無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種近年來(lái)得到快速發(fā)展的無(wú)線(xiàn)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其不需要基站等事先建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，而是利用分布式思想構(gòu)建動(dòng)態(tài)自組織的無(wú)線(xiàn)多跳網(wǎng)絡(luò)，讓處于該網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的用戶(hù)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以對(duì)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行高速無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)。

無(wú)線(xiàn)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)由無(wú)線(xiàn)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來(lái)。Ad-hoc網(wǎng)是一種多跳的、無(wú)中心的、自組織無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，又稱(chēng)為多跳網(wǎng)（Multi-hop Network）、無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)（Infrastructureless Network）或自組織網(wǎng)（Self-organizing Network），整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是移動(dòng)的，并且都能動(dòng)態(tài)地保持與其它節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系。移動(dòng) Ad-hoc 網(wǎng)絡(luò)因其具有不依賴(lài)基礎(chǔ)設(shè)施、高動(dòng)態(tài)、多跳、易于組建等特點(diǎn)，已得到人們的普遍關(guān)注，尤其適用于某些特殊環(huán)境或應(yīng)急通信中，如戰(zhàn)場(chǎng)推進(jìn)中的部隊(duì)通信以及發(fā)生地震、水災(zāi)后的營(yíng)救等場(chǎng)合，同時(shí)也可為已有的無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)提供多跳擴(kuò)展。在這種網(wǎng)絡(luò)中，由于終端無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍的有限性，兩個(gè)無(wú)法直接進(jìn)行通信的用戶(hù)終端可以借助其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)是一個(gè)路由器，它們能完成發(fā)現(xiàn)以及維持到其它節(jié)點(diǎn)路由的功能。如圖1所示，節(jié)點(diǎn)N4若想要與N1之間進(jìn)行通訊，雖然它們之間因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn)無(wú)法直接通訊，但可以通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)N3、N2的轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行通訊。

圖 1 無(wú)線(xiàn)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)示意圖

無(wú)線(xiàn)mesh網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)繼承了無(wú)線(xiàn)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)無(wú)中心、無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施、多跳、自組織的特點(diǎn)，并且發(fā)展出了新的架構(gòu)以適應(yīng)其主要目的——提供IP寬帶接入。無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)由Mesh路由器和Mesh客戶(hù)端兩種節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，其架構(gòu)可以分為三種類(lèi)型：

1） 骨干網(wǎng)架構(gòu)（Infrastructure/Backbone WMNs）

骨干網(wǎng)架構(gòu)由Mesh路由器組成，為客戶(hù)端提供IP寬帶接入，如圖2所示。無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)可以用多種無(wú)線(xiàn)電技術(shù)來(lái)構(gòu)造，其中也包括IEEE 802.11的相關(guān)技術(shù)。Mesh骨干網(wǎng)是一個(gè)可以進(jìn)行自配置和自愈合的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)Mesh路由器的網(wǎng)關(guān)功能與因特網(wǎng)相連，普通客戶(hù)端和已有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)Mesh路由器的網(wǎng)關(guān)或中繼功能接入無(wú)線(xiàn)Mesh骨干網(wǎng)絡(luò)中。

圖2 無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)架構(gòu)示意圖

2） 客戶(hù)端架構(gòu)（Client WMNs）

客戶(hù)端架構(gòu)由Mesh客戶(hù)端組成，在用戶(hù)設(shè)備間提供點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)服務(wù)，如圖3所示，客戶(hù)端組成一個(gè)能提供路由和配置功能的網(wǎng)絡(luò)，支持用戶(hù)的終端應(yīng)用。由于組成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)不需要具有網(wǎng)關(guān)或中繼功能，所以不需要Mesh路由器，單獨(dú)的客戶(hù)端Mesh結(jié)構(gòu)可以被看作是一個(gè)由客戶(hù)端組成的無(wú)線(xiàn)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)。

圖3 無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端架構(gòu)示意圖

3） 混合架構(gòu)（Hybrid WMNs）

混合架構(gòu)是上述兩種架構(gòu)的結(jié)合，如圖4所示，Mesh客戶(hù)端可以通過(guò)Mesh路由器實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)也可以與其他Mesh客戶(hù)端組成一個(gè)Mesh網(wǎng)絡(luò)。由Mesh路由器組成的骨干網(wǎng)為客戶(hù)端提供了與其它一些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連接，如因特網(wǎng)、WLAN、WiMax、蜂窩和傳感器網(wǎng)絡(luò)等，同時(shí)在這種無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，可以利用客戶(hù)端的路由能力為無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)連接性、擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。

圖4 無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)混合架構(gòu)示意圖

在混合架構(gòu)下，無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)具有如下特性：

支持ad hoc網(wǎng)絡(luò)，并且具有自組織、自愈合的能力

是一種無(wú)線(xiàn)多跳網(wǎng)絡(luò)，但同時(shí)也有由Mesh路由器所組成的骨干網(wǎng)架構(gòu)

Mesh路由器較少移動(dòng)并承擔(dān)路由的主要職責(zé)，這樣大大減輕了Mesh客戶(hù)端以及其他非Mesh終端的壓力

對(duì)終端的移動(dòng)性有較好的支持

Mesh路由器兼容各種不同的網(wǎng)絡(luò)，不論無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)還是有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，因此可以提供多種網(wǎng)絡(luò)的接入。

對(duì)Mesh路由器和Mesh客戶(hù)端的能量功耗限制時(shí)不同的

無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)并不是一個(gè)孤立的網(wǎng)絡(luò)，其需要與其他無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作。