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Wireless Mesh Network 夏成量 李易 薛国庆 s s sUniversity of Science and Technology of China 背景 网络模型 无线Mesh网络结构 需要研究的问题 背 景 当前企业无线网络 例子: Bell Labs Holmdel, SUNY campus, Hilton 基于IEEE 802.11无线接入 有线骨干网（分布 管理） 可行的解决方案: 无线 Mesh 网络 具有无线路由的多跳 Ad hoc 网络 基于 “移动 Ad hoc 网络” 的结构 单信道 = 连接接口少 = 容量小 期望目标 高容量无线 Mesh网络 = 多信道 考虑工作载荷 Why ? 需要由信道一致性地分发载荷 How ? 1. 周期性地构建邻居可用信道地图 2. 从新分配信道解决拥塞 3. 与直接邻居协调一致 信道可靠性 每个节点只有有限个接口，因此每个接口要与多个邻居进行通信 信道控制 - 物理方法: 专用信道上额外NIC - 实际做法: 与邻居多跳连接 * * * Outline 无线Mesh网络 目标: 高容量无线 mesh 网络 多信道 带有 802.11的硬件设备 无线网络 定义: 无线互连路由网络 企业骨干网连接 最后一英里 ISP 连接 “多跳ad hoc网络” 单信道 低容量 典型 802.11 分布 无线网络单跳 (AP — Mobile) 有线骨干网 有线骨干网 背 景 背 景 无线骨干网 背 景 多信道无线骨干网 接入网 Internet NFS ERP 企业资源 网络模型 互联网络 ? 网关 接入网 Internet NFS ERP 企业资源 无线Mesh网络结构 网关 无线骨干网 接入网 Internet NFS ERP 企业资源 无线Mesh网络结构 网关 无线骨干网 无线Mesh网络结构 有线网络 无线Mesh网络结构 5 5 4 3 1 1 3 3 3 1 2 2 2 2 4 4 Wired Network 实际连接 工作于信道 2 Mesh 路由器 工作在信道 1 和信道 3 802.11标准 接入网络 无线 Mesh 有线连接的 企业服务器 Internet 网络 5-channel network 2-NICs/node = 2 chnls/node 无线Mesh网络结构 需要研究的问题 接口信道分配 信道分配 = 实际连接的带宽 连接性 vs. 无线频谱有效利用率 考虑工作载荷 可连接性 最佳 容量 路由 路由 = 实际链路和网关上的传输载荷 网络载荷平衡 路由和信道分配之间的相互作用 路由负载均衡问题 40 30 50 20 30 10 20 40 10 输入/输出 对于 mesh 节点, 寻找多跳路径 (1) 网关节点间载荷平衡 (2) 中间节点间载荷也要平衡 路由负载均衡问题的解决 802.1D-like Gateway Discovery Protocol 每个节点连接一个（或多个）网关 协议: ADVERTISE/JOIN 节点之间的父子关系 结构: 树状网络植根在网关节点上 Metrics 跳数计算 + 稳定（因为多数为静态） - 载荷不平衡 网关剩余容量 + 载荷平衡, 适用于拥塞 - 路由波动（动态） 路径剩余容量 + 处理无网关瓶颈 (1) (2) (3) 传输拥塞信道分配问题 110 40 30 30 20 60 70 40 40 30 在每个 mesh 节点上, 信道分配 实际链路载荷要匹配容量 传输拥塞信道分配解决 10 40 30 10 40 30 信道载荷 不平衡 10 40 30 信道载荷 平衡 传输拥塞信道分配解决 信道载荷 Metrics - 网络规模 可用信道聚合度 两者总量 解决 A B C D E