无线网状网组网技术及实验研究

    文章从网络配置、功率控制、移动性管理和接入控制以及路由协议设计等方面说明了WMN组网中的相关问题和技术，对WMN与移动自组织(Adhoc)网路由协议的设计进行了对比，并给出了一种基于WLAN和第二层交换技术的WMN试验床实现方案。

　　一、无线网状网的介绍

　　无线Mesh网(WMN)又称为无线网状网、无线网格网，大约出现在20世纪90年代中期。随着移动通信技术的发展，除无线通信网络的语音业务需求外，高速因特网接入需求也日渐增加。传统的无线接入方式面临着接入带宽不足、服务质量得不到满足等问题，而且无线频谱资源及拓扑结构缺乏统一规划，难以适应灵活多变的使用状况。WMN提供了一条解决无线接入网所面临问题的新途径。

　　通信网络的拓扑结构通常抽象成一个图G(V,E )，其中，V 代表通信节点的集合，E 代表着通信链路的集合。无线Mesh网的最初定义，就是指无线通信网络的网络拓扑可以抽象成一个连通图，对图中的任意两个顶点vi,vj∈V,vi和vj之间是连通的，即存在一条或多条从vi到vj的路径，定义为顶点集合(vi =vp,0,vp,1……vp,m=vj)，其中(vp,n-1,vp,n)∈E,1≤n≤m。 中国网管联盟bitsCN.com

　　传统无线接入网的拓扑结构如图1所示，主要是点到点(P2P)或点到多点(P2MP)，如蜂窝网属于P2MP的拓扑结构，无线局域网(WLAN)则存在有中心和自组织两种结构，分别属于P2MP和P2P类型。而WMN的拓扑结构是网状的，也被称为多点到多点(MP2MP)。这种网络结构，使WMN能更好地解决传统无线接入网络中的一些问题。　　

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    蜂窝网覆盖范围比较大，主要提供语音业务，但构建和维护的成本较高，而且在多媒体传输业务的通信热点地区，其提供的通信速率相对较低。WLAN能提供较高的通信速率，适于多媒体数据接入业务。在有中心的P2MP结构中，由于接入点(AP)的覆盖范围有限，为了在更大区域内提供无线接入，需要布置多个AP，使得成本较高;而对于自组织的P2P结构，由于网络连通性依赖于有较强移动性的各节点，导致网络的可靠性降低，并且对作为网关节点的性能要求较高，计费和管理方式也不明确。

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　　WMN主要由两类网络节点组成：Mesh路由器和Mesh客户端。采用WMN作为接入网络时，Mesh客户端通过相邻的其他节点，以无线多跳的方式接入到因特网。这种MP2MP的结构，使得WMN具有以下优点： 网管论坛bbs_bitsCN_com

　　自配置：节点之间通过开放的无线链路，形成单跳或多跳连接，自动完成组网; 网管bitscn_com

　　自调节：节点之间拥有多条通信路径，业务可以灵活的选择合适的(例如最短路径、最少干扰，速率最快等)路径进行传输; 网管网www_bitscn_com

　　自愈：当某一节点出现故障受损或一条链路出现拥塞，网络中的业务可以选择绕开相应的节点或链路，网络的可靠性增强;

　　可扩展性：可以方便的添加或删除网络节点，调整网络覆盖范围，降低系统的建设和管理成本。 网管u家u.bitscn@com

　　因此，WMN适合作为因特网“最后一公里”无线接入方案，在IEEE 802.11s，802.15以及802.16等标准中已有体现，它将成为下一代Wi-Fi和WiMAX的重要组成部分。 中国网管论坛bbs.bitsCN.com

　　除此之外，当前存在着多种无线接入网络，采用各种不同的无线传输技术以及标准，提供各自适宜的应用。例如蜂窝网适于语音通信业务，Wi-Fi适于局部区域的宽带多媒体数据接入业务，无线传感器网络适于环境检测中的数据采集业务等等。未来的无线网络将是各种网络并存、各种异构网络融合，为用户提供随时随地的接入的泛在网络。这是无线网络的发展方向，也可能成为WMN一个新的应用方向。

　　融合多种无线网络的WMN的网络结构如图2所示，网络中的核心设备为Mesh路由器，构成了拓扑结构动态可变的核心网。Mesh路由器配置了多种无线传输标准的接口设备，实现各种无线网络的互联，包括蜂窝网、WiMAX网络、WLAN、移动自组织(Ad hoc)网络以及无线传感器网络。采用各种无线传输技术的用户终端，无论何时何地都可以通过某种无线接入网与核心网相连。WMN的配置和维护成本比传统的有线方式更有优势，可作为未来泛在异构网络的一种实现方式。 网管网www.bitscn.com