無線Mesh網(wǎng)網(wǎng)關(guān)部署算法研究的中期報(bào)告中期報(bào)告1.研究背景及意義無線Mesh網(wǎng)是一種基于無線自組織網(wǎng)絡(luò)的新興網(wǎng)絡(luò)方式，它利用多個(gè)互聯(lián)的路由器節(jié)點(diǎn)來構(gòu)建一個(gè)分布式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線Mesh網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：1）無須糾纏于復(fù)雜的線纜布線，因而能以更低的成本和更快的速度構(gòu)建起一張網(wǎng)絡(luò)；2）具有靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均可充當(dāng)路由器和終端，使得該網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的自組織和自修復(fù)能力；3）可覆蓋廣泛的地區(qū)，是一種較為理想的無線通信手段。然而，由于無線Mesh網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目很大，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度和復(fù)雜度也相應(yīng)增加。其中一個(gè)主要問題是如何合理地部署和配置Mesh的網(wǎng)關(guān)，以提高網(wǎng)絡(luò)的性能和可靠性。因此，研究無線Mesh網(wǎng)網(wǎng)關(guān)部署算法，對(duì)于具有實(shí)際應(yīng)用和推廣意義。2.研究內(nèi)容本研究針對(duì)無線Mesh網(wǎng)中網(wǎng)關(guān)部署問題，主要研究以下內(nèi)容：2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同會(huì)直接影響到部署算法的實(shí)現(xiàn)效果，因此本研究首先進(jìn)行了Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。考慮到Mesh網(wǎng)絡(luò)部署在室內(nèi)環(huán)境中，對(duì)于節(jié)點(diǎn)之間的直接通信如果受到障礙物的干擾時(shí)，采用分層結(jié)構(gòu)的方式將節(jié)點(diǎn)組織成不同等級(jí)，第一層為負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)的中心節(jié)點(diǎn)，第二層為直接與中心節(jié)點(diǎn)相連的節(jié)點(diǎn)，第三層為中繼節(jié)點(diǎn)。2.2網(wǎng)關(guān)算法設(shè)計(jì)本研究基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合考慮了節(jié)點(diǎn)間的距離、節(jié)點(diǎn)遍歷的通路質(zhì)量、節(jié)點(diǎn)帶寬和節(jié)點(diǎn)負(fù)載等因素，設(shè)計(jì)了一個(gè)無線Mesh網(wǎng)網(wǎng)關(guān)部署算法。該算法采用自適應(yīng)的機(jī)制，能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和位置，在節(jié)點(diǎn)數(shù)量不斷變化的情況下保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和可靠性。3.研究進(jìn)展及成果目前，我們已完成無線Mesh網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和網(wǎng)關(guān)部署算法設(shè)計(jì)，并在模擬平臺(tái)上對(duì)該算法進(jìn)行了驗(yàn)證和優(yōu)化。具體成果如下：3.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本研究設(shè)計(jì)了一個(gè)三層分層結(jié)構(gòu)的Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中第一層節(jié)點(diǎn)作為中心節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)Mesh網(wǎng)絡(luò)的傳輸控制和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；第二層節(jié)點(diǎn)為直接與中心節(jié)點(diǎn)相連的節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理和終端接入，其通信距離應(yīng)該盡量小于30米；第三層節(jié)點(diǎn)為中繼節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)的路徑優(yōu)化和數(shù)據(jù)傳輸。3.2網(wǎng)關(guān)算法設(shè)計(jì)本研究設(shè)計(jì)的無線Mesh網(wǎng)網(wǎng)關(guān)部署算法，主要包括以下幾個(gè)步驟：（1）計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的距離和帶寬，根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的距離和節(jié)點(diǎn)帶寬的大小，構(gòu)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接圖。（2）通過廣度優(yōu)先搜索算法（BFS），搜索得到從中心節(jié)點(diǎn)出發(fā)，訪問所有節(jié)點(diǎn)的遍歷路徑。從遍歷路徑中選擇權(quán)值最小的path。將path中的節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，如果權(quán)值小于設(shè)定的閾值，則將該節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)關(guān)列表中。（3）判斷網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載值，如果網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載值過大，則需要增加網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量或調(diào)整網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置，以降低節(jié)點(diǎn)的負(fù)載和提高網(wǎng)絡(luò)帶寬。4.下一步工作計(jì)劃下一步，本研究將對(duì)算法進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證和優(yōu)化，具體計(jì)劃如下：4.1驗(yàn)證算法效率將算法在硬件Mesh網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與現(xiàn)有的Mesh網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，以證明所提出的算法有效性和優(yōu)越性。4.2優(yōu)化網(wǎng)