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无线MESH网络技术介绍 无线MESH网，也称为无线网状网(Wireless Mesh Networks 简称为WMN)，还被称为多跳（multi-hop）网络，是近年被高度重视和快速发展的新型网络技术，支持宽带高速多媒体业务服务。该网络是面向基于IP接入的新型无线移动通信技术，适合于区域环境覆盖和宽带高速无线接入。无线Mesh网络基于呈网状分布的众多无线接入点间的相互合作和协同，具有宽带高速和高频谱效率的优势，具有动态自组织、自配置、自维护等突出特点，因此，无线Mesh技术和网络的研究开发与实际应用，成为当前无线移动通信的热门课题之一，特别在未来移动通信系统长期演进(LTE)中，无线Mesh技术和网络将成为瞩目焦点。 1 无线Mesh网络的由来 无线Mesh网络的出现和发展，是与西方发达国家，特别是美国，在20世纪80年代Internet和无线局域网的兴起和应用直接相关。个人计算机的应用和Internet的出现，使人们的信息交流和信息应用变得极其方便和容易，极大地改变了人们的社会活动和生活状况，促进了社会飞速发展和进步。但是，已经有的城市建设布局和建筑物，不可能为Internet的需要任意更改和重建。建设布局不能改，城市建筑不能破坏，使Internet的覆盖和应用造成极大困难。因此，无线通信和无线覆盖具有极好的应用前景。无线覆盖作为Internet面向用户终端的接入手段，十分有效和方便，得到各方的重视，纷纷开展研究和应用，例如IEEE 802系列标准和产品，就是无线Mesh的典型代表。但是，各城市、各地区的有限的Internet接入点和网络连接位置，给通过无线实现全区域覆盖带来难题。 图1是一个无线IP接入点(无线网关)，对给定地区的无线覆盖图。在城市和高楼街区的特定环境，不可能对建筑物和街区作较大规模的建设和更改，某个较大区域可能只有一个无线网关(WGW)接入Internet。显然，要实现单一覆盖，在无线移动频段，WGW和相应的用户终端的发射信号功率将会很大，这往往是不允许或是做不到的。另外，对IP数据传输，要求数据速率高、通信质量好、差错率低，也需要足够的接收信号功率。WGW覆盖区域大，也就要求信号发射功率大。比如，图1中终端1到WGW距离是R1，稳定接收的发射信号功率为P1；终端4到WGW距离是R4，稳定接收的发射信号功率为P4。如果R4是R1的4倍，无线信号传播衰落因子a =4(一般为3～5)，即R4=4R1，则： 　　P4=4aP1=256P1 显然，为覆盖边缘地方，信号功率要增大250多倍，这是普通个人终端不可能实现的。另外，如果WGW使用的无线移动频段的带宽为B，作单一覆盖，每个用户终端的传送数据需要带宽b，则整个区域同时支持的最大多用户数为： M =B /b 很明显，这里的单一覆盖，没有对给定频段进行复用，支持的终端数少，多用户能力不高。发射信号功率要求大，支持用户数又不高，是图1所示的单一无线IP接入点覆盖的重要缺陷。 为解决这一难题，20世纪80年代提出了两种有效的解决方案。 一种解决方案如图2所示。为了保持如图1的较小信号发射功率P1都能应用到所有终端，并使在覆盖边缘或远端的用户终端能接入WGW，采用通过具有路由功能的邻近终端作中继接力，经过多跳，接入到WGW，实现微小功率下的Internet接入。这种形成微小功率区域覆盖的解决方案的综合，构成Ad Hoc网络。这种网络可实现微小信号功率接入，同时接入最大用户数不会增加，但是用户终端间中继接力通信需要增加额外开销。这对具有路由功能的终端依赖较大，在终端移动情况下路由选择和网络拓扑不能固定，变动大。不过，Ad Hoc网络不需要增添另外的无线路由器来实现微小区覆盖，通过终端的中继接力接入Internet，对构建终端不太移动、位置分布比较随机的无线传感器网络非常方便、实用和有效。 另外一种解决方案如图3所示。将一个WGW支持的相关区域内划分成不同的多个微小区域，可彼此重叠，各微小区设立一个无线路由器(WR)，形成众多无线路由器的网络覆盖。每个用户终端就近接入相应的WR，WR或直接接到GW，或通过邻近WR中继接力接到GW，实现整个区域的Internet接入。 如果每个WGW都是这样一种引入众多WR的区域覆盖，多个GW覆盖区域的综合，就构成一种新型无线网络：无线Mesh网络，如图4所示。图4中众多WR相互合作和协同，成网状分布，对整个城市或任意区域无线覆盖，实现无线移动通信。无线Mesh网络的基本小区是如图3所示的一个GW下的多个无线路由器(又称为Mesh路由器)覆盖的网络小区，其Mesh路由器和用户终端的最大发射信号功率可以做到仅为P1，而区域内的无线移动频段同时支持的最大多用户数为： 　　 M mesh=NB /b N是该区域的Me