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多信道无线 Mesh 网络的MAC 和路由协议 MAC Protocol And Routing Protocol of Multi-Radio, Multi-Channels Wireless Mesh Networks 一、无线Mesh 网络概述 无线 Mesh 网络概述 “mesh ”这个词的意思是指网内所有节点都互相连通，所以无线mesh 网络是一种与传 统无线网络完全不同的网络。传统的无线网络设置了集中的接入点，要访问其中任何一个节 点，必须首先访问集中的接入点，才能和目的节点进行无线连接。而在无线 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。 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拟的优势，同时 也带来一些安全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。 架构 无线Mesh 网络的节点分两类：Mesh路由器节点和Mesh用户节点。因为无线mesh 网络的 特殊网络连接，所以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。例如，和传统的无线路由器相比，在同样的覆盖要 求下，mesh路由器所需的发射功率较小。另外，在多跳的mesh 网络中，MAC层协议也具有 更好的扩展性。Mesh客户节点也具有路由功能，但不能执行网关职责（mesh路由器则能）。 虽然无线mesh 网络在功能上更强大，但其物理硬件和传统无线网络相比并无太大区别。 这也是无线mesh 网络的优点之一，它的发展可以基于现有硬件平台。Mesh路由器可基于各 种嵌入式系统（PowerPC 、Advanced Rise Machines ），Mesh客户节点可由更多硬件担任，例 如，桌上电脑，掌上电脑，IP 电话等。 根据各个节点功能，无线mesh 网络的节点可以分为3类： 1、基础类：包含路由器，为客户层提供基础底层服务 2 、客户类：为用户提供点到点网络服务 3、综合类：基础类和客户类的结合，两者功能兼而有之，功能更强 无线mesh网络也采用了广泛采用的层次结构，由下至上如下： 1、物理层：分单天线和多天线 2、 MAC层：分单信道和多信道 3、 网络层 4、 传输层 5、 应用层 优点 1、多跳技术：是与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。非常适合于覆盖大面 积开放区域（包括室外和室内）的无线区域网络。 2、健壮性：具有自我构建和自我修复的功能。使用多路由器来传输数据，如果某个路 由器发生故障，信息由其他路由器通过备用路径传送。无线网状网络比单跳网络更加健壮， 因为它不依赖于某一个单一节点的性能。在单跳网络中，如果某一个节点出现故障，整个网 络也就随之瘫痪。而在无线网状网络结构中，由于每个节点都有一条或几条传送数据的路径。 如果最近的节点出现故障或者受到干扰，数据包将自动路由到备用路径继续进行传输，整个 网络的运行不会受到影响。 3、移动漫游和非视距传输(NLOS)：无线网状网提供移动漫游以及端到端的安全连接技 术，很容易实现NLOS配置。与节点有直接视距的用户先接收无线信号，然后再将接收到的信 号转发给非直接视距的用户，这大大扩展了无线宽带的应用领域和覆盖范围。 4、自由组网：多次反射可覆盖更大的范围。在单跳网络中，设备必须共享节点。如果 几个设备要同时访问网络，就可能产生通信拥塞并导致系统的运行速度降低。 5、高带宽：无线通信的物理特性决定了通信传输的距离越短就越容易获得高带宽，因 为随着无线传输距离的增加，各种干扰和其他导致数据丢失的因素随之增加。 6、快速部署和易于安装：无线网状网节点非常简单，将设备从包装盒里取出来，接上 电源就行了。由于极大地简化了安装，用户可以很容易增加新的节点来扩大无线网络的覆盖 范围和网络容量。 应用及挑战 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，移动电话网，传感器网络等。这使其能够基于现有网络进一步发展。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。 IEEE及英特尔