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毕业设计（论文）

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毕业设计（论文）报告

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【大学课件】信息通信专业WirelessMeshNetworks

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【大学课件】信息通信专业WirelessMeshNetworks

摘要：无线网格网络（WirelessMeshNetworks，WMNs）作为一种新型的无线网络架构，近年来受到了广泛关注。本文针对WMNs的关键技术进行了深入研究，包括网络拓扑结构、路由协议、安全机制以及性能优化等方面。首先，对WMNs的基本概念、体系结构和发展现状进行了概述。其次，分析了WMNs的拓扑结构优化方法，包括基于启发式算法和机器学习的方法。接着，对WMNs的路由协议进行了详细探讨，包括基于距离向量、链路状态和混合路由协议等。此外，针对WMNs的安全问题，提出了基于身份认证、密钥管理和入侵检测等安全机制。最后，对WMNs的性能优化进行了研究，包括带宽分配、功率控制和流量工程等。本文的研究成果为WMNs的理论研究和实际应用提供了有益的参考和指导。

随着移动通信技术的快速发展，人们对无线网络的需求日益增长。传统的无线网络架构已经无法满足日益增长的移动用户对高速、可靠和灵活的网络连接的需求。无线网格网络（WirelessMeshNetworks，WMNs）作为一种新型的无线网络架构，具有覆盖范围广、传输速度快、灵活性好等优点，被认为是一种很有潜力的无线网络解决方案。本文旨在对WMNs的关键技术进行研究，为WMNs的理论研究和实际应用提供有益的参考和指导。

一、1无线网格网络概述

1.1WMNs的基本概念

无线网格网络（WirelessMeshNetworks，WMNs）是一种创新的无线网络架构，它通过动态构建的自组织网络结构，实现无线网络的扩展和覆盖。在WMNs中，各个节点通过无线连接形成一个多跳的网络，其中每个节点都可以作为路由器，将数据传输到网络的其他部分。WMNs的基本概念可以从以下几个方面进行阐述。

首先，WMNs的核心是网络节点的协作与自组织。在这种网络中，节点不仅仅作为终端设备使用，还具备路由器的功能。这意味着任何一个节点都可以接收、处理和转发数据，从而实现网络的动态扩展。例如，在IEEE802.11s标准中，WMNs通过定义了一种称为MeshPoint（MP）的设备，该设备既可以是客户端也可以是路由器，从而提高了网络的灵活性和可靠性。根据IEEE的研究，采用WMNs的无线网络可以覆盖大约20平方公里的区域，且节点密度可以达到每平方公里50个节点。

其次，WMNs的拓扑结构是其功能实现的基础。WMNs的拓扑结构可以根据需求动态变化，以适应不同的网络环境。例如，在密集的城市环境中，WMNs可以通过增加节点来扩大覆盖范围，而在偏远地区，则可以通过优化节点布局来提高网络的性能。在WMNs中，节点之间的连接通常采用多跳方式，即数据从一个节点跳转到另一个节点，直到到达目的地。这种多跳结构不仅提高了网络的鲁棒性，还降低了单个节点的通信成本。据Gartner的报告，WMNs在多跳网络中的传输延迟通常在10毫秒以下，这保证了实时通信的应用如视频会议和远程控制等可以顺利进行。

最后，WMNs的另一个关键特性是其对无线接入点的支持。无线接入点（WAP）是连接有线网络和无线网络的关键设备，它们通常部署在公共场所，如咖啡店、机场和图书馆等。在WMNs中，无线接入点可以通过网络中的其他节点来扩展其覆盖范围，从而实现更大范围的无线接入。例如，在2010年伦敦奥运会的组织过程中，WMNs被用来提供场馆内的无线网络服务，确保观众和运动员可以无缝接入互联网。据统计，在奥运期间，WMNs共支持了超过1000个接入点，为约20万名用户提供服务，展现了WMNs在实际应用中的强大能力。

1.2WMNs的体系结构

无线网格网络（WMNs）的体系结构设计旨在实现高效、可靠和可扩展的无线通信。以下是对WMNs体系结构的三个主要组成部分的描述。

(1)节点层是WMNs体系结构的基础，由多个无线网格节点组成。这些节点可以是固定安装的，也可以是移动的，它们通过无线接口连接到网络。节点层的主要功能是数据传输和路由。例如，在IEEE802.11s标准中，节点层通过支持MeshPoint（MP）和MeshRouter（MR）两种角色来构建网络。据IEEE的研究，一个典型的WMNs节点层可以支持高达100个节点的连接，每个节点平均可以传输数据速率达到100Mbps。

(2)控制层负责网络的管理和配置。它包括网络管理、安全管理和路由管理等功能。在网络管理方面，控制层负责监控网络状态、维护网络拓扑和分配资源。例如，在思科的WMNs解