【2017年整理】网状网关键技术探讨.docVIP

随着技术的发展和社会的进步，无线网络正在快速发展，与此同时，用户对带宽和传输的可靠性要求越来越高，传统的基于星形的“点到点”或“点到多点”单跳无线技术表现出通信距离短、要求直视、存在盲区以及链路带宽随着距离增加而降低等固有的局限性。无线网状网是指大量终端通过无线连成网状结构，各节点通过路由交换数据，是一种低功率的多级跳点系统。与传统的点到点网络相比，网状网技术表现出明显的优势，如：每个节点所需的功率大大降低，总数据容量和网络带宽较宽，且具备冗余路径，因此，网状网正成为无线网络的研究热点。目前，可以作为网状网的物理层关键技术有IEEE802.11b/a/g、ZigBee和UWB技术，网状网和UWB这两种技术有最终融合的趋势。网状网技术在家庭、社区、企业和学校具有良好的应用前景。 无线网状网的物理层关键技术要求： ·网状网节点收发器的功耗足够低。网状网是多跳系统，传输距离近，节点数量多，整个网络功耗要控制在一数量以下，其节点收发器功耗必须足够低。 ·组网能力强，网络容量大。由于网状网节点数量众多，要形成网状拓扑结构，节点设备必须具备相当的组网能力。 ·组网成本低。一种技术是否具有良好的应用前景，成本高低是能否被客户和市场接受的重要因素。 ·在家庭娱乐场所应用时还要求有较高的数据传输数率，以支持多媒体数据流的传输。 网状网关键技术 1.基于IEEE802.11b/a/g的网状网技术 802.11b工作于2.4GHz的工业、科学、医疗（ISM）公共频段，物理层支持5.5Mbit/s和11Mbit/s两个新速率。802.11b的传输速率可因环境干扰或传输距离而变化，在11Mbit/s、5.5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s之间切换，由于价格相对低廉（目前在一个器具上增加802.11b网卡大约需要15美元）802.11b产品已经被广泛地投入市场，并在许多实际工作场所运行。802.11b工作于5GHz频带，物理层速率可达54Mbit/s，802.11a采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术，支持语音、数据、图像业务；一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。802.11g也工作于2.4GHz频带，无线网络传输速率可达54Mbit/s，比现在通用的802.11b要快出5倍，并且与802.11b完全兼容。由于通常有多个用户同时通过一个点接入，带宽被多个用户分享，而且，实际使用时存在大量的环境噪声，在用户密度较高时还存在用户与用户之间的干扰，移动环境下其实际数据传输速率往往下降很多（例如802.11b的连接速度一般可降到只有几百kbit/s），市场上现有基于IEEE802.11的网状网产品可获通信速率为500kbit/s到6Mbit/s。 使用基于IEEE802.11a/b/g的网状网技术的优势在于传输数率较高，传输距离远，其产品能够与现有的无线网（WLAN）产品兼容，符合客户使用习惯，市场容易开拓。其缺点在于产品功耗较大，价格较高，相邻频道存在相互干扰，整个网络的容量有限，802.11b速率太慢，不适合传输视频数据；54Mbit/s速率的802.11a标准可以处理视频数据，但费用昂贵，功耗大，组网成本高，协议开销大，需要接入点；此外基于IEEE802.11的产品还没有形成标准的规格，其使用场所局限于电力充足或取电方便的环境。 基于IEEE802.11b/a/g的网状网产品规格方面，IEEE802LAN/MAN标准委员会全体会议于2004年3月14日～19日在美国佛罗里达州奥伦多市召开，并作出决定，把负责标准制订工作的“MES Working Group”升级为正式任务组IEEE802.11s Mesh Networking，简称IEEE802.11s。今后将由该任务组负责制订IEEE802.11网状网功能的标准规格。 2.基于ZigBee的网状网技术 一直以来，低成本、低速率、低功耗的无线传输技术在很多领域有极大的需求。ZigBee正是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率（ZigBee的峰值数率为250kbit/s）、低成本的无线传输技术，它是一种介于无线标记和蓝牙之间的技术提案。ZigBee是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。IEEE802.15.4仅处理低级MAC层和物理层协议，ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255个节点。而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。ZigBee 工作于868MHz、915MHz或2.4GHz，（其中2.4GHz是一个开放的频率），