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无线网状网组网技术及实验研究(图) 4-30

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    融合多种无线网络的WMN的网络结构如图2所示,网络中的核心设备为Mesh路由器,构成了拓扑结构动态可变的核心网。Mesh路由器配置了多种无线传输标准的接口设备,实现各种无线网络的互联,包括蜂窝网、WiMAX网络、WLAN、移动自组织(Ad hoc)网络以及无线传感器网络。采用各种无线传输技术的用户终端,无论何时何地都可以通过某种无线接入网与核心网相连。WMN的配置和维护成本比传统的有线方式更有优势,可作为未来泛在异构网络的一种实现方式[2-5]。

无线网状网组网技术及实验研究

    2  WMN的组网技术

    无线网络的带宽有限,复杂的时变信道特性以及开放的通信环境,导致节点的信号互相干扰,要提供保证服务质量的服务,必须采用有效的网络管理和组网技术,提高链路容量和网络传输效率。WMN的组网技术包含了几个主要的方面:网络配置和部署,功率控制,移动性管理和接入控制,以及路由协议设计等。

    2.1网络配置和部署

    为了使WMN具备良好的可扩展性、容错性、自调节能力,大的覆盖范围和网络容量,需要对网络配置和部署进行研究。

    首先,需要对移动性较弱,组成骨干网的Mesh路由器的部署位置进行规划,一方面在保证不出现无线信号覆盖盲区的前提下,需要的Mesh路由器需要量尽可能地低以降低成本;另一方面,在热点区域,提供多条路径以增加用户接入数。可以结合多入多出(MIMO)和方向性天线技术等来进一步提高网络传输能力。

    Mesh路由器能提供各种异构网络的接入服务,因此,如何分配Mesh路由器的多个无线接口以保证各个网络之间的连通性,是WMN应该解决的问题。此外,在WMN中,采用多信道的方法可以用来增加网络的吞吐量,但在无线多跳的环境下,多信道的通信方式也面临更多的亟待解决的问题:文献[6]中提到多信道WMN在信道间分布式业务分配,信道协调使用及广播支持等方面存在着问题,并对多信道有关协议进行了设计和实现。

    2.2功率控制

    在WMN中,对Mesh路由器虽然没有能量限制,但也需要功率控制,目的是保证WMN的连通性,控制网络干扰,提高频率复用率。适当的传输功率可以减小无线信道信号间干扰,提高频谱复用效率。

    与Mesh路由器不同,Mesh客户端一般是移动节点,节点的能量有限。因此,设计网络协议需要考虑功率的有效性。比如,一些Mesh客户端可能是IP电话或者是一个传感器,因此,功率效率是要考虑的一个因素。对于一些WMN应用,实现功率控制将优化网络的连接性,提高网络性能。

    2.3移动性管理和接入控制

    WMN移动性管理包含两方面的含义:位置管理和移动切换管理。位置管理主要用于解决位置注册,而移动切换管理包括切换初始化,建立新连接??无缝连接服务。在蜂窝网中,移动性管理由基站,移动交换中心和位置数据库进行集中式管理;而在Ad hoc网络中,移动性管理与路由协议紧密结合,可看作是一种分布式的方案。WMN因同时具有多跳和移动性低的特点,其移动性管理需要充分结合上述两种网络的移动性管理技术。

    接入控制是指保证用户使用各种无线传输技术,均可以有效接入WMN;尤其是在局部热点地区,当节点数量较多、负载较重的情况下,如何控制新节点的接入来保证已接入节点的服务质量。

    2.4路由协议设计

    WMN采用多跳中继实现网络接入,这使得路由协议设计可以参考Ad hoc网络的路由协议设计方法。但与之相比,两者还存在差别。一方面,Ad hoc网络由AP、Mesh路由器、网关等构成的,节点的移动性相对较弱;另一方面,WMN中的大部分数据业务都是用户节点发送给网关节点,而Ad hoc网络主要提供节点到节点之间的业务传输模式,此外,在功耗限制方面要求相对较弱。

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