壹.定義
無線網狀網是指大量終端通過無線連接成網狀結構,每個節點通過路由交換數據,是壹種低功耗的多跳系統。
第二,?操作原理
1.?它的核心是讓網絡中的每壹個節點都能收發信號。解決了以往普通無線技術擴展性低、傳輸可靠性差的問題。網絡中的大量終端設備可以通過無線自動連接成網狀結構。網絡中的每個節點都具有自動路由功能。每個節點只與鄰居節點通信。因此,它是壹種自組織。自管理智能網可以構建壹個沒有骨幹網的靈活網絡。傳統的無線通信網絡必須預先設計和安排。它的傳輸路徑是固定的。網格網絡的傳輸路徑是動態的。?
2.?無線網絡格式網絡(無線?網狀?網絡)是移動廣告?Ad Hoc網絡的壹種特殊形式,它的早期研究都起源於移動Ad?網絡的研究與發展。它是壹個大容量高速的分布式網絡,區別於傳統的無線網絡,可以看作是WLAN和ad的壹種?作為壹種能夠解決“最後壹公裏”瓶頸問題的新型網絡結構,ad Hoc網絡的融合發揮了兩者的優勢。WMN寫入IEEE802.16(即世界?互操作性?為了什麽?微波爐?接入,WiMax)無線城域網(無線?市政?面積?網絡,WMAN)標準。
3.?無線網狀網絡中的每個節點都可以接收/發送數據,就像路由器壹樣,它將數據發送到它的鄰居點。通過中繼處理,數據包通過具有可靠通信鏈路的中間節點,到達指定目標。??類似於因特網和其他對等路由網絡,網狀網絡具有多個冗余通信路徑。如果壹條路徑因任何原因中斷(包括射頻幹擾中斷),網狀網會自動選擇另壹條路徑維持正常通信。通常,網狀網絡可以自動選擇最短路徑,這提高了連接的質量。?根據實踐,如果距離減少兩倍,接收端的信號強度將增加四倍,在不增加節點發射功率的情況下,使鏈路更加可靠。在網狀網絡中,只要增加節點數量,就可以增加可達範圍,或者通過增加冗余鏈路帶來更多的可靠性。
4.?現在的網絡格式無線局域網主要使用基於802.11a/b/g和802.15.4的標準?基於Zigbee的射頻技術。業界的重量級公司,如Cisco和Intel,確認網格技術是當前無線通信的下壹個邏輯擴展。網格的使用可以幫助企業快速建立新的無線網絡,或者擴展現有的無線局域網,而不用有線連接基站。因為它們可以選擇最佳路徑進行數據傳輸。此外,工業用戶還可以使用嵌入式無線網格快速建立傳感器和控制器網絡,用於工業管理和運輸管理。
三、特色?
1.可靠性大大增強。
無線網格網絡采用的網格拓撲避免了點對多點的星型結構。比如?8?0?2?。?1?1?WL?答?n和蜂窩網絡由於集中控制模式的業務融合,?中心網絡擁塞和幹擾?單點故障?從而大大提高了其可靠性。
2.擁有沖突保護機制。
無線網狀網可以識別發生碰撞的鏈路,可選鏈路與自身鏈路的夾角為鈍角,減少了鏈路間的幹擾。
3.簡化鏈接設計
無線網狀網絡通常需要較短的無線鏈路長度,這降低了天線的成本。另壹方面降低了發射功率,也會降低不同系統射頻信號之間的幹擾和系統自幹擾,最終簡化無線鏈路設計。
4.網絡的覆蓋範圍擴大了。
最終用戶可以在任何地方訪問網絡或聯系其他節點。與傳統網絡相比,接入點的範圍大大增強,頻譜利用率提高,系統容量增加。
5.組網靈活,維護方便。
由於無線網狀網本身的組網特點,只要在需要的地方增加少量的無線設備,就可以利用現有的設施組成無線寬帶接入網。無線mesh網絡的路由特性使得鏈路中斷或局部擴容升級不會影響整個網絡的運行,因此提高了網絡的靈活性和可行性,比傳統網絡更加強大和完善。
6.投資成本低
無線網狀網絡的初始成本較低。無線mesh網絡具有可擴展性、易擴展、自動配置和應用範圍廣等優點。
無線網狀網絡混合組網
第四,無線城域網的關鍵技術
1.正交頻分多址(QDMA)技術
QDMA技術是專門為優化廣域通信和移動網格系統而設計的。它起源於軍事領域,用於在特殊環境或緊急情況下提供可靠的通信方式。QDMA技術采用直接序列擴頻(DSSS)調制技術,工作在2.4GHz的ISM頻段,由於在MAC子層采用多信道模式(3個數據信道和1個控制信道),比單信道更適用於高密度WMN終端設備。QDMA技術提供了壹個高性能的RF前端,它包含類似於多抽頭Rake接收機(通常用於蜂窩網絡)的功能和壹個公平算法,以克服RF環境的快速變化。
QDMA可以在廣泛移動通信中提供強大的糾錯能力。同時,增強的抗幹擾能力和信號靈敏度可以使基於QDMA技術的通信網絡提供250mph的移動速度,而IEEE802.11協議在實際多址環境中只能達到20mph。目前QDMA數據傳輸範圍達到1600m,而802.11b只有20~50m。除了通信範圍和速度,QDMA更獨特的是內置的定位技術可以不依賴全球定位系統(GPS)對通信設備進行精確定位,誤差小於10m?。
2.隱藏終端問題處理技術
由於WMN采用無線傳輸介質,和其他無線傳輸網絡壹樣,不可避免地存在隱藏終端和暴露終端的問題。由於無線媒體的特殊性,可能會出現隱藏終端問題,導致信號碰撞。目前IEEE802.11中的RTS/CTS協議可以避免,但不能完全解決隱藏終端和暴露終端的問題。雖然握手機制可以降低隱藏終端問題中沖突的概率和時間,但是節點之間仍然存在控制消息的沖突,暴露終端問題無法解決。事實上,WMN可以看作是壹個簡化的Ad Hoc網絡,因此我們可以根據Ad Hoc網絡中壹些成熟的方案來解決隱藏終端和暴露終端的問題。
3.路由技術
WMN的多跳無線網絡具有動態拓撲的特點,因此對其路由協議有很多要求。WMN路由協議可以參考Ad Hoc網絡中現有的壹些路由協議。Ad Hoc網絡中的路由協議大致可以分為主動式路由協議、反應式路由協議和混合式路由協議。目前,幾種典型的路由算法有:DSDV(目的序列距離矢量路由協議)、DSR(動態源路由)、TORA(臨時序列路由算法)和AODV(按需自組織距離矢量路由協議)。最近,微軟公司提出了壹種多無線收發器和多跳無線網絡的路由協議MR-LQSR。主要思想是在DSR協議的基礎上采用最大吞吐量準則,並考慮了無線網狀網的特點。
4.正交頻分復用(OFDM)技術
WMN物理層可以采用正交頻分復用(OFDM)技術。OFDM技術通過串/並轉換將高速數據流分配到幾個傳輸速率相對較低的正交子信道上,在每個子信道上進行窄帶調制和傳輸,從而降低子信道之間的相互幹擾。每個子信道上的信號帶寬小於信道的相關帶寬,所以每個子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的,大大消除了符號間幹擾。使用的數字信息調制包括時間差分相移鍵控(TDPSK)和頻率差分相移鍵控(FDPSK),數字信息調制和解調功能通過快速傅立葉變換(IFFT和FFT)算法實現。由於無線信道的頻率選擇性,所有子信道不會同時處於深度衰落,因此可以通過動態比特分配和動態子信道分配來提高系統性能。由於窄帶幹擾只能影響少量子載波,OFDM系統可以在壹定程度上抵抗這種幹擾。OFDM結合了分集、空時編碼、幹擾和信道間幹擾抑制以及智能天線技術,以最大化系統性能並進壹步優化WMN性能。