2014autumn无线网络课件第9章无线mesh网络

1、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(Wireless Mesh Network, WMN)无线网状网 和无线传感器网络一样，以移动Ad Hoc网络技术为基础的，是一种应用性的网络技术。Internet9.1.1 无线Mesh网络的起源应用需求：因特网无线接入“最后一公里”传统的基于基站的无线局域网有效延伸了因特网的覆盖范围，但是无法做到像蜂窝网络一样无处不在的信号覆盖，无法适应业务需求的增长蜂窝移动通信系统大大缓解了用户业务与系

2、统资源之间的矛盾，但只适用于人口稠密、有永久业务需求的用户。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InternetWMN与移动Ad Hoc网络、WLAN和WPAN的关系示意图 WMNWPAN9.1.2 无线Mesh网络的演进 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。 WMN

3、的演进 趋势移动Ad Hoc网络和WMN技术的发展，将与一些成熟的技术标准(如WLAN、WiMAX)相融合，从而构成大规模的可伸缩性无线网络 下一代蜂窝移动网络4G也不再是一种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。9.1.3 无线Mesh网络与其他无线网络的主要区别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。 与WLAN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W

4、R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。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。

5、(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

6、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路由准则和选择算法等方面，目前提出的特别适用于WMN的路由协议寥寥无几。(3)在WMN连接性和多路支持方面，每个节点链路连接度也是一个至关重要的问题，并非使用射频信道数越多，网络性能越好，射频信道数增加会带来设备开销和成本上升，同时可能会带来更多的干扰问题。 (4)在WMN带宽利用和资源分配算法方面，目前还没有提出非常有效的可用算法和协议，相关问题还有待研究。9.2 无线Mesh网络的结构9.2.1无

7、线Mesh网络结构Wireless Mesh Network组成：客户节点、Mesh路由器、网关节点结构的分类1.平面网络结构2.多级网络结构3.混合网络结构1 WMN平面结构 2 WMN分级结构 3 WMN混合结构 移动互联网节点激励机制9.3 无线Mesh网络MAC协议 在MAC协议上，WMN承袭了IEEE 802.11标准中的很多技术，特别是802.11s标准更是专门针对传统的802.11 MAC协议扩展成为支持网状结构的新的协议另外802.16 MAC协议也已支持网状结构。专门针对WMN设计的MAC协议，包括速率自适应多跳网MAC协议、多信道WMN MAC协议等。 9.4 无线Mesh

8、网络路由协议WMN是一种特殊的移动Ad Hoc网络，移动Ad Hoc网络的很多路由协议可以作为WMN路由协议的基础。例如，动态源路由(DSR)协议、基于目的序号距离矢量(DSDV)协议、按需距离矢量(AODV)协议、基于关联性的路由(ABR)协议和基于信号稳定性路由(SSR)协议等。最新的专门适用于WMN的路由协议，包括多径源路由(MSR)协议、多射频链路质量源路由(MR-LQSR)协议、可预测的无线路由(PWRP)协议、单收发器多信道路由(MCRP)协议等。 9.5 无线Mesh网络的应用WISP模式WISP即无线ISP，又可称为WLAN运营商。随着802.11b成为工业标准，运营商已经采用WLAN提供因特网的接入。WISP可以在公共场所(如机场、酒店、咖啡馆、茶馆等地方)架设自己的基站，提供无线上网的服务。用户使用移动终端设备(笔记本电脑、商务手机或PDA)可以在无线覆盖区域安全方便地获得高速因特网接入服务，速率最高可达1154Mb/s。 WISP模式的WMN9.5.2 因特网延伸模式无线(移动)因特网应用不仅包括那些移动性的应用，还包括传统的有线因特网应用，这是无线因特网加速发展的另一个推动因