无线网状网络.ppt

无线网状网络 Wireless Mesh Network（WMN） 无线用户接入因特网的途径 蜂窝移动通信网络 通过2G的GPSR技术或3G网络 覆盖范围广 建立基站的代价高，用户上网费用高，带宽低 无线局域网（802.11） 带宽高，组网成本低 覆盖范围小 无线用户接入因特网的途径（续） 宽带无线网络WiMax 无线用户接入因特网的途径（续） 无线网状网在自组网基础上发展起来，希望结合移动通信网和无线局域网的优点。 无线网状网利用无线mesh路由器建立大范围无线骨干，为各种有线与无线用户提供多跳无线接入，被认为是下一代无线网络的关键技术。 WMN可能的应用包括无线宽带服务、社区网络、实时监视系统、高速城域网等。 1. 无线网状网的组成 Mesh路由器： 具备mesh组网能力，相互之间通过无线链路形成多跳网状网络，构成mesh骨干。 具备作为网关/网桥的路由能力，允许其它网络接入。 Mesh客户： 可直接接入mesh路由器，mesh客户之间也可通过无线链路形成多跳网状网络。 硬件平台和软件比mesh路由器简单得多。 2. 无线网状网络的结构类型[1] 架构/骨干式（Infrastructure/backbone WMN） 无线mesh网络的结构类型（续） 对等式WMN 无线mesh网络的结构类型（续） 混合式WMN WMN的特性（混合式） 虽说是一种多跳无线网络，但有一个无线骨干，通过无线骨干很容易支持终端节点的移动。 Mesh路由器较少移动且专门执行路由与配置功能，大大减轻了mesh客户与其它终端节点的负担。 可集成包括有线网络和无线网络在内的异构网络，支持多种类型网络接入。 mesh路由器通常不移动且有持久的电源供应，mesh客户则一般是移动的且由电池供电。 WMN并不是独立运行的，需要与其它无线网络相兼容和互操作。 3. 一个架构式mesh网络的实例— MeshCluster[2] 中继节点： 中继接口：构造mesh主干； 接入接口：允许mesh客户接入； 网关节点： 中继接口：构造mesh主干； 因特网回程接口：接入因特网。 AODV-ST路由协议 AODV-spanning tree是一种混合路由协议： 采用主动策略维护中继节点到每个网关节点的最佳路由，减小中继节点和网关节点之间的路由发现延迟； 采用按需路由发现策略建立中继节点之间的路由。 4. WMN的关键设计要素[1] 无线技术 有向和智能天线、MIMO系统、多射频/多信道系统、可重配置无线电、认知无线电、软件无线电等。 高层协议需要进行革命性的设计，尤其是MAC层和路由协议。 可扩放性 从MAC层到应用层的所有协议都必须是可扩放的。 网状连接 拓扑认知的MAC和路由协议可极大提高网络性能。 WMN的关键设计要素（续） 宽带和QoS 必须考虑延迟抖动、集合吞吐量、每节点吞吐量、丢包率等更多性能参数。 安全 针对无线局域网提出的安全方案不能适用于WMN。 易于使用 所设计的协议必须使得网络尽可能自治，要开发有效的网络管理工具。 兼容性和互操作性 mesh路由器应能够集成异构无线网络。 5. 研究现状及挑战[1] 网络容量的理论研究 通信协议栈 网络管理 安全 跨层设计 5.1 网络容量的理论研究 [3]研究了无线自组网容量的理论上界和下界，据此给出了提高自组网容量的指导性方针。 [3]的分析方法推动了无线网络容量的研究，但存在两个缺点： 采用的模型较为简单，没有考虑网络协议的影响; 网络容量的理论边界是基于渐近分析得到的，不能反映出给定规模网络的确切容量。 分析结果能否应用于WMN还有待研究。 5.2 通信协议栈—物理层 先进的物理层技术 利用不同调制技术与编码速率的组合支持多传输速率，从而可为上层应用提供自适应容错能力。 支持高速传输的正交频分多路复用（OFDM）技术和超宽带（UWB）技术。 提高信道容量和信道可靠性的多天线系统，如天线分集、智能天线、多输入多输出（MIMO）系统等。 可获得更高频谱利用率和可行频率规划的频率捷变无线电（frequency-agile radios）或认知无线电（cognitive radios），这些技术可动态捕获未占用的频谱。 物理层的开放问题 还需要除OFDM和UWB之外的新的宽带传输技术； 多天线系统的复杂性和代价还太高，无法被大规模商业化； 认知无线电技术还在发展初期； 允许高层协议访问或控制的物理层组件，软件无线电应是一种很有前景的技术。 通信协议栈—MAC层 WMN与经典无线网络MAC层的主要差异在于多跳通信、多点-多点通信。 WMN的MAC层协议可工作在单信道或同时工作在多个信道上。 WMN的MAC