近幾年無線(xian)網絡(luo)有著突飛猛(meng)進的(de)(de)(de)發(fa)展，針對(dui)不同的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)及需求涌現出了(le)許(xu)多新(xin)的(de)(de)(de)無線(xian)通(tong)信技術(shu)及標準，而(er)無線(xian)網狀網就(jiu)是(shi)(shi)其中一(yi)項倍受人(ren)(ren)們(men)關(guan)注(zhu)的(de)(de)(de)新(xin)技術(shu)。WMN 是(shi)(shi)一(yi)種新(xin)組(zu)(zu)(zu)網技術(shu)，即(ji)網狀網絡(luo)。其拓撲結構是(shi)(shi)動(dong)態的(de)(de)(de)，具有自組(zu)(zu)(zu)織(zhi)、自愈合的(de)(de)(de)功能(neng)即(ji)不需要(yao)人(ren)(ren)為干預就(jiu)可(ke)以(yi)自動(dong)組(zu)(zu)(zu)成網絡(luo)，且每(mei)個終端可(ke)以(yi)自由(you)的(de)(de)(de)加入或退出。在信息(xi)傳遞的(de)(de)(de)時候通(tong)過多跳的(de)(de)(de)方式(shi)將(jiang)信息(xi)不斷地轉發(fa)直到(dao)(dao)目(mu)的(de)(de)(de)終端。如果運用(yong)(yong)該技術(shu)來(lai)對(dui)無線(xian)傳感器(qi)、Wi-Fi(Wireless Fidelity)、WiMAX(worldwide inter-operability for microwave access)等技術(shu)進行組(zu)(zu)(zu)網，就(jiu)可(ke)以(yi)延伸它們(men)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)范(fan)圍(wei)、強化它們(men)的(de)(de)(de)功能(neng)，從而(er)組(zu)(zu)(zu)成無線(xian)傳感器(qi)網絡(luo)、提高(gao)無線(xian)局(ju)域網的(de)(de)(de)覆蓋范(fan)圍(wei)、組(zu)(zu)(zu)建(jian)城域網。也因為其廣(guang)闊的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)前景，從而(er)被人(ren)(ren)們(men)越來(lai)越關(guan)注(zhu)并應用(yong)(yong)到(dao)(dao)生活與工(gong)作中。

1 WMN 技術

1.1 技術原理

       無線(xian)(xian) Mesh 網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)是低(di)功(gong)率的(de)多級跳點(dian)(multihop)系統，它(ta)們處理消息(xi)(xi)的(de)方式是把信(xin)(xin)息(xi)(xi)包(bao)從一(yi)個節點(dian)傳(chuan)遞到另一(yi)個節點(dian)，直到信(xin)(xin)息(xi)(xi)包(bao)到達目的(de)地(di)。點(dian)到點(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)節點(dian)過(guo)濾掉所有(you)(you)信(xin)(xin)息(xi)(xi)包(bao)，只(zhi)留下(xia)自己的(de)信(xin)(xin)息(xi)(xi)包(bao)，與此(ci)不同的(de)是，網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)狀網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)節點(dian)接(jie)(jie)收要傳(chuan)給其它(ta)節點(dian)的(de)信(xin)(xin)息(xi)(xi)包(bao)，并把它(ta)們再(zai)次傳(chuan)送(song)出去。每(mei)個無線(xian)(xian) Mesh 網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)的(de)節點(dian)可以作(zuo)為接(jie)(jie)入終端(duan)，也可具有(you)(you)路(lu)(lu)(lu)由(you)和信(xin)(xin)息(xi)(xi)轉發功(gong)能，具有(you)(you)極(ji)高(gao)的(de)組網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)自由(you)度(du)。無線(xian)(xian) Mesh網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)運行方式很象(xiang)因特網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang),并提供(gong)從源頭到目的(de)地(di)的(de)多條(tiao)冗(rong)余通(tong)信(xin)(xin)路(lu)(lu)(lu)徑。如(ru)果一(yi)條(tiao)路(lu)(lu)(lu)徑由(you)于硬件故(gu)障或干(gan)擾而停止工作(zuo),網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)狀網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)會自動(dong)改變(bian)信(xin)(xin)息(xi)(xi)包(bao)的(de)路(lu)(lu)(lu)由(you),使它(ta)們穿過(guo)一(yi)條(tiao)替代路(lu)(lu)(lu)徑。

1.2 網絡結構

       WMNs 的節點有 2 種類型：路(lu)由(you)器或客(ke)戶機(ji)，其中組成網(wang)(wang)(wang)絡骨干的路(lu)由(you)器移(yi)動性(xing)很(hen)小，他們提(ti)供(gong)網(wang)(wang)(wang)狀網(wang)(wang)(wang)與其他網(wang)(wang)(wang)絡(如(ru)Internet、蜂(feng)窩網(wang)(wang)(wang)、IEEE802、傳感網(wang)(wang)(wang))連接的網(wang)(wang)(wang)關(guan)和路(lu)橋功能(neng)；客(ke)戶機(ji)可以是(shi)靜止(zhi)或移(yi)動的，客(ke)戶機(ji)間(jian)可自己(ji)組網(wang)(wang)(wang)或與網(wang)(wang)(wang)狀網(wang)(wang)(wang)的路(lu)由(you)器共同組網(wang)(wang)(wang)。

1.3主要特點

       無線多(duo)跳(tiao)。通(tong)過(guo)降(jiang)低(di)無線節(jie)點(dian)的(de)發射功(gong)率，實現了(le)節(jie)點(dian)間的(de)多(duo)跳(tiao)傳輸，既(ji)可有效降(jiang)低(di)節(jie)點(dian)能耗(hao)，又降(jiang)低(di)了(le)節(jie)點(dian)間的(de)干(gan)擾(rao)，提(ti)高了(le)無線信道的(de)空間復用度，從而提(ti)高了(le)網絡(luo)的(de)容(rong)量(liang)。

       自組織、自修復能力。無線網狀網組網方式靈活、易于配置、可自我修復、節點呈網狀分布，網絡擴展性很強，可實現多點到多點的無線通信。
       移(yi)動性。取決于節(jie)(jie)點的類(lei)型，要求路由節(jie)(jie)點移(yi)動性最小，客戶機節(jie)(jie)點可靈活移(yi)動。

       接入方式。靈活多樣，可(ke)分別與 Internet、蜂窩網、傳感(gan)網等(deng)共同組網。

       能耗方式。通常對路由節點(dian)的(de)耗能沒有(you)嚴格的(de)限(xian)制，而對客戶機節點(dian)通常要求(qiu)執行(xing)功率(lv)有(you)效的(de)協議。

       兼容性與互操(cao)作性。與現存的無線(xian)網(wang)絡兼容良好，互操(cao)作性強。

2 WMN 協議

       從(cong)另一角度看 WMN 拓樸(pu)和架構分(fen)析，它吸收了星型與網狀兩種網絡(luo)的優點，是對兩者(zhe)的一種無縫融合(he)。而這(zhe)種融合(he)是通過在網絡(luo)節點上執行 WMR（Wireless Mesh Routing）協議來完成的（見圖(tu) 1）。

圖1 基于 WMP 的 WMN 協議

     ;  從圖 1 中(zhong)可(ke)以(yi)看出，為提供多次反射無線(xian)路由功能，在(zai)接(jie)入點(dian)和移(yi)動節點(dian)都執行 WMR 路由協議(yi)(yi)。同時(shi)為實現與 IP 的(de)(de)兼容，WMR 被作為一中(zhong)間層(ceng)協議(yi)(yi)放置在(zai) MAC 層(ceng)和IP 層(ceng)之(zhi)間，從而在(zai)不需要對(dui)其他協議(yi)(yi)層(ceng)做太大(da)改(gai)動的(de)(de)情況下便(bian)可(ke)以(yi)很好地(di)執行 WMR 協議(yi)(yi)。這樣就(jiu)使得 WMR 能夠較好地(di)與現有多數應(ying)用（包括以(yi) 802.11x 代(dai)表的(de)(de)無線(xian)標準(zhun)）兼容。

3 WMN 的優勢

WMN 與傳統無線(xian)網(wang)絡相比(bi)有許多優勢

(1)可(ke)靠(kao)性大大增強

       WMN 采用(yong)的網格拓(tuo)撲結構避免了點對多點星(xing)型結構，如 802.11WLAN 和蜂(feng)窩網等由于(yu)集中控制方式(shi)而(er)出現的業務匯聚、中心網絡擁塞(sai)以及干擾、單點故障，從(cong)而(er)帶來(lai)額外可靠性保(bao)證(zheng)成本投(tou)資。

(2)具有沖(chong)突保(bao)護機制

       WMN 可(ke)對產生碰(peng)撞的(de)鏈(lian)路(lu)進行標識同(tong)時可(ke)選鏈(lian)路(lu)與本身鏈(lian)路(lu)之間(jian)的(de)夾角為(wei)鈍(dun)角，減輕了鏈(lian)路(lu)間(jian)的(de)干擾。

(3)簡化鏈路設計

      WMN 通常(chang)需要(yao)較短的(de)無線(xian)鏈路長度，這(zhe)樣降(jiang)(jiang)低(di)了天線(xian)的(de)成本(ben)(傳輸(shu)距離與性(xing)能)，另一方(fang)面，降(jiang)(jiang)低(di)了發射功(gong)率，也將隨之(zhi)降(jiang)(jiang)低(di)不同系統(tong)(tong)射頻信號間的(de)干(gan)擾和系統(tong)(tong)自(zi)干(gan)擾，最終簡化了無線(xian)鏈路設計。

(4)網(wang)絡的覆蓋范圍(wei)增大

      由于 WR 與 IAP 的引入，終端用戶(hu)可以在任(ren)何地點(dian)(dian)接入網(wang)絡或與其(qi)他的節點(dian)(dian)聯系，與傳統的網(wang)絡相比接入點(dian)(dian)的范圍(wei)大大的增(zeng)強(qiang)，而(er)且(qie)頻譜的利用率提高，系統的容量增(zeng)大。

(5)組網靈活、維(wei)護方便

      由(you)于 WMN 網絡(luo)本身的(de)(de)(de)(de)組網特(te)點，只要在需要的(de)(de)(de)(de)地方(fang)加上 WR 等少(shao)量的(de)(de)(de)(de)無(wu)線設備，即可與已有的(de)(de)(de)(de)設施組成無(wu)線的(de)(de)(de)(de)寬帶接入網。WMN 網絡(luo)的(de)(de)(de)(de)路由(you)選擇特(te)性(xing)使鏈路中斷或(huo)局部擴容和升級不影響整個網絡(luo)運行，因此提高了網絡(luo)的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)和可行性(xing)，和傳統網絡(luo)相比(bi)功能更強(qiang)大、更完善。

4 實際應用

Mesh 網(wang)絡在家庭(ting)、企(qi)業和公共場所等諸多(duo)領域都(dou)具有廣闊(kuo)的應(ying)用(yong)前景。

(1)家庭

      無(wu)(wu)線(xian) Mesh 網(wang)(wang)(wang)絡的一個(ge)重要(yao)用(yong)(yong)處就是用(yong)(yong)于建(jian)立家庭(ting)無(wu)(wu)線(xian)網(wang)(wang)(wang)絡。家庭(ting)式(shi)無(wu)(wu)線(xian) Mesh 網(wang)(wang)(wang)絡可(ke)以連接臺(tai)式(shi) PC 機(ji)、筆記本電腦、HDTV、DVD 播放器、游戲(xi)控制臺(tai)，以及(ji)其(qi)(qi)他各(ge)種(zhong)消費類電子(zi)設備(bei)，而不需(xu)要(yao)復雜的布線(xian)和安裝(zhuang)過程。在家庭(ting)無(wu)(wu)線(xian) Mesh 網(wang)(wang)(wang)絡中，各(ge)種(zhong)家用(yong)(yong)電器既是網(wang)(wang)(wang)上的用(yong)(yong)戶，也(ye)作為網(wang)(wang)(wang)絡基(ji)礎(chu)設施(shi)的組(zu)成部分為其(qi)(qi)他設備(bei)提供(gong)(gong)接入服務。當家用(yong)(yong)電器增(zeng)多時，這(zhe)種(zhong)組(zu)網(wang)(wang)(wang)方式(shi)可(ke)以提供(gong)(gong)更(geng)多的容量和更(geng)大的覆蓋范圍。無(wu)(wu)線(xian) Mesh 網(wang)(wang)(wang)絡在家庭(ting)應(ying)用(yong)(yong)中的另外一個(ge)好處是它能夠支持(chi)帶寬高度(du)集中的應(ying)用(yong)(yong)，如高清晰度(du)視(shi)頻等。

(2)企業

      目前，企業的(de)(de)無線通信(xin)系(xi)統大都(dou)采用(yong)傳統的(de)(de)蜂窩電話式(shi)無線鏈路，為(wei)用(yong)戶提供點(dian)到點(dian)和點(dian)到多點(dian)傳輸。無線 Mesh 網(wang)絡(luo)則不同(tong)，它(ta)允許網(wang)絡(luo)用(yong)戶共享帶寬，消除了目前單跳網(wang)絡(luo)的(de)(de)瓶頸，并(bing)且(qie)能夠實現網(wang)絡(luo)負載的(de)(de)動(dong)態平衡(heng)。在(zai)無線 Mesh 網(wang)絡(luo)中(zhong)增加或調整(zheng) AP 也比有(you)線 AP 更(geng)容易、配置更(geng)靈(ling)活(huo)、安裝和使用(yong)成本更(geng)低(di)。尤其是對于(yu)那些需要經常移動(dong)接入點(dian)的(de)(de)企業，無線 Mesh 網(wang)絡(luo)的(de)(de)多跳結構(gou)和配置靈(ling)活(huo)將非(fei)常有(you)利于(yu)網(wang)絡(luo)拓樸結構(gou)的(de)(de)調整(zheng)和升級。

(3)學校

      校園無(wu)(wu)線網(wang)絡(luo)與(yu)大(da)(da)型企業非(fei)常(chang)類似，但也有自(zi)己的(de)(de)不(bu)同特點。一(yi)是(shi)校園 WLAN 的(de)(de)規模大(da)(da)，不(bu)僅地(di)域范圍大(da)(da)，用(yong)戶多，而且通信量(liang)也大(da)(da)，因為與(yu)一(yi)般(ban)企業用(yong)戶相比學生(sheng)會更(geng)多地(di)使用(yong)多媒(mei)體(ti)；二(er)是(shi)網(wang)絡(luo)覆蓋的(de)(de)要(yao)求高，網(wang)絡(luo)必須能夠實現(xian)室內、室外、禮堂(tang)、宿舍(she)、圖書館和公共場所等之間的(de)(de)無(wu)(wu)縫漫游；三是(shi)負載平衡非(fei)常(chang)重要(yao)，由于學生(sheng)經常(chang)要(yao)集中活(huo)動，當學生(sheng)同時在(zai)某個位置使用(yong)網(wang)絡(luo)時，就可能發生(sheng)通信擁塞現(xian)象。

      解(jie)決這些問題(ti)的(de)傳統作法(fa)是在(zai)室(shi)內高密度地安裝 AP，而在(zai)室(shi)外安裝的(de) AP 數量則很少。但由(you)于校園網的(de)用戶需求變(bian)化(hua)較(jiao)大，有可能(neng)(neng)經常需要增加(jia)新的(de) AP 或調整(zheng) AP 的(de)部署(shu)位置(zhi)， 這會(hui)帶(dai)來很大的(de)成本(ben)增加(jia)。而使用無(wu)線 Mesh 網絡(luo)方(fang)式組網，不僅易于實現網絡(luo)的(de)結構升級和調整(zheng)，而且能(neng)(neng)夠實現室(shi)外和室(shi)內之間的(de)無(wu)縫漫游。

(4)醫院

      無線(xian)(xian) Mesh 網(wang)絡還(huan)為像醫院(yuan)這樣的(de)(de)公共場所提供了一種理想的(de)(de)聯網(wang)方案。由于醫院(yuan)建筑物(wu)的(de)(de)構造(zao)密集而又(you)復(fu)雜，一些區域還(huan)要防止電磁輻射，因此是(shi)安(an)(an)裝無線(xian)(xian)網(wang)絡難(nan)(nan)度(du)最大(da)的(de)(de)領域之一。醫院(yuan)的(de)(de)網(wang)絡存在(zai)(zai)布線(xian)(xian)比較(jiao)困(kun)難(nan)(nan)和對網(wang)絡的(de)(de)健壯性要求很高的(de)(de)特點(dian)。采(cai)用無線(xian)(xian) Mesh 組網(wang)則是(shi)解(jie)決(jue)這些問(wen)題的(de)(de)理想方案。如果(guo)要對醫院(yuan)無線(xian)(xian)網(wang)絡拓撲(pu)進行(xing)調整，只需(xu)要移動(dong)現有的(de)(de) Mesh 節(jie)點(dian)的(de)(de)位置或(huo)安(an)(an)裝新的(de)(de) Mesh 節(jie)點(dian)就可以了，過程非常簡單，安(an)(an)裝新的(de)(de) Mesh 節(jie)點(dian)也非常方便(bian)。而無線(xian)(xian) Mesh 的(de)(de)健壯性和高帶寬(kuan)也使它更適合(he)于在(zai)(zai)醫院(yuan)中部署。

(5)旅游休閑場所

      無(wu)線(xian) Mesh 網(wang)絡(luo)非常適(shi)合(he)于在那些地(di)理位置偏遠布(bu)線(xian)困難或(huo)經濟(ji)上不合(he)算，而又需要(yao)為(wei)用戶提供(gong)寬帶(dai)(dai)無(wu)線(xian) Internet 訪問的地(di)方(fang)，如旅游場所、度(du)假村、汽(qi)車旅館等。無(wu)線(xian) Mesh 網(wang)絡(luo)能(neng)夠(gou)以最低(di)的成本為(wei)這些場所提供(gong)寬帶(dai)(dai)服務。

(6)快(kuai)速(su)部署和臨時安裝(zhuang)

      對于那些需(xu)要快速(su)部署或(huo)(huo)臨時(shi)安裝(zhuang)的(de)地(di)方(fang)(fang)，如(ru)(ru)展覽會、交(jiao)易會或(huo)(huo)災難救援等，無(wu)線(xian) Mesh 網絡無(wu)疑是最經濟有效的(de)組(zu)網方(fang)(fang)法。比(bi)如(ru)(ru)，如(ru)(ru)果需(xu)要臨時(shi)在某個(ge)地(di)方(fang)(fang)開(kai)幾天(tian)會議或(huo)(huo)辦幾天(tian)展覽，使用無(wu)線(xian) Mesh 網絡來組(zu)網可(ke)以將成本降到最低。

5 結語

      WMN 不僅在家庭、企業(ye)和公(gong)共場所等(deng)諸(zhu)多領域都具有廣闊的應(ying)用前(qian)景，在其(qi)他方面如結合數據、圖像(xiang)采集(ji)(ji)模塊可(ke)以對(dui)目標對(dui)象進(jin)行(xing)監控或數據采集(ji)(ji)，并廣泛應(ying)用到環境檢(jian)測(ce)、工(gong)業(ye)、交通等(deng)等(deng)領域。隨著其(qi)他技(ji)術的不斷更新完善，WMN 更好(hao)的與之相融(rong)合、互補(bu)從而能夠揚長避短發揮出各(ge)自的優(you)勢。