關于MESH無線網(wǎng)絡技術的論文
關于MESH無線網(wǎng)絡技術的論文
無線mesh網(wǎng)絡，由mesh routers(路由器)和mesh clients(客戶端)組成，其中mesh routers構(gòu)成骨干網(wǎng)絡，并和有線的internet網(wǎng)相連接，負責為mesh clients提供多跳的無線internet連接。 無線Mesh網(wǎng)絡(無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡)也稱為"多跳(multi-hop)"網(wǎng)絡，它是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡完全不同的新型無線網(wǎng)絡技術。以下是學習啦小編為大家整理到的關于MESH無線網(wǎng)絡技術的論文，歡迎大家前來閱讀。
關于MESH無線網(wǎng)絡技術的論文：
有線網(wǎng)絡是目前油田廣泛使用的網(wǎng)絡，但有線網(wǎng)絡始終存在兩個不盡如人意的地方：一方面，因地理環(huán)境的限制，使得有線網(wǎng)絡很難實現(xiàn)進一步的延伸;另一方面，隨著移動計算設備的日益普及，有線接入點的固定性使得筆記本電腦等手持設備還不能成為真正意義上的自由存取網(wǎng)絡的移動工具。無線網(wǎng)絡的出現(xiàn)解決了有線網(wǎng)絡無法克服的困難。首先無線網(wǎng)絡適用于很難布線的地方，如復雜街區(qū)、建筑物群內(nèi)外、家庭內(nèi)等，或者經(jīng)常需要變動布線結(jié)構(gòu)的地方。另外，因為無線網(wǎng)絡支持十幾公里的區(qū)域，因此對于油田這種點多線長的布線范圍，Mesh無線網(wǎng)絡非常適用。雖然無線網(wǎng)絡有諸多優(yōu)勢，但無線網(wǎng)絡與有線網(wǎng)絡是互補的關系，而不是競爭。與有線網(wǎng)絡相比，由于其具有部署快、成本低、覆蓋廣和帶寬高等優(yōu)點,受到學術和工業(yè)領域的廣泛關注,更是給家庭寬帶接入、社區(qū)網(wǎng)絡建設、應急網(wǎng)絡搭建等方面提供了便利。
Mesh的典型結(jié)構(gòu)如圖所示，整個網(wǎng)絡由無線接入點(AP)-WGW、無線路由器(WR)、終端用戶/設備(CLIENT)組成。
無線Mesh技術是一種與傳統(tǒng)無線單跳網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)完全不同的新型無線網(wǎng)絡技術。它的核心指導思想是讓網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號。在無線Mesh網(wǎng)絡中，任何無線設備節(jié)點都可同時作為路由器，網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都能發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點都能與一個或多個對等節(jié)點進行直接通信。這種結(jié)構(gòu)的最大好處在于：如果最近的AP由于流量過大而導致?lián)砣脑?，?shù)據(jù)可以自動重新選擇路由到一個通信流量較小的鄰近節(jié)點進行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡的情況，繼續(xù)選擇路由到與之最近的下一個節(jié)點進行傳輸，直到到達最終目的地為止。
一、Mesh網(wǎng)絡主要的關鍵技術
1、無線Mesh路由器的無線傳輸技術
在研究無線Mesh網(wǎng)絡技術過程中，常常把Mesh路由器(如WR)的無線傳輸技術，稱為無線Mesh網(wǎng)絡的物理層技術。這里傳輸主要是指WR與用戶終端間的無線傳輸、WR之間的無線傳輸和WR與WGW間的無線傳輸。
WR與用戶終端間的無線傳輸是按用戶終端支持的無線技術和標準化要求，實現(xiàn)類似于基站或無線接入點的功能，能夠支持各種不同無線空中接口的接入要求。WR之間的無線傳輸和WR與WGW間的無線傳輸是需要定義和確認的。由于WR相當于基站，是位置固定的，是支持多用戶綜合高速數(shù)據(jù)的，是密集覆蓋并要盡量避免彼此間干擾的，是有多種路由選擇的。因此，智能定向天線技術、高效可控調(diào)制編碼技術、低臨界發(fā)射功率控制技術等是最重要的物理層傳輸技術。
2、多信道接入的MAC技術
MAC接入的多信道技術，有頻分多址(FDMA)技術、時分多址(TDMA)技術、碼分多址(CDMA)技術和使用定向天線的空分多址(SDMA)技術，實用中經(jīng)常是這些多址技術的部分或全部綜合應用，形成彼此獨立互不串擾的多信道接入技術。由于WR的定點定向傳輸可以充分利用智能天線技術實現(xiàn)空分多址，實現(xiàn)盡可能多的互不干擾獨立傳輸信道。相對常規(guī)無線通信，這是無線Mesh網(wǎng)絡的一特色。
3、接入WGW的路由技術
用戶終端通過WR接到無線IP接入點的路由技術和相關協(xié)議是多跳的無線Mesh網(wǎng)絡的最重要技術。研究和設計接入Internet的路由技術和協(xié)議，基本考慮準則有：盡量少的多跳數(shù)、盡量小的時延、盡量大的數(shù)據(jù)速率、盡量低的差錯率、盡量大的路由穩(wěn)定等。這樣，接入WGW的路由協(xié)議設計有如下幾點要尤其注意：首先，無線Mesh網(wǎng)絡中的路由協(xié)議不能僅僅根據(jù)“最小跳數(shù)”來進行路由選擇，而要綜合考慮多種性能度量指標，綜合評估后進行路由選擇;其次，路由協(xié)議要提供網(wǎng)絡容錯性和健壯性支持，能夠在無線鏈路失效時，迅速選擇替代鏈路避免業(yè)務提供中斷;第三，路由協(xié)議要能夠利用流量工程技術，在多條路徑間進行負載均衡，盡量最大限度利用系統(tǒng)資源;第四，路由協(xié)議要求能同時支持路由器和用戶終端。
二、無線Mesh網(wǎng)絡的優(yōu)勢
1、快速部署和易于安裝。安裝Mesh節(jié)點非常簡單，將設備從包裝盒里取出來，接上電源就行了。由于極大地簡化了安裝，用戶可以很容易增加新的節(jié)點來擴大無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍和網(wǎng)絡容量。在無線Mesh網(wǎng)絡中，不是每個Mesh節(jié)點都需要有線電纜連接，這是它與有線AP最大的不同。Mesh的設計目標就是將有線設備和有線AP的數(shù)量降至最低，因此大大降低了總擁有成本和安裝時間，僅這一點帶來的成本節(jié)省就是非?？捎^的。
2、非視距傳輸(NLOS)。利用無線Mesh技術可以很容易實現(xiàn)NLOS配置，因此在室外和公共場所有著廣泛的應用前景。與發(fā)射臺有直接視距的用戶先接收無線信號，然后再將接收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)給非直接視距的用戶。按照這種方式，信號能夠自動選擇最佳路徑不斷從一個用戶跳轉(zhuǎn)到另一個用戶，并最終到達無直接視距的目標用戶。這樣，具有直接視距的用戶實際上為沒有直接視距的鄰近用戶提供了無線寬帶訪問功能。無線Mesh網(wǎng)絡能夠非視距傳輸?shù)奶匦源蟠髷U展了無線寬帶的應用領域和覆蓋范圍。
3、健壯性。Mesh網(wǎng)絡比單跳網(wǎng)絡更加健壯，因為它不依賴于某一個單一節(jié)點的性能。在單跳網(wǎng)絡中，如果某一個節(jié)點出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡也就隨之癱瘓。而在Mesh網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，由于每個節(jié)點都有一條或幾條傳送數(shù)據(jù)的路徑。如果最近的節(jié)點出現(xiàn)故障或者受到干擾，數(shù)據(jù)包將自動路由到備用路徑繼續(xù)進行傳輸，整個網(wǎng)絡的運行不會受到影響。
4、結(jié)構(gòu)靈活。Mesh網(wǎng)絡還提供了更大的冗余機制和通信負載平衡功能。在無線Mesh網(wǎng)絡中，每個設備都有多個傳輸路徑可用，網(wǎng)絡可以根據(jù)每個節(jié)點的通信負載情況動態(tài)地分配通信路由，從而有效地避免了節(jié)點的通信擁塞。而目前單跳網(wǎng)絡并不能動態(tài)地處理通信干擾和接入點的超載問題。
5、高帶寬。無線通信的物理特性決定了通信傳輸?shù)木嚯x越短就越容易獲得高帶寬，Mesh網(wǎng)絡選擇經(jīng)多個短跳來傳輸數(shù)據(jù)，每個短跳的傳輸距離短，傳輸數(shù)據(jù)所需要的功率也較小。數(shù)據(jù)傳輸?shù)洁徑墓?jié)點，節(jié)點之間的無線信號干擾也較小，網(wǎng)絡的信道質(zhì)量和信道利用效率大大提高，因而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的網(wǎng)絡容量這也是獲得更高網(wǎng)絡帶寬的一種有效方法。
三、Mesh網(wǎng)絡的應用前景
隨著Mesh網(wǎng)絡的進一步發(fā)展，油田網(wǎng)絡用戶數(shù)量的猛增，Mesh網(wǎng)絡在家庭、企業(yè)和公共場所等諸多領域都具有廣闊的應用前景。
Mesh網(wǎng)絡在家庭環(huán)境上具有突出的優(yōu)勢，家庭式無線Mesh聯(lián)網(wǎng)可以連接臺式PC機、筆記本和手持計算機、HDTV、DVD播放器、游戲控制臺，以及其他各種消費類電子設備，而不需要復雜的布線和安裝過程。在家庭Mesh網(wǎng)絡中，各種家用電器既是網(wǎng)上的用戶，也作為網(wǎng)絡基礎設施的組成部分為其他設備提供接入服務。當家用電器增多時，這種組網(wǎng)方式可以提供更多的容量和更大的覆蓋范圍。Mesh技術應用家庭環(huán)境中的另外一個關鍵好處是它能夠支持帶寬高度集中的應用，如高清晰度視頻等。除此之外，Mesh網(wǎng)絡在智能傳輸系統(tǒng)、救護定位(火災，醫(yī)護等)、交通調(diào)度方面都有非常不錯的前景。通過短距離、多次快速的信息傳遞，能夠及時了解事件發(fā)生的情況。
近幾年來，自然災害的頻發(fā),對電網(wǎng)及其通信系統(tǒng)提出了嚴峻考驗，可以利用Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)的快速組網(wǎng)、快速自愈的特性與其他相關設備結(jié)合形成完美的應急通信解決方案，以便在突發(fā)狀態(tài)下迅速恢復主要故障線路的主要通信、故障點搶修、現(xiàn)場與指揮中心的聯(lián)絡、搶修現(xiàn)場調(diào)度指揮的通信、以及故障點多媒體數(shù)據(jù)采集等。
下面學習啦小編再給大家介紹下什么是無線MESH網(wǎng)絡
無線mesh網(wǎng)絡，由mesh routers(路由器)和mesh clients(客戶端)組成，其中mesh routers構(gòu)成骨干網(wǎng)絡，并和有線的internet網(wǎng)相連接，負責為mesh clients提供多跳的無線internet連接。 無線Mesh網(wǎng)絡(無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡)也稱為"多跳(multi-hop)"網(wǎng)絡，它是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡完全不同的新型無線網(wǎng)絡技術。
簡介
在傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)(WLAN)中，每個客戶端均通過一條與AP(Access Point)相連的無線鏈路來訪問網(wǎng)絡，形成一個局部的BSS(Basic Service Set)。用戶如果要進行相互通信的話，必須首先訪問一個固定的接入點(AP)，這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)被稱為單跳網(wǎng)絡。而在無線Mesh網(wǎng)絡中，任何無線設備節(jié)點都可以同時作為AP和路由器，網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點都可以與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信。這種結(jié)構(gòu)的最大好處在于:如果最近的AP由于流量過大而導致?lián)砣脑?，那么?shù)據(jù)可以自動重新路由到一個通信流量較小的鄰近節(jié)點進行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡的情況，繼續(xù)路由到與之最近的下一個節(jié)點進行傳輸，直到到達最終目的地為止。這樣的訪問方式就是多跳訪問。
其實人們熟知的Internet就是一個Mesh網(wǎng)絡的典型例子。例如，當我們發(fā)送一份E-mail時，電子郵件并不是直接到達收件人的信箱中，而是通過路由器從一個服務器轉(zhuǎn)發(fā)到另外一個服務器，最后經(jīng)過多次路由轉(zhuǎn)發(fā)才到達用戶的信箱。在轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，路由器一般會選擇效率最高的傳輸路徑，以便使電子郵件能夠盡快到達用戶的信箱。
與傳統(tǒng)的交換式網(wǎng)絡相比，無線Mesh網(wǎng)絡去掉了節(jié)點之間的布線需求，但仍具有分布式網(wǎng)絡所提供的冗余機制和重新路由功能。在無線Mesh網(wǎng)絡里，如果要添加新的設備，只需要簡單地接上電源就可以了，它可以自動進行自我配置，并確定最佳的多跳傳輸路徑。添加或移動設備時，網(wǎng)絡能夠自動發(fā)現(xiàn)拓撲變化，并自動調(diào)整通信路由，以獲取最有效的傳輸路徑。
Mesh優(yōu)勢
與傳統(tǒng)的WLAN相比，無線Mesh網(wǎng)絡具有幾個無可比擬的優(yōu)勢:
部署安裝簡便
安裝Mesh節(jié)點非常簡單，將設備從包裝盒里取出來，接上電源就行了。由于極大地簡化了安裝，用戶可以很容易增加新的節(jié)點來擴大無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍和網(wǎng)絡容量。在無線Mesh網(wǎng)絡中，不是每個Mesh節(jié)點都需要有線電纜連接，這是它與有線AP最大的不同。 Mesh的設計目標就是將有線設備和有線AP的數(shù)量降至最低，因此大大降低了總擁有成本和安裝時間，僅這一點帶來的成本節(jié)省就是非常可觀的。無線Mesh網(wǎng)絡的配置和其他網(wǎng)管功能與傳統(tǒng)的WLAN相同，用戶使用WLAN的經(jīng)驗可以很容易應用到Mesh網(wǎng)絡上。
NLOS
利用無線Mesh技術可以很容易實現(xiàn)NLOS配置，因此在室外和公共場所有著廣泛的應用前景。與發(fā)射臺有直接視距的用戶先接收無線信號，然后再將接收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)給非直接視距的用戶。按照這種方式，信號能夠自動選擇最佳路徑不斷從一個用戶跳轉(zhuǎn)到另一個用戶，并最終到達無直接視距的目標用戶。這樣，具有直接視距的用戶實際上為沒有直接視距的鄰近用戶提供了無線寬帶訪問功能。無線Mesh網(wǎng)絡能夠非視距傳輸?shù)奶匦源蟠髷U展了無線寬帶的應用領域和覆蓋范圍。
穩(wěn)定性
實現(xiàn)網(wǎng)絡穩(wěn)定性通常的方法是使用多路由器來傳輸數(shù)據(jù)。如果某個路由器發(fā)生故障，信息由其他路由器通過備用路徑傳送。E-mail就是這樣一個例子，郵件信息被分成若干數(shù)據(jù)包，然后經(jīng)多個路由器通過Internet發(fā)送，最后再組裝成到達用戶收件箱里的信息。Mesh網(wǎng)絡比單跳網(wǎng)絡更加健壯，因為它不依賴于某一個單一節(jié)點的性能。在單跳網(wǎng)絡中，如果某一個節(jié)點出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡也就隨之癱瘓。而在Mesh網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，由于每個節(jié)點都有一條或幾條傳送數(shù)據(jù)的路徑。如果最近的節(jié)點出現(xiàn)故障或者受到干擾，數(shù)據(jù)包將自動路由到備用路徑繼續(xù)進行傳輸，整個網(wǎng)絡的運行不會受到影響。
結(jié)構(gòu)靈活
在單跳網(wǎng)絡中，設備必須共享AP。如果幾個設備要同時訪問網(wǎng)絡，就可能產(chǎn)生通信擁塞并導致系統(tǒng)的運行速度降低。而在多跳網(wǎng)絡中，設備可以通過不同的節(jié)點同時連接到網(wǎng)絡，因此不會導致系統(tǒng)性能的降低。
Mesh網(wǎng)絡還提供了更大的冗余機制和通信負載平衡功能。在無線Mesh網(wǎng)絡中，每個設備都有多個傳輸路徑可用，網(wǎng)絡可以根據(jù)每個節(jié)點的通信負載情況動態(tài)地分配通信路由，從而有效地避免了節(jié)點的通信擁塞。而單跳網(wǎng)絡并不能動態(tài)地處理通信干擾和接入點的超載問題。
高帶寬
無線通信的物理特性決定了通信傳輸?shù)木嚯x越短就越容易獲得高帶寬，因為隨著無線傳輸距離的增加，各種干擾和其他導致數(shù)據(jù)丟失的因素隨之增加。因此選擇經(jīng)多個短跳來傳輸數(shù)據(jù)將是獲得更高網(wǎng)絡帶寬的一種有效方法，而這正是Mesh網(wǎng)絡的優(yōu)勢所在。
在Mesh網(wǎng)絡中，一個節(jié)點不僅能傳送和接收信息，還能充當路由器對其附近節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信息，隨著更多節(jié)點的相互連接和可能的路徑數(shù)量的增加，總的帶寬也大大增加。
此外，因為每個短跳的傳輸距離短，傳輸數(shù)據(jù)所需要的功率也較小。既然多跳網(wǎng)絡通常使用較低功率將數(shù)據(jù)傳輸?shù)洁徑墓?jié)點，節(jié)點之間的無線信號干擾也較小，網(wǎng)絡的信道質(zhì)量和信道利用效率大大提高，因而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的網(wǎng)絡容量。比如在高密度的城市網(wǎng)絡環(huán)境中，Mesh網(wǎng)絡能夠減少使用無線網(wǎng)絡的相鄰用戶的相互干擾，大大提高信道的利用效率。
可在室外應用
mesh無線網(wǎng)絡是一把雙刃劍。無線mesh網(wǎng)絡可以延伸無線局域網(wǎng)的基礎設施到無法為一個接入點配備電纜的地方，但是這樣做也付出了回程鏈路吞吐量下降的代價，對于連接到mesh網(wǎng)狀無線網(wǎng)絡接入點的客戶端也一樣。除此之外，在遠端還是需要電力支持。例如公交車站已經(jīng)有了電力支持，而且對于加熱器控制面板的管理幾乎不需要帶寬。公交車站的接入點將不會給Wi-Fi客戶端提供服務。相反，它具有自己的RJ-45端口，可啟用并配置來提供加熱器所需要的虛擬局域網(wǎng)。