無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)可比作是小型的互聯(lián)網(wǎng)，能夠更好的在企業(yè)里面發(fā)揮無(wú)線(xiàn)作用。那么，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)也是與其他技術(shù)相結(jié)合的，發(fā)揮更強(qiáng)大的作用。下文就是詳細(xì)，介紹無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)+協(xié)作中繼技術(shù)結(jié)合的知識(shí)介紹。

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)與協(xié)作中繼技術(shù)的結(jié)合

1.骨干網(wǎng)需要實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)Mesh結(jié)構(gòu)

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)是基于IP協(xié)議的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來(lái)講，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)可以看作是無(wú)線(xiàn)版、縮微版的互聯(lián)網(wǎng)。隨著寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，人們需要無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)具有更高數(shù)據(jù)速率、更高頻譜效率、更高覆蓋和更強(qiáng)業(yè)務(wù)支撐能力，比如，B3G/4G要求傳輸速率能夠達(dá)到1 Gb/s，需要的頻譜至少是100 MHz。對(duì)于這樣的寬帶的頻譜需求，很難在現(xiàn)有的頻段中找到，因此需要對(duì)B3G/4G分配更高的頻段，比如5 GHz或者6 GHz。

工作頻率的提高、帶寬的增大，有利于數(shù)據(jù)速率的提升，但是，頻率的提升會(huì)導(dǎo)致小區(qū)覆蓋范圍縮小，進(jìn)而引起數(shù)據(jù)速率和覆蓋范圍之間的矛盾，需要在數(shù)據(jù)速率和覆蓋范圍之間進(jìn)行折中。比如，IEEE 802.11n期望在15 m范圍內(nèi)，媒體接入控制(MAC)層數(shù)據(jù)速率達(dá)到100 Mb/s；超寬帶(UWB)能夠提供高達(dá)480 Mb/s的數(shù)據(jù)速率，但是其覆蓋范圍只能達(dá)到2 m甚至更低。在這種情況下，要在較大覆蓋范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率，將來(lái)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)需要部署大量的AP。然而，安裝部署數(shù)量龐大的AP在現(xiàn)實(shí)中比較困難，一方面是建設(shè)成本太高，另外一方面是全部將無(wú)線(xiàn)AP連接到有線(xiàn)骨干網(wǎng)中也是不太現(xiàn)實(shí)的，特別是在目前那些沒(méi)有有線(xiàn)服務(wù)的地區(qū)。
 

雖然采用基于Mesh和中繼的結(jié)構(gòu)是比較可行的解決思路，而且目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的許多無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)產(chǎn)品，都可以與無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)(WPAN)、無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)(WMAN)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)以及無(wú)線(xiàn)寬帶接入(WBA)等系統(tǒng)結(jié)合，但是，如果將整個(gè)無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)看作是一個(gè)海洋的話(huà)，這些WPAN、WMAN、WLAN以及WBA就好像海洋中的一座座“孤島”，它們的中央控制器只有連接到了骨干網(wǎng)中以后，才能為用戶(hù)提供真正的服務(wù)。因此，從這個(gè)角度講，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)Mesh覆蓋，首先需要解決的是骨干網(wǎng)本身的無(wú)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題[10]。

2.無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)是使用多跳的全無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)流進(jìn)出有線(xiàn)Internet網(wǎng)關(guān)。與平面Ad hoc相比，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)呈現(xiàn)分層的特點(diǎn)，其節(jié)點(diǎn)按照功能可以分成Mesh路由器和Mesh客戶(hù)機(jī)兩類(lèi)。這些Mesh節(jié)點(diǎn)可以組成全Mesh結(jié)構(gòu)，也可以組成部分Mesh結(jié)構(gòu)。所謂全Mesh結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)直接連接，而部分Mesh結(jié)構(gòu)是指只有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點(diǎn)之間可以直接通信。

Mesh路由器不僅具有路由的功能，它還具有網(wǎng)關(guān)或者網(wǎng)橋的功能。與傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)路由器相比，無(wú)線(xiàn)Mesh路由器可以通過(guò)多跳網(wǎng)絡(luò)，以較小的傳輸功率來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的覆蓋；通過(guò)加強(qiáng)Mesh路由器中的MAC協(xié)議，還能構(gòu)使得它在多跳Mesh網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下具有更好的可伸縮性。Mesh客戶(hù)機(jī)必須具有組網(wǎng)的功能，同時(shí)它還可以當(dāng)作一個(gè)路由器。不過(guò)，在Mesh客戶(hù)機(jī)中，不存在網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)橋的概念，而且一個(gè)Mesh客戶(hù)機(jī)只有一個(gè)無(wú)線(xiàn)接口，只能支持一種無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)。

目前，由Mesh路由器和Mesh客戶(hù)機(jī)可以組成兩種基本的無(wú)線(xiàn)Mesh結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)和客戶(hù)機(jī)網(wǎng)狀網(wǎng)。不過(guò)比較有前途的是二者的混合結(jié)構(gòu)。這種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)是基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)和客戶(hù)機(jī)結(jié)構(gòu)的結(jié)合，客戶(hù)機(jī)可以通過(guò)Mesh路由器接入網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可和其他Mesh客戶(hù)機(jī)直接組成Mesh網(wǎng)絡(luò)。

3.協(xié)作中繼技術(shù)的特點(diǎn)

協(xié)作中繼也被稱(chēng)作為協(xié)作分集，其原理來(lái)自于“虛擬天線(xiàn)陣列”思想。協(xié)作中繼就是單路徑中繼的一個(gè)擴(kuò)展，在源節(jié)點(diǎn)S和目的節(jié)點(diǎn)D之間可以引入一個(gè)或者多個(gè)具有共同覆蓋區(qū)域的節(jié)點(diǎn)充當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)R，目的節(jié)點(diǎn)可以合并來(lái)自源節(jié)點(diǎn)和來(lái)自中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。這樣可以緩解終端無(wú)法配置較多天線(xiàn)的壓力[11]。源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)分別由基站(BS)、中繼站(RS)和用戶(hù)終端(UT)來(lái)充當(dāng)。

按照各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的發(fā)送和接收時(shí)隙不同， 定義“X→Y”表示X發(fā)射、Y接收，可以將協(xié)作中繼分成表1所示的3類(lèi)。目的節(jié)點(diǎn)將不同時(shí)隙接收的信號(hào)進(jìn)行合并，以獲得空間分集增益。由于目的節(jié)點(diǎn)利用了多條路徑的信號(hào)信息，因此可以獲得空間分集增益，進(jìn)而使得中繼鏈路的數(shù)據(jù)速率和可靠性得到保證。

4.無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)域協(xié)作中繼技術(shù)的結(jié)合

從前文可知，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)主要是在網(wǎng)絡(luò)層或者數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)Mesh結(jié)構(gòu)，然而，協(xié)作中繼的思想主要是在物理層體現(xiàn)，以保證無(wú)線(xiàn)中繼鏈路的傳輸數(shù)據(jù)速率和可靠性。固定無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)為例來(lái)介紹協(xié)作中繼在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)中的應(yīng)用[12]。其中Mesh節(jié)點(diǎn)包含AP、固定的/或者游牧RS，UT可以不必包含在Mesh結(jié)構(gòu)中，不過(guò)需要與Mesh結(jié)構(gòu)中的Mesh節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，方可接受網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。AP可以由BS擔(dān)任，也可以是RS，可以直接連接到骨干網(wǎng)絡(luò)中(一般是Internet)。節(jié)點(diǎn)C就可以合并來(lái)自節(jié)點(diǎn)A和B的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)協(xié)作中繼，獲得空間分集增益。

在任何一個(gè)無(wú)線(xiàn)中繼鏈路中，都可以使用協(xié)作中繼。而且為了充分利用頻譜資源及多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)，在源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)中都可以配置多天線(xiàn)，充分利用不同RS的協(xié)作，可以在目的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)協(xié)作MIMO中繼，大大提高無(wú)線(xiàn)中繼鏈路的數(shù)據(jù)速率。其仿真?zhèn)鬏斔俾驶颈瘸Ｒ?guī)MIMO要高2倍左右。隨著無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)中采用協(xié)作MIMO中繼技術(shù)必將是一個(gè)發(fā)展方向[13]。