計算機網(wǎng)絡(luò)與通信論文

1、計算機網(wǎng)絡(luò)與通信論文無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)摘要：無線網(wǎng)格式網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Network:)是移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的一 種特殊形態(tài)，它的早期研究均源于移動 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究與開發(fā)。它是一種高 容量高速率的分布式網(wǎng)絡(luò)，不同于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)，可以看成是一種WLAN和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的融合，且發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢，作為一種可以解決最后一公里救頸問題的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本文詳細介紹了無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的概述、研究歷史與現(xiàn)狀、 研究成果及應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類、關(guān)鍵技術(shù)、未來發(fā)展趨勢、存在問題、個人學(xué) 習(xí)的體會。關(guān)鍵字：無線網(wǎng)格網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類；關(guān)鍵技術(shù)；存在問題Wireless mesh networkA

2、bstract：Wireless network is a special form of mobile Hoc Ad network, which is based on the research and development of mobile Hoc Ad network.It is a kind of distributed network with high capacity and high speed, different from the traditional wireless network, it can be regarded as a kind of WLAN an

3、d Hoc Ad network, which has the advantages of both, as a new type of network structure which can solve the problem of last mile bottleneck. This paper introduces the overview of wireless mesh network, research history and current situation, research results and application, network structure classif

4、ication, key technology, future development trend, existing problems and personal learning experience.Keyword：Wireless mesh network;Network structure classification;key technology; existing problems第1頁共1頁計算機網(wǎng)絡(luò)與通信論文目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第1章前言4 HYPERLINK l bookmark6

5、 o Current Document 第2章 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的背景與研究現(xiàn)狀 4 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 無線網(wǎng)格網(wǎng)的概念 4 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀分析5、物理層5、媒體訪問控制層（MAC協(xié)、議5、網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議5、傳輸層協(xié)議 5、應(yīng)用層協(xié)議5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的研究成果及應(yīng)用 6 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第3章無

6、線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)與結(jié)構(gòu)分類 6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 、無線網(wǎng)格網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 6、正交分割多址接入（QDMA）技術(shù)6、隱藏終端問題處理技術(shù) 6、功率控制技術(shù)7、路由技術(shù)7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 、無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)7、客戶Mesh網(wǎng)絡(luò)（平面結(jié)構(gòu)） 7、骨干Mesh網(wǎng)絡(luò)（多級結(jié)構(gòu)）7、混合Mesh網(wǎng)絡(luò)（混合網(wǎng)絡(luò)）8 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第4章無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢和不足 9 HYPERLINK l bookm

7、ark22 o Current Document 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展趨勢9 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的存在問題9、通信延遲9、安全性9、互操縱性9 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第5章個人心得體會10 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 參考文獻10第2頁共2頁計算機網(wǎng)絡(luò)與通信論文第1章前言隨著信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展， 與此同時，用戶對帶寬和傳輸?shù)目煽啃?要求越來越高，傳統(tǒng)的基于星型的“點到點”或“點到多點”的單跳

8、無線技術(shù)表 現(xiàn)出通信距離短、要求直視、存在盲區(qū)以及鏈路帶寬隨著距離增加而降低等固有 的局限性。于是，人們提出了一種新型的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無線網(wǎng)格網(wǎng)（WMN）它克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不足。無線網(wǎng)格網(wǎng)（WMN是一種新型的無線寬帶接入網(wǎng)絡(luò) ,它融合了無線局域網(wǎng) （Wireless LAN,WLAN）和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢,是一種大容量、高速率、覆蓋范圍 廣的網(wǎng)絡(luò)，成為寬帶接入的一種有效手段。第2章 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的背景與研究現(xiàn)狀無線網(wǎng)格網(wǎng)的概念網(wǎng)格式網(wǎng)絡(luò)是一個點對點對點，或?qū)Φ赛c對對等點的系統(tǒng)，也就是一個由具 有重復(fù)接/發(fā)功能的節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)。每個節(jié)點都能接收/傳送數(shù)據(jù)，也和路由器 一樣，將數(shù)據(jù)傳給它的鄰

9、接點。通過中繼處理，數(shù)據(jù)包用可靠的通信鏈路，貫穿 中間的各節(jié)點，抵達指定目標。今天的網(wǎng)格式無線局域網(wǎng)主要使用基于 802.11a/b/g的標準以及802.15.4 的Zigbee射頻技術(shù)。網(wǎng)格的使用可以幫助各企業(yè)迅速地建立起新的無線網(wǎng)，或 在不需要線連基站的條件下，擴展現(xiàn)有的 WLANs因為它們可以為數(shù)據(jù)傳輸選擇 最佳的路徑。止匕外，工業(yè)用戶還能用嵌入的無線網(wǎng)格，迅速建立起傳感器和控制 器的網(wǎng)絡(luò)，進行工業(yè)管理和運輸管理。無線網(wǎng)格是一個新興的領(lǐng)域，它將改變當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)世界的現(xiàn)狀，同時能夠為億 萬人民提供新的機遇，不僅對于軟件企業(yè)有意義，跟終端用戶更是有著密切的關(guān) 系。社區(qū)網(wǎng)是一種無線網(wǎng)格，可以被看作

10、是無線網(wǎng)格的一部分。 社區(qū)網(wǎng)與無線網(wǎng) 格有許多共同的問題，也有它的特殊點。第3頁共3頁計算機網(wǎng)絡(luò)與通信論文無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀分析2004年1月，IEEE802.11 Working Group正式專門成立了網(wǎng)格研究組(Mesh Study Group ),同年3月又成立了網(wǎng)格任務(wù)組(Mesh Task Group),標志著 WMN 技術(shù)正式邁上了廣泛標準化道路。另外，其他標準如802.15.3a、802.15.4和專 用短程通信(Dedicated Short Range Communications, DSRC)也開始探索如何通過網(wǎng)格嵌入式設(shè)備來改進其現(xiàn)有技術(shù)，IEEE802.16已經(jīng)將

11、網(wǎng)格技術(shù)納入其 MAC 層協(xié)議標準中。物理層WM和物理層開放性問題包括發(fā)展新無線電來提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，例如UW物理層。新無線電技術(shù)的發(fā)展能提供高物理層容量，在干擾嚴重的情況下也能工作，并具有靈活應(yīng)用無限頻譜的能力。媒體訪問控制層(MAC協(xié)議主要是解決隱藏終端和提高接入能力等問題，如MACAWS控制信道和數(shù)據(jù) 信道分裂的雙信道方案和基于定向天線的 MAO議等。無線mesh網(wǎng)絡(luò)MACJ、議 尚有待研究的問題有：可擴展MAC*議的設(shè)計、MAO理層跨層設(shè)計以及 MAC 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合等。網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)層，路由方面最重要的是設(shè)計新的路由判據(jù)以獲得高吞吐量和可擴展 性。有待解決的問題包括：路由協(xié)

12、議的可擴展性、更好的性能判據(jù)、路由MAC夸層設(shè)計以及高效的mesh路由等。傳輸層協(xié)議傳輸層中最大難題是 WM沖的傳輸協(xié)議的性能。在 WMIffi傳輸層，TCP的吞 吐量很小，為了提高WMINJ TCP性能，需要能夠提高吞吐量的方法。因此需要采 取類似于外部連接失效通知之類的機制。應(yīng)用層協(xié)議WM種最普遍白應(yīng)用是Internet 接入服務(wù)，WMN!要支持站點對Internet 的訪問和WMNJ站點之間的通信。第4頁共4頁計算機網(wǎng)絡(luò)與通信論文無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的研究成果及應(yīng)用無線網(wǎng)格網(wǎng)的應(yīng)用范圍很廣，總體上來說，它可以用于以下場合。(1)傳感器網(wǎng)絡(luò)：對于很多應(yīng)用場合來說傳感器網(wǎng)絡(luò)只能使用無線通信技 術(shù)，并

13、且傳感器的發(fā)射功率很小。(2)商業(yè)應(yīng)用：組建家庭無線網(wǎng)絡(luò)、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、移動醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)和無 線設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，開展移動和可攜帶計算以及無所不在的通信業(yè)務(wù)等。(3)旅游休閑場所：Mesh非常適合于在那些地理位置偏遠布線困難或經(jīng)濟 上不合算，而又需要為用戶提供寬帶無線Internet訪問的地方，Mesh能夠以最低的成本為這些場所提供寬帶服務(wù)。(4)需要臨時安裝場所：對于那些需要快速部署或臨時安裝的地方， 如展覽 會、交易會、災(zāi)難救援等，Mesh網(wǎng)絡(luò)無疑是最經(jīng)濟有效的組網(wǎng)方法。使用 Mesh 技術(shù)來組網(wǎng)可以將成本降到最低。(5)其它領(lǐng)域應(yīng)用：考慮到無線網(wǎng)格網(wǎng)具有很多優(yōu)良特性，它的應(yīng)用領(lǐng)域 還有很多。比如

14、可以用來擴展現(xiàn)有蜂窩移動通信系統(tǒng)的覆蓋范圍 ，實現(xiàn)地鐵和隧 道等場合的無線覆蓋，實現(xiàn)汽車和飛機等交通工具之間的通信等。第3章 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)與結(jié)構(gòu)分類無線網(wǎng)格網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)正交分割多址接入(QDMA)技術(shù)正交分割多址接入技術(shù)(Quadrature Division MultipleAccess, QDMA)是為實現(xiàn)廣域范圍內(nèi)通信的最優(yōu)化及移動網(wǎng)格網(wǎng)設(shè)計的，該技術(shù)源于軍事應(yīng)用， 目的是在特殊環(huán)境或緊急狀況下能夠提供安全可靠的通信方式。該技術(shù)融合了 FDMA TDMACDM徽術(shù)，提高了頻譜的利用率和抗干擾特性，正交分割多址接 入技術(shù)使用直接序列擴頻調(diào)制技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)在通信過程中發(fā)現(xiàn)有干擾信號時

15、，通過該技術(shù)可以自動屏蔽發(fā)生沖突的信道，從而選擇沒有干擾信號的信道，很大程度上避免了干擾情況。隱藏終端問題處理技術(shù)第5頁共5頁計算機網(wǎng)絡(luò)與通信論文由于無線網(wǎng)格網(wǎng)采用無線傳輸媒質(zhì)，因此它與其他無線傳輸網(wǎng)一樣，不可 避免地存在隱藏終端和暴露終端問題。由于無線媒質(zhì)的特殊性，隱藏終端問題都 可能發(fā)生，都會導(dǎo)致信號碰撞的發(fā)生。目前可通過 IEEE802.11中的RTSCTS協(xié) 議（請求發(fā)送允許發(fā)送協(xié)議）來避免，但并不能完全解決隱藏終端和暴露終端 問題。無線網(wǎng)格網(wǎng)可看作簡化的 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，因此可根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的一 些已有的成熟的方案來解決隱藏終端和暴露終端問題。功率控制技術(shù)功率控制技術(shù)可以為

16、MAC1的數(shù)據(jù)包發(fā)送帶來多個功率級別選擇使用，系統(tǒng) 按照網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及用戶的需求來選擇適合的功率進行工作，這樣做的好處是一方 面能夠合理的降低與平衡節(jié)點的能耗， 讓網(wǎng)絡(luò)的工作以及生存時間得以延長；另一方面還能夠減少節(jié)點之間的互相干擾， 從而提高信道空間復(fù)用度以及全網(wǎng)的吞 吐率。路由技術(shù)無線網(wǎng)格網(wǎng)的多跳無線網(wǎng)具有動態(tài)拓撲的特點，因此對它的路由協(xié)議就存 在很多要求。無線網(wǎng)格網(wǎng)的路由協(xié)議可以參考 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的一些路由協(xié)議。 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議大致可以分為先驗式路由協(xié)議、反應(yīng)式路由協(xié)議以及混 合式路由協(xié)議。目前幾種典型的路由算法有：DSDV（目的序列距離矢量路由協(xié)議）、DSR劭態(tài)源路由

17、協(xié)議）、TORA（臨時按序路由算法 DAODV（Ad Hoc需距 離矢量路由協(xié)議）。無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)客戶Mesh網(wǎng)絡(luò)（平面結(jié)構(gòu)）提供用戶點到點通彳S功能。不需要 Mesh Router,每個用戶節(jié)點都具有路由 功能，類似于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。3.2.2、骨干Mesh網(wǎng)絡(luò)（多級結(jié)構(gòu)）第6頁共6頁計算機網(wǎng)絡(luò)與通信論文由Wireless MeshRouter組成骨干網(wǎng)絡(luò)，用戶節(jié)點通過 Access Point接入 骨干網(wǎng)，骨干網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)的連接及 Access Ponit與Mesh Router的連接可以 通過無線或有線的方式。3.2.3、混合Mesh網(wǎng)絡(luò)（混合網(wǎng)絡(luò)）骨干mesh網(wǎng)絡(luò)和客戶mesh網(wǎng)

18、絡(luò)的綜合，Meshrouter提供與其他網(wǎng)絡(luò)的連 接，用戶節(jié)點的routing功能為mesh網(wǎng)絡(luò)提供更好的連通和覆蓋。第7頁共7頁計算機網(wǎng)絡(luò)與通信論文第4章 無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢和不足無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展趨勢從移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史及未來趨勢可見，無線網(wǎng)絡(luò)的多跳連接將成 為下一個無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢，可以為用戶提供真正的無處不在的連接 (Ubiquitous Connection) 。下一代無線網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)和技術(shù)上向 Mesh結(jié)構(gòu)演進是必然趨勢，WMhtt顯著 的特點就是可以在大范圍內(nèi)實現(xiàn)高速通信。它融合了 WLA而Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，不論 在業(yè)務(wù)需求上、商務(wù)應(yīng)用上還是技術(shù)支撐上都

19、是充分發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢， 因而具 有極其廣闊的反戰(zhàn)前景。WM版著非常廣的應(yīng)用環(huán)境，如軍事基地?zé)o線數(shù)據(jù)網(wǎng)，校園高速無線接入覆 蓋，家園娛樂和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴展， 特殊行業(yè)無線企業(yè)網(wǎng)。電信業(yè)擴大無線增 值業(yè)務(wù)覆蓋，交通行業(yè)的高速無線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，為公共服務(wù)和安全行業(yè)及執(zhí)法 機構(gòu)等提供客戶即時信息、數(shù)據(jù)庫訪問及移動辦公業(yè)務(wù)。總之，WMNT著非常大的市場潛力，應(yīng)用范圍會越來越廣。無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的存在問題通信延遲在Mesh網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通過中間節(jié)點進行多跳轉(zhuǎn)發(fā)，每一跳至少都會帶來一些 延遲，隨著無線Mesh網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，跳接越多，積累的總延遲就會越大。一 些對通信延遲要求高的應(yīng)用，如話音或流媒體應(yīng)用等，可能面臨無法接受的延遲 過長的問題。安全性與WLAN勺單跳機制相比，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的多跳機制決定了用戶通信要經(jīng)過 更多的節(jié)點。而數(shù)據(jù)通信經(jīng)過的節(jié)點越多，安全問題就越變得不容忽視。Internet 本身即是使用Mesh方式進行通信的典型，它的安全隱患是眾所周知的?；ゲ倏v性目前影響無線Mesh技術(shù)迅速普及的一個重要障礙就是互操作性。正如任何 一種新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)剛出現(xiàn)時一樣，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的技術(shù)標準，用戶現(xiàn)在要么就只能使用某一個廠商的無線Mesh產(chǎn)品，要么面臨如何與第8頁共8