第9章 无线Mesh网络课件.ppt

第9章 无线Mesh网络 内容提要 9.1 概述 9.2 无线Mesh网络的结构 9.3 无线Mesh网络MAC协议 9.4 无线Mesh网络路由协议 9.5 无线Mesh网络的应用模式 9.1 概述 无线Mesh网络(WMN，Wireless Mesh Network，又称无线网状网、无线网格网等) 和无线传感器网络一样，也是一种应用性的网络技术，仍然主要是以前面几章介绍的各种网络技术为基础的，特别是和移动Ad Hoc网络技术有着非常密切的联系。 9.1.1 无线Mesh网络的起源 WMN的出现是应用需求直接推动的结果。 传统的基于基站方案的无线通信系统是通过“最后一公里”的无线接入，无法适应业务需求的增长 。 蜂窝移动通信系统的出现，大大缓解了用户业务与系统资源之间的矛盾。但只适用于人口稠密、有永久用户业务需求的地区。 移动Ad Hoc网络技术一直在悄悄地与蜂窝移动通信技术平行发展；但在相当长的一段时期内并没有在民用通信领域得到很好的应用。 无线局域网有效延伸了因特网的覆盖范围，但是商业化进程在很多地区并不成功。技术上也无法做到像蜂窝网络一样无处不在的信号覆盖。 传统基站方案的无线通信系统 WMN技术应运而生 为了能够实现无线通信中无处不在的通信目标，需要基于移动Ad Hoc网络的技术基础，开发出一种完全适用于民用通信的无线多跳网络技术，WMN技术就随着这一需求而出现。 WMN结构示意图 WMN与移动Ad Hoc网络、WLAN和WBAN的关系示意图 9.1.2 移动Ad Hoc网络向无线Mesh网络的演进 移动Ad Hoc网络和WMN技术的发展始终与一些成熟的技术与标准(如WLAN、WiMAX)，从而构成大规模的可伸缩性无线网络 下一代无线网络(或4G无线网络)不再是一种全新的单一结构的网络技术，而是多种无线网络技术的融合，是一种多级网络形态。 移动Ad Hoc网络的演进 分级移动Ad Hoc网络 基于WLAN的移动Ad Hoc网络 WiMAX作为Wi-Fi Mesh拓扑的回程 WiMAX作为Mesh拓扑内回程 WiMAX作为客户端的接入网 趋 势 从移动Ad Hoc网络的发展历史及未来趋势可见，无线网络的多跳连接将成为下一代无线通信网络发展的必然趋势，可以为用户提供真正的无处不在的连接(Ubiquitous Connection)。 下一代无线网络在结构和技术上向Mesh结构演进是必然趋势。 9.1.3 无线Mesh网络与其他无线网络的主要区别 1．无线Mesh网络与蜂窝网络的主要区别 (1)可靠性提高，自愈性强。 (2)传输速率大大提高。 (3)投资成本降低。 (4)网络配置和维护简便快捷。 2.无线Mesh网络与WLAN(Wi-Fi)的主要区别 从拓扑结构上看，WLAN是典型的点对多点(P2MP，Point to Multiple Points)网络，而且采取单跳方式，因而数据不可转发。WMN可以通过WR对数据进行智能转发(需要对WLAN传统的AP功能进行扩展和改进) 从协议上看，WMN与移动Ad Hoc网络基本类似。WLAN的MAC协议完成的是本地业务的接入，而WMN则有两种可能，一种是本地业务的接入，另一种是其他节点业务的转发。对于路由协议，WLAN是静态的因特网路由协议十移动IP；但WMN则主要是动态的按需发现的路由协议，只具有较短暂的生命周期。 3.无线Mesh网络与移动Ad Hoc网的主要区别 (1) WMN由无线路由器构成的无线骨干网组成。该无线骨干网提供了大范围的信号覆盖与节点连接。移动Ad Hoc网络的节点都兼有独立路由和主机功能，节点地位平等，接通性是依赖端节点的平等合作实现的，健壮性比WMN差。 (2)WMN节点移动性低于移动Ad Hoc网络中的节点，所以WMN注重的是“无线”，而移动Ad Hoc网络更强调的是“移动”。 (3)从网络结构来看，WMN多为静态或弱移动的拓扑，而移动Ad Hoc网络多为随意移动(包括高速移动)的网络拓扑。 (4)WMN与移动Ad Hoc网络的业务模式不同，前者节点的主要业务是来往于因特网的业务,后者节点的主要业务是任意一对节点之间的业务流。 (5)从应用来看，WMN主要是因特网或宽带多媒体通信业务的接入，而移动Ad Hoc网络主要用于军事或其他专业通信。 9.1.4 无线Mesh网络的主要优缺点 优点: (1)可靠性大大增强。 (2)具有冲突保护机制。 (3)简化链路设计。 (4)网络的覆盖范围增大。 (5)组网灵活、维护方便。 (6)投资成本低、风险小。 缺点: (1) 对于不同射频信道的WMN的研究还处于试验研制阶段，性能改善总体来说还不太满意。 (2)在WMN路由准