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无线Mesh网络组网模式构建分析

2014-5-14 15:14| 发布者: dzly| 查看: 991| 评论: 0

摘要: 无线Mesh 网络是一种新型的宽带无线网络结构,能够更加灵活地实现最后一公里的宽带接入,在多种行业和 领域有着广阔的应用空间,拥有良好的市场需求。详细阐述了无线Mesh网络的三种不同组网模式的特点,并利用分层的 方式对城市的大型无线网络进行规划设计的方法。
一、引言
  无线MESH网络(WMN,WirelessMeshNetwork,又称无线网状网),是一种新型的宽带无线网络结构,是一种高容量、高速率的分布式网络,它的核心指导思想是让网络中的每个节点都可以发送和接收信号,传统的WLAN一直存在的可伸缩性低和健壮性差等诸多问题由此迎刃而解。无线Mesh技术的出现,代表着无线网络技术的又一大跨越,基于mesh技术的多跳WMN网络正成为目前最具有希望和最具有成长性的技术,已应用在城市因特网的接入、公共安全、应急通信等多种领域。
  WMN作为一种可以解决无线接入“最后一公里”瓶颈问题的新的解决方案,特别写入到IEEE802.16无线城域网标准和IEEE802.15系列中。这种结构的最大好处在于:如果最近的AP(AP,AccessPoint,接入点)由于流量过大而导致拥塞的话,那么数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推,数据包还可以根据网络的情况,继续路由到与之最近的下一个节点进行传输,直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问。
  WMN网络可以分成两类:一类是adhocWMN网络,一类是固定基础设施的WMN网络。
  adhocWMN网络通常是由移动客户端设备组成,无须固定基础设施网络,该模式下通信的两个或多个无线客户端形成了一个独立基础服务集,网络中所有客户端设备是对等的,都可参与数据包的转发,adhoc网络示意图见图1。


  adhocWMN网络适合稀疏连接要求、低带宽、临时性、小范围,具有一定可靠性和灵活性的网络需求,不能为企业、ISP和公共安全所用,不适合大范围和无线宽带网络用户的需求。
  固定基础设施的WMN网络是由节点AP和客户端组成,节点AP之间的连接是通过无线方式,组成多跳回程模式,其中的一个AP或几个AP连接到有线网络,作为路由出口,如图2所示。这种模式下的AP通常具有两个无线接口,一个用来完成用户端数据的接入,另一个用来完成用户数据的转发。所有数据的转发都是通过AP完成,客户端设备不参与数据的转发和路由过程。
  由于固定基础设施的WMN网络的每个节点具有数据转发能力,这样不必加大功率,可以利用中间的节点绕过障碍物或建筑物,实现覆盖,同时可以增加网络中AP的有线出口,从而增加网络容量,非常适合城区密度大的建筑群的覆盖,以及网络升级扩容。
  下面我们主要分析固定基础设施的多跳WMN网络的构建。
  二、三种组网模式分析
  WMN网络通常为多级结构,分为用户层、接入层和传输层。在这种结构中,用户层可以是笔记本电脑、PDA和普通的WIFI手机等终端用户端设备。接入层是负责用户的覆盖,实现与用户的连接,汇聚用户各种业务,由AP来完成。传输层负责将接入层连接到指定网络,实现接入层业务的汇聚,也由AP来完成。
  按照AP回程的模式WMN网络的拓扑方式可以分成最基本的三种:多点对多点、点对多点和点对点,通常每个WMN网络都是由几种拓扑模式混合组成。
  2.1多点对多点模式
  在多点对多点模式的网络中,每一个AP的收、发信息时均使用相同的信道,所有的AP接收和回程也使用相同的载频,如图3所示,每个AP采用的信道均是Channel6。
  在这种拓扑模式下,由于所有AP的接入和回程均采用相同的载频,当一个AP接收信息或发送信息时,其他的AP均处在等待中,同时,一个AP在同一时间只能接收或者只能发送,不能同时处理收发工作,因此网络的容量比较低,只适合数据业务的应用。


  2.2点对多点模式
  在点对多点的模式中,AP的接入和回程采用不同的载频,其中不同AP的接入可以采用不同的载频,但所有AP的回程均采用相同的载频,相同的信道。如图4所示,AP使用的接入信道可以是Channel1、6、11,而回程信道只有Channel148。
  在这种拓扑模式下,当AP接收客户信息时,它可以同时发送信息,这样所有AP的接入可以采用不同的信道,避免了争抢信道,增大了网络的容量,但由于所有AP的回程均采用相同的信道,因此当所有AP需要回程传输时,需要竞争、等待。这样的网络模式适合低容量的网络应用,不适合实时性要求较高的语音、视频业务。

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