目前,無線網(wǎng)絡技術(shù)越來越受到人們的重視,其中,一種新型的寬帶無線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)——無線Mesh網(wǎng)絡(WMN)正成為無線網(wǎng)絡研究中的一個熱點。WMN是移動AdHoc網(wǎng)絡(MANET)的一種特殊形態(tài),是一種新型的寬帶無線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),它被看成是無線局域網(wǎng)和AdHoc網(wǎng)絡的融合,并兼具兩者的優(yōu)勢。有關(guān)無線Mesh網(wǎng)絡的標準散見于802.11s、802.15.1/2/3/4、802.16d等標準草案中。目前國際標準化組織,特別是IEEE正致力于與學術(shù)界共同推動無線Mesh網(wǎng)絡的標準化工作,考慮在802.20、802.15.5等標準中引入Mesh組網(wǎng)技術(shù)。
使用WMN技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡,其拓撲結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)格狀。在WMN中包括兩種類型的節(jié)點:無線Mesh路由器和無線Mesh終端用戶,其網(wǎng)絡主干由呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布的路由器連接而成。
WMN有兩種典型的實現(xiàn)模式:基礎(chǔ)設(shè)施Mesh模式和終端用戶Mesh模式。在基礎(chǔ)設(shè)施Mesh模式中,在Internet接入點(IAP)和終端用戶之間可形成無線的回路。在終端用戶Mesh模式中,終端用戶通過無線信道的連接形成一個點到點的網(wǎng)絡。終端設(shè)備在不需要其他基礎(chǔ)設(shè)施的條件下可獨立運行,它可支持移動終端較高速地移動,快速形成寬帶網(wǎng)絡。
WMN與移動AdHoc網(wǎng)絡的區(qū)別主要表現(xiàn)在兩方面:一是組網(wǎng)方式不同。移動AdHoc網(wǎng)絡是扁平結(jié)構(gòu),而WMN是分層和等級結(jié)構(gòu),在每層內(nèi)部形成多個小Ad-Hoc網(wǎng)絡,不同層之間通過無線互連起來,做到集中控制管理和自由動態(tài)組網(wǎng)有機結(jié)合。二是它們解決的問題不同。移動AdHoc網(wǎng)絡設(shè)計的目的是為了實現(xiàn)用戶移動設(shè)備之間的對等通信,如在突發(fā)情況下快速布置網(wǎng)絡,而WMN看重的是為用戶終端提供無線接入,如與3G、WiMAX的用戶進行無線寬帶接入。
WMN設(shè)計中的一個關(guān)鍵問題是,開發(fā)能夠在兩個節(jié)點之間提供高質(zhì)量、高效率通信的路由協(xié)議。由于其網(wǎng)絡節(jié)點的移動性使得網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)不斷變化,傳統(tǒng)的In-ternet路由協(xié)議無法適應這些特性,需要有專門的、應用于無線Mesh網(wǎng)絡的路由協(xié)議。在路由協(xié)議設(shè)計時,要考慮以下幾方面:
選擇合理的路徑算法。在選擇路徑時,不能只考慮最小跳數(shù),還應該綜合考慮網(wǎng)絡的連接質(zhì)量和往返時延等因素。
確保對連接失敗的可容錯性。WMN的目標之一就是在出現(xiàn)連接失敗時,確保網(wǎng)絡的健壯性。如果一個連接失敗了,路由協(xié)議必須很快選出另外一條路徑,以避免出現(xiàn)服務中斷。
實現(xiàn)網(wǎng)絡負載平衡。采用WMN的另一個目的是實現(xiàn)用戶對資源的共享。當WMN中的某一部分出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁塞時,新的數(shù)據(jù)應該選擇流量較小的路徑。
能夠同時滿足不同類型節(jié)點的需求。在設(shè)計WMN路由協(xié)議時,要充分考慮路由器和終端用戶兩種節(jié)點的差異,分別滿足他們的需求。
如果僅考慮提高某一層面協(xié)議的性能,那么效果不明顯。目前,WMN發(fā)展的趨勢是跨層設(shè)計,即同時考慮多個層面間的影響。WMN的跨層設(shè)計要求打破傳統(tǒng)的OSI/RM參考模型中嚴格分層的束縛,針對各層相關(guān)模塊/協(xié)議的不同狀態(tài)和要求,利用層與層之間的相互依賴和影響,對網(wǎng)絡性能進行整體優(yōu)化。具體來說,跨層設(shè)計就是充分、合理利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源,達到系統(tǒng)總吞吐量的最大化、總傳輸功率的最小化、QoS的最優(yōu)化等最終目的。
WMN技術(shù)可以應用于軍事指揮通信網(wǎng)、無線城域網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡、無線局域網(wǎng)等網(wǎng)絡的“最后一公里”。同時,WMN的構(gòu)建涉及移動通信、計算機網(wǎng)絡和微電子技術(shù)等多領(lǐng)域,備受廣大運營商、設(shè)備供應商以及無線增值業(yè)務集成商的關(guān)注。但是,目前WMN技術(shù)還面臨著一些挑戰(zhàn)。
從無線技術(shù)上來看,移動用戶節(jié)點間的協(xié)作通信、共用頻譜資源等應用需求會帶來不同無線技術(shù)間的融合和互操作性問題;從WMN技術(shù)的標準化道路方面來看,是否考慮將現(xiàn)有的其他無線網(wǎng)絡技術(shù)標準融入到WMN技術(shù)中,還有很多不確定因素;從應用的角度來看,該技術(shù)還沒有被社會各界廣泛認知。今后,WMN技術(shù)的主要研究方向是解決挑戰(zhàn)問題。未來,WMN必將為無線寬帶應用帶來重大變革。