)議還假設每個節(jié)點有多個不同且互不干擾的無線收發(fā)器。MR-LQSR是一種稱為累計傳輸時間的判據和鏈路狀態(tài)源路由協(xié)議（LQSR）的結合。9.4.2多射頻鏈路質量源路由（MR-LQSR）協(xié)議MR-9.4.3可預測的無線路由協(xié)議（PWRP）可預測的無線路由協(xié)議（PWRP）是Tropos公司開發(fā)的應用于其“Wi-Fi蜂窩網絡戶外系統(tǒng)”的私有路由協(xié)議。該協(xié)議并非只按跳數來進行路由選擇，而是通過比較數據誤包率及其他網絡條件來選擇特定環(huán)境下的最優(yōu)路徑。PWRP是基于傳統(tǒng)的有線網絡（如因特網）路由協(xié)議OSPF改進的，針對Wi-Fi無線網狀小區(qū)應用而設計。PWRP選擇可達到最大吞吐量的路徑來傳輸到達有線網關的信息，減小了射頻干擾、路徑故障以及業(yè)務載荷等因素的影響。PWRP適用于大規(guī)模網絡，具有路由開銷小等優(yōu)點。9.4.3可預測的無線路由協(xié)議（PWRP）可預測的無線路由9.4.4單收發(fā)器多