無線Mesh網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和MAC層相關(guān)研究

0 引言
Mesh網(wǎng)起源于海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期美國(guó)的軍事領(lǐng)域，作為一種新型的公共無線城域網(wǎng)解決方案，已經(jīng)在美國(guó)等地被廣泛用于市政、公共安全、教育、醫(yī)療、物流等領(lǐng)域。它提供持續(xù)的連接，并且當(dāng)鏈路中斷或者阻塞時(shí)可以通過“多跳”的形式從一個(gè)節(jié)點(diǎn)跳到另一節(jié)點(diǎn)，直到目的地址。與其他網(wǎng)絡(luò)不同的是Mesh網(wǎng)的各個(gè)組成部分通過多跳的形式彼此連接，一般來說這些節(jié)點(diǎn)是不移動(dòng)的(這點(diǎn)與adhoc網(wǎng)絡(luò)不同)。Mesh 網(wǎng)可以看作是adhoc網(wǎng)絡(luò)的一種。因此移動(dòng)adhoc網(wǎng)(MANet)和mesh網(wǎng)之間有緊密聯(lián)系。但移動(dòng)adhoc網(wǎng)還需要考慮各個(gè)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性。

1 WMN網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)
無線網(wǎng)狀網(wǎng)(WMN)是移動(dòng)adhoc網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形態(tài)，它繼承了adhoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，具有自配置、自組織與自管理等特性，能以很低的發(fā)射功率提供無處不在的寬帶服務(wù)。WMN是動(dòng)態(tài)自組織自配置的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠自動(dòng)形成類似于adhoc一樣的網(wǎng)絡(luò)并保持網(wǎng)絡(luò)的連通。因此，WMN不僅是adhoc網(wǎng)絡(luò)的另一種形態(tài)，而且能使adhoc網(wǎng)絡(luò)更多樣化。

2 WMN中的MAC層
2．1 WMN與無線網(wǎng)絡(luò)的不同
WMN網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議與典型的無線網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議是不一樣的。WMN的MAC協(xié)議關(guān)注的是大于一跳時(shí)的通信。典型的MAC協(xié)議僅局限于單跳通信而路由協(xié)議則需考慮多跳通信的問題。該假設(shè)使協(xié)議設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化。但是這種方法不適用WMN，因?yàn)樵赪MN內(nèi)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收不僅受單跳節(jié)點(diǎn)的影響，兩跳甚至多跳外的節(jié)點(diǎn)都有影響。多跳無線局域網(wǎng)中的隱藏節(jié)點(diǎn)問題就是個(gè)例子。MAC層是分布式互相協(xié)作共同完成多點(diǎn)到多點(diǎn)間的通信。在WMN網(wǎng)絡(luò)中，沒有中央控制器。 MAC功能通過分布式的
方法來完成。所以MAC協(xié)議在傳輸時(shí)能保證所有的節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作，任何具有Mesh網(wǎng)絡(luò)功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都能與其鄰居節(jié)點(diǎn)通信。因此，在這些節(jié)點(diǎn)之間可以建立多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。網(wǎng)絡(luò)的自組織性對(duì)MAC層來說是必需的。
2．2 在單通道MAC層中改進(jìn)現(xiàn)有的MAC協(xié)議
通過提高CSMA／CA協(xié)議，人們提出了很多多跳adhoc網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議。這些方案通常都是調(diào)整CSMA／CA參數(shù)，比如調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小或者更改回退機(jī)制等。這些方案可提高單跳通信機(jī)制的吞吐量。但對(duì)于像WMN這樣的多跳網(wǎng)絡(luò)來講，那些方案并不能顯著減少相鄰節(jié)點(diǎn)之間競(jìng)爭(zhēng)的可能。一旦競(jìng)爭(zhēng)頻繁發(fā)生，就不停的有回退等待的情況，由于各節(jié)點(diǎn)之間的累積效應(yīng)，端到端的吞吐量會(huì)顯著下降。