無線Mesh網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

摘 要 作為一種新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無線Mesh網(wǎng)（WMN）引入了WLAN與ad-hoc網(wǎng)絡(luò)兩者的長處，在很大程度上解決了網(wǎng)絡(luò)資源受限與覆蓋面積等方面的困境，其方便進(jìn)行架設(shè)、傳輸率相對較高、強(qiáng)大的容錯性能、覆蓋區(qū)域相對較好等長處，使其為業(yè)界人士所普遍贊同的一個組網(wǎng)技術(shù)。但其自身所具有的特征為業(yè)界人士開發(fā)工作也帶來非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。雖然現(xiàn)階段的探討已有了非常明顯的成效，然而其中依舊具有一系列問題，其中涉及到每一層協(xié)議的修改、安全性等問題。

關(guān)鍵詞 無線Mesh網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)資源；組網(wǎng)技術(shù)；嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0045-01

作為一種新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無線Mesh網(wǎng)（WMN）為有效滿足特定的商業(yè)需求產(chǎn)生的，其中引入了WLAN與ad-hoc網(wǎng)絡(luò)兩者的長處，在很大程度上解決了網(wǎng)絡(luò)資源受限與覆蓋面積等方面的困境，為廣大用戶提供了與無線“最后一英里”相似的網(wǎng)絡(luò)接入平臺。其應(yīng)用大體上涉及到戰(zhàn)場通信、公共緊急通信、WMAN等諸多領(lǐng)域。其具有諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，例如非常方便進(jìn)行架設(shè)、傳輸率相對較高、強(qiáng)大的容錯性能、覆蓋區(qū)域相對較好等，恰恰是由于其所具有的這一系列長處，使其成為業(yè)界人士所普遍贊同的一個組網(wǎng)技術(shù)。

1 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

對于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)來說，其和傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)以及方法具有一定的差異，它屬于動態(tài)的自配置、自組織網(wǎng)絡(luò)。其內(nèi)部節(jié)點(diǎn)自動實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的建立。在很大程度上方便了終端用戶，具體來說，該種技術(shù)手段在前期投入經(jīng)費(fèi)有所減少，網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域與管理等方面都得到很大的改進(jìn)。另一方面，因其能夠與諸多類型的無線技術(shù)兼容，正是由于這個原因，在很大程度上提高了網(wǎng)絡(luò)的帶寬。同時，用戶能夠利用諸多類型的網(wǎng)絡(luò)方法與WMN進(jìn)行連接，非常便捷。

2 無線Mesh網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

其自身所具有的特征為業(yè)界人士開發(fā)工作帶來非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。雖然現(xiàn)階段的探討已有了非常明顯的成效，然而其中依舊具有一系列問題，其中涉及到每一層協(xié)議的改、安全性等問題，接下來筆者將對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。

2.1 無線電射頻技術(shù)

為使WMN的信道容量提升，隨著業(yè)界各種理論技術(shù)的不斷發(fā)展，一系列相關(guān)設(shè)計方案不斷被提出：我們所熟知的有定向與智能天線[1，2]、多進(jìn)多出系統(tǒng)[3，4]等諸多方面。各種較為高級的無線電技術(shù)手段能夠引入到開發(fā)設(shè)計工作之中，利用其實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可靠性與性能等方面的提升，然而，因它具繁瑣程度相對較高，同時需要投入相對較高的費(fèi)用，最終造成不能在商業(yè)領(lǐng)域獲得普及。

2.2 MAC層多址訪問機(jī)制

多址技術(shù)需應(yīng)對問題即需探討怎樣充分發(fā)揮有限的帶寬資源的作用，在充分確保若干用戶高效通信的基礎(chǔ)上，最大程度上縮減系統(tǒng)的成本消耗。當(dāng)前的MAC機(jī)制大部分主要是面向單跳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行開發(fā)的，因此對于WMN等多跳網(wǎng)絡(luò)不太適用。

2.3 Mesh路由協(xié)議

與ad-hoc多跳網(wǎng)絡(luò)存在著一定的差異，WMN為混合型多層架構(gòu)，其Mesh骨干網(wǎng)的節(jié)能性與移動性需求明顯減少。恰恰是由于這一個原因，開發(fā)WMN路由協(xié)議過程中所需關(guān)注的問題產(chǎn)生改變。例可在一定程度上提高骨干網(wǎng)能耗，減小協(xié)議繁瑣程度，從而使得網(wǎng)絡(luò)性能明顯提升；也可以構(gòu)建先驗式路由表，縮減整個系統(tǒng)的成本，并縮提高節(jié)點(diǎn)的尋址速度。

2.4 帶寬與QoS服務(wù)支持

一般來說，對于WMN來說，其具有非常大的節(jié)點(diǎn)數(shù)量與覆蓋范圍，這使服務(wù)質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)容量均面臨非常嚴(yán)峻的考驗。開發(fā)網(wǎng)絡(luò)過程中，一方面需要注重傳統(tǒng)的端到端延遲與網(wǎng)絡(luò)吞吐量，另一方面一定要注重相對較多的性能指標(biāo)。

2.5 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性與兼容性

分析WMN開發(fā)主旨就能夠發(fā)現(xiàn)，其需將訪問接口提供給各種網(wǎng)絡(luò)。鑒于這一個原因，對于WMN來說，其應(yīng)當(dāng)能夠?qū)鹘y(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)兼容，另一方面Mesh路由節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)能夠和別的無線網(wǎng)絡(luò)的彼此操作。而對于擴(kuò)展性來說，其一定要可以處理大型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌诖嘶A(chǔ)上，可以最大限度上減小網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行負(fù)荷。

2.6 網(wǎng)絡(luò)安全

WMN和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)大致相同，其也受到諸多網(wǎng)絡(luò)攻擊的危險，同時因其能夠兼容異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，使得其安全性變得愈發(fā)加劇。雖然現(xiàn)階段ad-hoc網(wǎng)與WLAN里面已經(jīng)退出一系列的解決措施，然而它們無法滿足WMN的要求，同時具有相對較低的性能。

2.7 移動性

對于WMN來說，網(wǎng)絡(luò)的長處是無線終端的移動性。其所需要解決的一個關(guān)鍵問題是大規(guī)模的終端接入與漫游操作。一定要開發(fā)高級的組網(wǎng)方法與物理層，通過這種方式滿足用戶的急劇變化這一問題的需求。除此之外，應(yīng)當(dāng)引入低延遲切換和位置管理算法，通過這種方法在很大程度上使其在移動時的服務(wù)質(zhì)量得到提升。

3 總結(jié)

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種動態(tài)的自配置、自組織網(wǎng)絡(luò)。其內(nèi)部節(jié)點(diǎn)自動實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的建立。在很大程度上方便了終端用戶，具體來說，該種技術(shù)手段在前期投入經(jīng)費(fèi)比較少，網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域與管理等方面都得到很大的改進(jìn)。另一方面，因其能夠與諸多類型的無線技術(shù)兼容，這樣在很大程度上又提高了網(wǎng)絡(luò)的帶寬。同時，用戶能夠利用諸多類型的網(wǎng)絡(luò)方法與WMN進(jìn)行連接，非常便捷。但是其關(guān)鍵技術(shù)仍需投入大量的研發(fā)精力進(jìn)行突破，例如無線射頻技術(shù)因它具繁瑣程度相對較高，同時需要投入相對較高的費(fèi)用，最終造成不能在商業(yè)領(lǐng)域獲得普及，還有比如MAC層多址訪問機(jī)制，其非常突出的一個問題就是怎樣向前兼容。

參考文獻(xiàn)

[1]郭達(dá)，張勇，彭曉川.無線網(wǎng)狀網(wǎng)：架構(gòu)、協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[2]楊凱.無線Mesh網(wǎng)絡(luò)高性能路由協(xié)議研究[D].西安電子科技大學(xué)，2011.

[3]易燕，李強(qiáng)，劉波，等.無線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與協(xié)議[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[4]Hauser J，Baker D and Steven W C. Draft PAR for IEEE 802.11 ESS Mesh.IEEEDocument Number：IEEE 802.11-03/759r2.

作者簡介

陳彥（1975-）男，漢族，工程師，畢業(yè)于浙江大學(xué)材料系熱加工工藝及設(shè)備專業(yè)，現(xiàn)就職于云南禹科實業(yè)有限公司，主要從事計算信息技術(shù)研究。endprint