文章從網(wǎng)絡(luò)配置、功率控制、移動(dòng)性管理和接入控制以及路由協(xié)議設(shè)計(jì)等方面說(shuō)明了WMN組網(wǎng)中的相關(guān)問(wèn)題和技術(shù)，對(duì)WMN與移動(dòng)自組織(Adhoc)網(wǎng)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)進(jìn)行了對(duì)比，并給出了一種基于WLAN和第二層交換技術(shù)的WMN試驗(yàn)床實(shí)現(xiàn)方案。

一、無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)的介紹

無(wú)線Mesh網(wǎng)(WMN)又稱為無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)，大約出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，除無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)需求外，高速因特網(wǎng)接入需求也日漸增加。傳統(tǒng)的無(wú)線接入方式面臨著接入帶寬不足、服務(wù)質(zhì)量得不到滿足等問(wèn)題，而且無(wú)線頻譜資源及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，難以適應(yīng)靈活多變的使用狀況。WMN提供了一條解決無(wú)線接入網(wǎng)所面臨問(wèn)題的新途徑。

通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常抽象成一個(gè)圖G(V,E )，其中，V 代表通信節(jié)點(diǎn)的集合，E 代表著通信鏈路的集合。無(wú)線Mesh網(wǎng)的最初定義，就是指無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢猿橄蟪梢粋€(gè)連通圖，對(duì)圖中的任意兩個(gè)頂點(diǎn)vi,vj∈V,vi和vj 之間是連通的，即存在一條或多條從vi到vj的路徑，定義為頂點(diǎn)集合(vi =vp,0,vp,1……vp,m=vj)，其中(vp,n-1,vp,n)∈E,1≤n≤m。

傳統(tǒng)無(wú)線接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，主要是點(diǎn)到點(diǎn)(P2P)或點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)，如蜂窩網(wǎng)屬于P2MP的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)則存在有中心和自組織兩種結(jié)構(gòu)，分別屬于P2MP和P2P類型。而WMN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀的，也被稱為多點(diǎn)到多點(diǎn)(MP2MP)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使WMN能更好地解決傳統(tǒng)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中的一些問(wèn)題。

蜂窩網(wǎng)覆蓋范圍比較大，主要提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，但構(gòu)建和維護(hù)的成本較高，而且在多媒體傳輸業(yè)務(wù)的通信熱點(diǎn)地區(qū)，其提供的通信速率相對(duì)較低。WLAN能提供較高的通信速率，適于多媒體數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)。在有中心的P2MP結(jié)構(gòu)中，由于接入點(diǎn)(AP)的覆蓋范圍有限，為了在更大區(qū)域內(nèi)提供無(wú)線接入，需要布置多個(gè)AP，使得成本較高;而對(duì)于自組織的P2P結(jié)構(gòu)，由于網(wǎng)絡(luò)連通性依賴于有較強(qiáng)移動(dòng)性的各節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的可靠性降低，并且對(duì)作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的性能要求較高，計(jì)費(fèi)和管理方式也不明確。

WMN主要由兩類網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成：Mesh路由器和Mesh客戶端。采用WMN作為接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，Mesh客戶端通過(guò)相鄰的其他節(jié)點(diǎn)，以無(wú)線多跳的方式接入到因特網(wǎng)。這種MP2MP的結(jié)構(gòu)，使得WMN具有以下優(yōu)點(diǎn)：

自配置：節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)開(kāi)放的無(wú)線鏈路，形成單跳或多跳連接，自動(dòng)完成組網(wǎng);

自調(diào)節(jié)：節(jié)點(diǎn)之間擁有多條通信路徑，業(yè)務(wù)可以靈活的選擇合適的(例如最短路徑、最少干擾，速率最快等)路徑進(jìn)行傳輸;

自愈：當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障受損或一條鏈路出現(xiàn)擁塞，網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)可以選擇繞開(kāi)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)或鏈路，網(wǎng)絡(luò)的可靠性增強(qiáng);

可擴(kuò)展性：可以方便的添加或刪除網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，降低系統(tǒng)的建設(shè)和管理成本。

因此，WMN適合作為因特網(wǎng)“最后一公里”無(wú)線接入方案，在IEEE 802.11s，802.15以及802.16等標(biāo)準(zhǔn)中已有體現(xiàn)，它將成為下一代Wi-Fi和WiMAX的重要組成部分。

除此之外，當(dāng)前存在著多種無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，采用各種不同的無(wú)線傳輸技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)，提供各自適宜的應(yīng)用。例如蜂窩網(wǎng)適于語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)，Wi-Fi適于局部區(qū)域的寬帶多媒體數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)適于環(huán)境檢測(cè)中的數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)等等。未來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將是各種網(wǎng)絡(luò)并存、各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合，為用戶提供隨時(shí)隨地的接入的泛在網(wǎng)絡(luò)。這是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，也可能成為WMN一個(gè)新的應(yīng)用方向。

融合多種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的WMN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備為Mesh路由器，構(gòu)成了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)可變的核心網(wǎng)。Mesh路由器配置了多種無(wú)線傳輸標(biāo)準(zhǔn)的接口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，包括蜂窩網(wǎng)、WiMAX網(wǎng)絡(luò)、WLAN、移動(dòng)自組織(Ad hoc)網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。采用各種無(wú)線傳輸技術(shù)的用戶終端，無(wú)論何時(shí)何地都可以通過(guò)某種無(wú)線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)相連。WMN的配置和維護(hù)成本比傳統(tǒng)的有線方式更有優(yōu)勢(shì)，可作為未來(lái)泛在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的一種實(shí)現(xiàn)方式。

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二、 WMN的組網(wǎng)技術(shù)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的帶寬有限，復(fù)雜的時(shí)變信道特性以及開(kāi)放的通信環(huán)境，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的信號(hào)互相干擾，要提供保證服務(wù)質(zhì)量的服務(wù)，必須采用有效的網(wǎng)絡(luò)管理和組網(wǎng)技術(shù)，提高鏈路容量和網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。WMN的組網(wǎng)技術(shù)包含了幾個(gè)主要的方面：網(wǎng)絡(luò)配置和部署，功率控制，移動(dòng)性管理和接入控制，以及路由協(xié)議設(shè)計(jì)等。

2.1 網(wǎng)絡(luò)配置和部署

為了使WMN具備良好的可擴(kuò)展性、容錯(cuò)性、自調(diào)節(jié)能力，大的覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)容量，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)配置和部署進(jìn)行研究。

首先，需要對(duì)移動(dòng)性較弱，組成骨干網(wǎng)的Mesh路由器的部署位置進(jìn)行規(guī)劃，一方面在保證不出現(xiàn)無(wú)線信號(hào)覆蓋盲區(qū)的前提下，需要的Mesh路由器需要量盡可能地低以降低成本;另一方面，在熱點(diǎn)區(qū)域，提供多條路徑以增加用戶接入數(shù)?？梢越Y(jié)合多入多出(MIMO)和方向性天線技術(shù)等來(lái)進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。

Mesh路由器能提供各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的接入服務(wù)，因此，如何分配Mesh路由器的多個(gè)無(wú)線接口以保證各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的連通性，是WMN應(yīng)該解決的問(wèn)題。此外，在WMN中，采用多信道的方法可以用來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，但在無(wú)線多跳的環(huán)境下，多信道的通信方式也面臨更多的亟待解決的問(wèn)題：有文獻(xiàn)中提到多信道WMN在信道間分布式業(yè)務(wù)分配，信道協(xié)調(diào)使用及廣播支持等方面存在著問(wèn)題，并對(duì)多信道有關(guān)協(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

2.2 功率控制

在WMN中，對(duì)Mesh路由器雖然沒(méi)有能量限制，但也需要功率控制，目的是保證WMN的連通性，控制網(wǎng)絡(luò)干擾，提高頻率復(fù)用率。適當(dāng)?shù)膫鬏敼β士梢詼p小無(wú)線信道信號(hào)間干擾，提高頻譜復(fù)用效率。

與Mesh路由器不同，Mesh客戶端一般是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的能量有限。因此，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需要考慮功率的有效性。比如，一些Mesh客戶端可能是IP電話或者是一個(gè)傳感器，因此，功率效率是要考慮的一個(gè)因素。對(duì)于一些WMN應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)功率控制將優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的連接性，提高網(wǎng)絡(luò)性能。

2.3 移動(dòng)性管理和接入控制

WMN移動(dòng)性管理包含兩方面的含義：位置管理和移動(dòng)切換管理。位置管理主要用于解決位置注冊(cè)，而移動(dòng)切換管理包括切換初始化，建立新連接??無(wú)縫連接服務(wù)。在蜂窩網(wǎng)中，移動(dòng)性管理由基站，移動(dòng)交換中心和位置數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行集中式管理;而在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)性管理與路由協(xié)議緊密結(jié)合，可看作是一種分布式的方案。WMN因同時(shí)具有多跳和移動(dòng)性低的特點(diǎn)，其移動(dòng)性管理需要充分結(jié)合上述兩種網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理技術(shù)。

接入控制是指保證用戶使用各種無(wú)線傳輸技術(shù)，均可以有效接入WMN;尤其是在局部熱點(diǎn)地區(qū)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多、負(fù)載較重的情況下，如何控制新節(jié)點(diǎn)的接入來(lái)保證已接入節(jié)點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量。

2.4 路由協(xié)議設(shè)計(jì)

WMN采用多跳中繼實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入，這使得路由協(xié)議設(shè)計(jì)可以參考Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議設(shè)計(jì)方法。但與之相比，兩者還存在差別。一方面，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)由AP、Mesh路由器、網(wǎng)關(guān)等構(gòu)成的，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性相對(duì)較弱;另一方面，WMN中的大部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)都是用戶節(jié)點(diǎn)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，而Ad hoc網(wǎng)絡(luò)主要提供節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)傳輸模式，此外，在功耗限制方面要求相對(duì)較弱。

此外，研究WMN的路由協(xié)議，也可以參考在因特網(wǎng)中所采用的路由技術(shù)，例如自治域內(nèi)和域外使用不同的路由協(xié)議。

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三、 WMN的路由協(xié)議設(shè)計(jì)

WMN是一種動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多跳網(wǎng)絡(luò)，與Ad hoc網(wǎng)絡(luò)具有相似性，因此，多數(shù)WMN采用的路由協(xié)議源于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議可分為地理位置輔助路由和非地理位置輔助路由，前者需要GPS定位系統(tǒng)的支持，后者又可分為平面路由協(xié)議和分層路由協(xié)議。平面路由協(xié)議分為按需路由如按需距離矢量協(xié)議(AODV)，動(dòng)態(tài)的源路由協(xié)議(DSR)，逐段路由協(xié)議(SSR)，和主動(dòng)路由，如目的站編號(hào)的距離矢量 (DSDV)，無(wú)線路由協(xié)議(WRP)，基于反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)的拓?fù)鋸V播(TBRPF)等，而分層路由協(xié)議有簇首網(wǎng)關(guān)交換協(xié)議(CGSR)和區(qū)域路由協(xié)議 (ZRP)等。目前實(shí)現(xiàn)的WMN中，采用的有基于TBRPF的路由協(xié)議、基于DSR的路由協(xié)議、基于DSDV的路由協(xié)議，和基于AODV的路由協(xié)議。

但是，WMN與Ad hoc網(wǎng)絡(luò)有一些根本的區(qū)別，如表1所示，在WMN中直接應(yīng)用Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議無(wú)法使WMN的性能達(dá)到最優(yōu)。

設(shè)計(jì)WMN路由協(xié)議，需要考慮的有以下幾個(gè)因素：

(1)選擇路由的依據(jù)

需要綜合考慮多個(gè)參數(shù)，包括：

跳數(shù)：源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的路徑所經(jīng)過(guò)的無(wú)線鏈路數(shù)。

期望傳輸次數(shù)(ETX)：由于媒體訪問(wèn)沖突而導(dǎo)致的重傳次數(shù)，為無(wú)線通信中比較常用的一個(gè)參數(shù)。

期望傳輸時(shí)間(ETT)：比ETX更常用，它同時(shí)考慮了信道自身的帶寬特點(diǎn)。

往返傳輸時(shí)間(RTT)：分組在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)往返傳輸所需時(shí)間。

能量消耗：選擇某條傳輸路由致使各節(jié)點(diǎn)能量損耗的總和。

路由穩(wěn)定性：考察一個(gè)路由的穩(wěn)定程度如何，可持續(xù)的時(shí)間。

(2)網(wǎng)絡(luò)支持的規(guī)模

WMN的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模一般很大，路由協(xié)議需要能夠支持更多的節(jié)點(diǎn)，如果直接使用傳統(tǒng)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，路由搜索過(guò)程可能需要的時(shí)間太長(zhǎng)，代價(jià)也很大。

(3)容錯(cuò)性

在Mesh客戶端移動(dòng)、無(wú)線鏈路擁塞或Mesh 路由器故障等情況下，路由可以重新選擇。

(4)鏈路干擾

鄰近節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無(wú)線信號(hào)互相干擾，路由選擇時(shí)應(yīng)盡量選擇干擾小的鏈路，以增加系統(tǒng)容量。

(5)跨層協(xié)議設(shè)計(jì)

結(jié)合物理層的方向性天線、多輸入多輸出(MIMO)和鏈路層的一些技術(shù)，各層協(xié)議相互協(xié)同、綜合設(shè)計(jì)。

無(wú)線Mesh網(wǎng)可以支持無(wú)線接入和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)兩種應(yīng)用，由于應(yīng)用場(chǎng)景不同，考慮的重點(diǎn)也有所不同。

無(wú)線接入應(yīng)用的路由協(xié)議需要充分適應(yīng)Mesh客戶端和Mesh路由器，其中，既包含了移動(dòng)性很強(qiáng)、功耗受限的用戶節(jié)點(diǎn)，也包含了移動(dòng)性較弱，功耗不受限的接入節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。目前，在設(shè)計(jì)絕大多數(shù)WMN路由協(xié)議時(shí)，都將Mesh客戶端和Mesh路由器兩類節(jié)點(diǎn)平等對(duì)待，沒(méi)有考慮二者的差異，區(qū)分兩類節(jié)點(diǎn)來(lái)研究路由協(xié)議，有可能成為一個(gè)值得關(guān)注的課題。而在網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用中，由用戶節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可被看作是一個(gè)自治域，可以直接采用因特網(wǎng)的路由思想，這就只需解決由Mesh路由器構(gòu)成的無(wú)線核心網(wǎng)的路由問(wèn)題。文獻(xiàn)[11]中對(duì)當(dāng)前常見(jiàn)的4種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議(分別是DSR和AODV兩種按需路由，以及OLSR和DSDV兩種主動(dòng)路由)用于Mesh核心網(wǎng)的性能進(jìn)行評(píng)測(cè)。比較了路由開(kāi)銷、分組傳輸成功率和端到端的時(shí)延等。結(jié)果表明，由于WMN路由開(kāi)銷比較小，大體上，按需路由協(xié)議比主動(dòng)路由協(xié)議的性能更好，然而，由于WMN節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性減弱，需要增加按需路由協(xié)議的路由過(guò)期時(shí)間和路由緩存時(shí)間，以避免交換過(guò)多的路由消息而增加開(kāi)銷。

在無(wú)線接入應(yīng)用中，大部分是用戶節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)，屬于點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)具有突發(fā)性。而在網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用中，Mesh路由器之間的業(yè)務(wù)是來(lái)自一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)流具有聚合性，這與因特網(wǎng)業(yè)務(wù)有相似性，例如業(yè)務(wù)的范圍和平均的分組大小遵循24-hour模型，IP業(yè)務(wù)中大部分是TCP業(yè)務(wù)，而 TCP業(yè)務(wù)中絕大部分是網(wǎng)頁(yè)瀏覽業(yè)務(wù)和文件傳輸業(yè)務(wù)。針對(duì)不同的業(yè)務(wù)類型特點(diǎn)，在區(qū)分業(yè)務(wù)類型保證服務(wù)質(zhì)量的路由協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)需要區(qū)別對(duì)待。

在網(wǎng)絡(luò)融合的應(yīng)用中，Mesh路由器配備有兩個(gè)以上的無(wú)線收發(fā)設(shè)備，路由協(xié)議的設(shè)計(jì)需要考慮多無(wú)線收發(fā)器、多信道等特點(diǎn);而在無(wú)線接入應(yīng)用中，一般則不考慮。

鑒于上述問(wèn)題，針對(duì)WMN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及應(yīng)用的特點(diǎn)，基于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)，研究WMN路由技術(shù)，才可能改善WMN網(wǎng)絡(luò)性能。

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四、 無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)研究

開(kāi)展對(duì)WMN組網(wǎng)技術(shù)的研究，主要有兩種方法。一種是采用仿真方法開(kāi)展研究工作，例如，基于NS-2和OPNET的仿真軟件，建立WMN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型和業(yè)務(wù)傳輸模型，進(jìn)行協(xié)議的設(shè)計(jì)和性能分析。與此同時(shí)，基于WMN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抽象出更小的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型、業(yè)務(wù)模型及關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)用的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，即WMN試驗(yàn)床，對(duì)一個(gè)WMN進(jìn)行測(cè)試、性能分析，這也是目前許多國(guó)外研究機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行的研究工作。

例如，微軟研究院建立了基于802.11的無(wú)線Mesh網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，麻省理工學(xué)院(MIT)建立了Roofnet實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，目的是使WMN 提供因特網(wǎng)的接入服務(wù)。其中，微軟研究院構(gòu)建的Mesh網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在節(jié)點(diǎn)中的網(wǎng)絡(luò)層和MAC層之間增加一個(gè)Mesh連接層，DSR經(jīng)過(guò)修改成為無(wú)線 Mesh網(wǎng)的路由協(xié)議。MIT構(gòu)建Roofnet網(wǎng)絡(luò)，由20個(gè)左右的節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置一塊802.11b的無(wú)線網(wǎng)卡和一個(gè)全向天線，工作在同一信道上，基于Linux操作系統(tǒng)，路由協(xié)議采用類似于DSR路由協(xié)議的Srcc協(xié)議，Mesh客戶端通過(guò)DHCP動(dòng)態(tài)獲得IP地址，經(jīng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)接入因特網(wǎng)。目前，IEEE 802.11無(wú)線傳輸技術(shù)很成熟，其產(chǎn)品價(jià)格低廉并得到廣泛應(yīng)用，基于IEEE 802.11技術(shù)構(gòu)建WMN實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究WMN組網(wǎng)技術(shù)是一種可行的并被廣為采用的方案。

為研究WMN組網(wǎng)技術(shù)、節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)方案，擬構(gòu)建一個(gè)WMN測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)提供目前有線、無(wú)線的接入服務(wù)，如基于IEEE 802.11的WLAN接入，包括有中心方式通過(guò)AP接入以及Ad hoc接入，基于IEEE 802.3的有線接入等，如圖3所示。

在WMN中，當(dāng)Mesh客戶節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多時(shí)，可以構(gòu)成一個(gè)因特網(wǎng)的子網(wǎng)，通過(guò)Mesh 路由器接入Mesh骨干網(wǎng)，而在某些區(qū)域，當(dāng)Mesh客戶節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少時(shí)，可以將接入網(wǎng)絡(luò)視為一個(gè)網(wǎng)段，通過(guò)Mesh網(wǎng)橋接入Mesh骨干網(wǎng)。Mesh網(wǎng)橋的功能類似于以太網(wǎng)的集線器或者交換機(jī)。Mesh網(wǎng)橋應(yīng)該價(jià)格低廉，并且能夠在不同的無(wú)線網(wǎng)段之間有效地轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。為此，我們定義了Mesh網(wǎng)橋功能并設(shè)計(jì)了該設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方案。

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Mesh網(wǎng)橋能夠?qū)崿F(xiàn)不同接入節(jié)點(diǎn)的接入服務(wù)，包括WLAN接入，Ad hoc接入以及有線接入等多種接入服務(wù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)不同接入方式之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)一個(gè)Mesh網(wǎng)橋的方案是：基于Intel x86筆記本電腦運(yùn)行2.6.18版本的Redhat Fedora Core 6操作系統(tǒng)作為軟硬件平臺(tái)，筆記本電腦自帶的RJ45接口提供有線網(wǎng)絡(luò)連接接口，通過(guò)PCMCIA總線擴(kuò)展一塊無(wú)線網(wǎng)卡提供無(wú)線接入。無(wú)線網(wǎng)卡的型號(hào)為 DWL650，基于Intersil's Prism2/2.5/3芯片組，采用Host AP作為驅(qū)動(dòng)程序，支持Host AP模式，能夠提供類似于AP的IEEE 802.11接入功能。

在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)WMN的最小驗(yàn)證系統(tǒng)，如圖4所示。Mesh網(wǎng)橋的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能采用基于Libpcap和Libnet技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，Libpcap技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的捕獲功能，而Libnet技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送功能。通過(guò)捕獲在傳輸鏈路上的數(shù)據(jù)幀，采用第二層(鏈路層)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，完成不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以及協(xié)議幀格式的轉(zhuǎn)換。由于系統(tǒng)采用了第二層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，而非Mesh路由器的第三層IP轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，從而能夠加快不同網(wǎng)段之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速度，節(jié)省數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間。

該系統(tǒng)主要由兩部分組成：2個(gè)Mesh網(wǎng)橋和3個(gè)Mesh客戶端。其中，為Mesh網(wǎng)橋配置了兩種通信傳輸接口，一種用于提供Mesh 客戶端接入服務(wù)，包括以太網(wǎng)接入或WLAN接入。另一端與Mesh骨干網(wǎng)連接，采用Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的AODV路由協(xié)議，作為Mesh骨干網(wǎng)中的一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)。Mesh客戶端分為兩類，一類是采用WLAN接入，另一類采用以太網(wǎng)接入。由于 IEEE 802.11b支持11個(gè)信道，并且存在3個(gè)不相重疊的信道，因此，Mesh網(wǎng)橋的無(wú)線接入信道分別采用信道1和信道6，Mesh網(wǎng)橋之間的Ad hoc連接采用信道11，使各無(wú)線信道之間互不干擾。

在此系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)客戶端之間數(shù)據(jù)通信，并基于此系統(tǒng)，可以進(jìn)一步對(duì)第二層路由交換算法進(jìn)行研究。有文獻(xiàn)提出一種基于MAC地址的第二層交換路由算法(MARP)，通過(guò)擴(kuò)展地址解析協(xié)議(ARP)協(xié)議來(lái)完成路由請(qǐng)求和應(yīng)答過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的下一工作目標(biāo)是，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種有效的第二層交換算法，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的性能。

五、 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了WMN結(jié)構(gòu)及其組成，分析了WMN中的無(wú)線路由協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，指出了WMN的路由協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理中的關(guān)鍵技術(shù)及其主要問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，搭建了一個(gè)WMN實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)平臺(tái)的性能進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，WMN是一種可實(shí)現(xiàn)的用于無(wú)線接入的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一種有著廣闊應(yīng)用前景的組網(wǎng)技術(shù)。