2009．1数据通信 论j云 F0rum 无线Mesh网络综述 杨峰黄俊 罗小华(重庆邮电大学通信网测试实验窒重庆400065) 摘 要：5c线MeshN络是无线局域网和移动自组织网络相结合的产物，是一种全新的网络架构，有着极 大的应用前景。简要介绍了无线Mesh 络体系结构、特点和应用领域，总结了无线Mesh网络路由协议的 研究状况，探讨了存在的问题和今后发展的方向。 关键词：WMN；综述；‘多跳路由 无线Mesh网络WMN(Wireless Mesh Networks) 是通过无线链路把固定的和移动的节点连接起来， 构成的一个多跳的移动自组织网络【n。在这种网络 中，节点由Mesh路由器和Mesh霭：户端两种节点构脚2】。 每个节点都具有路由器和中继器的功能，为网络中 的其他节点存储转发数据包。网络中的节点之间可 以动态地建立和保持Mesh连接。所以，WMN是一 个动态的自组织、自配置网络，可以很方便地提供 健壮的、可靠的网络覆盖。它能够提供因特网的宽 带接入、无线局域网络覆盖，为静止的或移动的终 端提供低成本的网络连接。 1 无线Mesh网络体系结构 无线Mesh网络的典型结构如图l所示，其中 实线和虚线分别代表有线链路和无线链路。它包括 两类主要节点：Mesh路由器和Mesh客户端，其功 能有所不同。Mesh路由器可以是静止的或具有较 小的移动性，构成WMN的骨干，为Mesh客户端 提供Internet接入。同时，部分Mesh路由器也集成 网关或网桥功能。通过它的客户端可以接人到其他 无线网络，如Wi—Fi、Wi—Max、传感器网络和蜂 窝网络等。Mesh客户端也具有路由器或中继器的 作用，可以为其他Mesh客户端提供数据转发。由 于Mesh客户端是通过Mesh路由器接入网络，这种 节点不具备网关或网桥的功能，与Mesh路由器相 比，在软件和硬件上都要简化许多。 万方数据 Wnmk-ttM两at瞄 图1无线Mesh网络通信体系结构图 2无线Mesh网络特点 高带宽：由于在无线Mesh网络中数据以无线 多跳的方式传输，可选用较短的传输链路，数据传 输速率可达到6Mbit／s。 兼容性：Mesh网络可以通过相应的网关与 Internet、Wi—Fi局域网、公共电话网等网络相连。 Mesh网络中的无线终端用户也可以连接到其他网络。 支持非视距传输：构建无线Mesh网络的一个 重要目标就是为那些没有直接视距链路的用户提供 非视距连接。WMN采用无线多跳方式，用户即便 不在基站接入点的覆盖范围内，也可以通过其他节 点以无线多跳方式接入到目的网络。 前期投资少：铺设一个新的网络，首先考虑的 是覆盖范围。在无线Mesh网络中不需要基站。少 了前期的基站勘测，建设基站等基础设施的昂贵费 用，对网络服务商来说，前期投资很低。 健壮性：由于Mesh网络不需要建立大型基站 

割虢m 数据通信… 及发射塔，并且具有自我修复的功能，因此消除了 因各别通讯设备，如基站及发射塔的故障而导致整 个系统通讯受阻的隐患。这样在发生任何重大的意 外事件或自然灾害时，即使一部分网络设备受损 时，也不会造成整个网络的瘫痪。 自动平衡负载：由于Mesh网络中的设备都可作 为其他设备的路由和转发器。这意味着每个终端都 能通过相邻终端或其他网络设备的路由和转发而与 距离较远的其他终端或者网络接人点进行通信。因 此，在某些用户密集的地区当接入点负载过重的时 候，网络系统会利用路由和转发的功能自动地将一 部分用户的通信链接转移到其他的接人点上，从而 平衡了整个网络的负载。 3无线Mesh网络的应用领域 无线Mesh宽带接入城域网：无线Mesh宽带城 域网络在美国和中国台湾等地区已经建设完成。现 在，巴黎等国外发达城市和国内的北京、上海等城 市也在积极规划中。同时，无线Mesh网络可以作为 未来Wi—MAX无线城域网的扩展和补充。 校园网：校园无线网络有自己的特点：一是地 域范围大、用户多而且通信量大；--是网络覆盖要求 高，网络必须能够实现室内、室外、礼堂、宿舍、 图书馆、公共场所等之间的无缝漫游；三是负载平衡 非常重要，当学生集中在某地同时使用网络时很容 易发生通信拥塞。使用无线Mesh组网，很容易调整 节点数量和位置，实现网络升级，而且能够实现室 内外的无缝漫游。 医院：医院建筑物的构造密集复杂，一些区域要 防止电磁辐射。布线比较困难，对网络的健壮性要求 很高：如有重要活动(如手术)，任何网络故障都将会 带来灾难性的后果。采用无线Mesh．缍[网正好能够解决 这些问题，无线网络拓扑调整简单，而且网络的健壮 性和高带宽也更适合医院等公共场所部署。 旅游休闲场所：无线Mesh非常适合那些地理位 置偏远布线困难或不经济，而又需要为用户提供宽 带无线Internet访问的地方，如旅游场所、度假村、 汽车旅馆等。无线Mesh能够以最低的成本为这些场 所提供宽带服务。 需要快速部署或临时安装的场所：对于那些需 要快速部署或临时安装的地方，如展览会、交易 会、灾难救援等，无线Mesh网络是最经济有效的组 网方法，可以将成本降到最低。 4无线Mesh网络路由协议研究 无线Mesh网与其他网络最大的不同在于所有的 设备都可以以多跳的方式相互连接在一起。因此， 它的MAC层和网络层协议与其它的网络有很大不 同。目前，对WMN的研究大部分集中在这两个方 面。以下将对无线Mesh网络路由协议研究状况进行 简要总结和探讨。 尽管已经存在许多针对移动Ad—Hoc的路由协议闭， 但是设计WMN的路由协议依然是一个很热门的研究 领域。首先，现存的路由协议可测量性有限。另外， 目前的路由协议都是基于网络层和MAC层透明来设计 的。但是在WMN中，为了改善路由算法的性能，不 同层之间的交互是必须的。不仅如此，Ad—Hoc网络 和WMN在节点功率和移动性方面也有明显不同。在 WMN中，Meshj路由器移动性较小且没有功率限制。 但是，Mesh客户端节点需要移动性的支持。因此需要 —个有效的路由算法来满足不同需求。 目前，WMN的路由协议主要有以下几种思路： 分级路由协议：在分级路由中|41，网络节点依据 特定的自组织机制分为多个簇。每个簇有一个或多 个簇头。簇内的节点距离簇头可以是一跳也可能是 多跳。由于簇问需要通信，一些节点具有网关的功 能。在簇内和簇间可以采用不同的路由算法，如在 簇内采用先验式路由协议，而在簇间采用按需路由 协议。当节点密度很高时，分级路由具有很好的性 能，但是由于协议的复杂性，使得分级路由的优点 大打折扣。 ． 地理信息路由协议：与基于拓扑的路由协议不 同[51，地理信息路由转发数据包主要依据邻近节点 和目标节点的位置信息。因此，与其它的路由协议 相比，拓扑的变化对地理信息路由协议的影响比较 小。但是，需要依靠GPS或类似的定位设备，从而 增加了成本与复杂性，并且获得目的节点的位置信 息给网络带来了很大开销。 热量路由协议：热量路由协议嘲'依据温度域来转 发数据。把网关比作热源，距网关近的节点温度高， 万方数据 

2009．1数据通信 反之则温度低。据此把网络中的节点赋予不同的温度 值，当—个节点需要接人Intemet时，以多跳的方式 向温度高的节点转发数据，数据最终到达网关。 跨层路由协议：以前的路由协议研究都集中在 网络层，’由于无线Mesh网络特殊的网络架构，这 种方式并不能取得令人满意的效果。文献171提出了 一种新的路由设计思路一跨层设计。具体是采用 从低层收集路由判据的方法进行路由选择，打破了 传统的各层之间相互透明的原则。 5无线Mesh网络市场发展 目前，在全球无线Mesh组网已经开始应用[Sl。 美国的旧金山、费城等多个城市已经采用该技术建 设覆盖整个城市的无线网络，同时提供无线宽带、 市政管理和公共安全等功能。Telabria公司建在英 国Kent州的无线Mesh网络利用双载波与802．1 1兼 容，实现家庭或办公地点的室内外覆盖。 论豸 FOrum 6结论 由于无线Mesh网络的特殊性，其发展面临许 多问题。这些问题涵盖了网络组织结构、协议设 计、网络运行等方面。但是，无线Mesh网络是下 一代无线网络很有发展前景的技术，许多应用场景 推动着它的快速发展。 在未来，无线Mesh网络有望与WLAN、 Wi—MAX、3G／4G等网络完全融合，．全面提升无线 网络的服务质量。同时还可与无线传感器和社区网 络结合在一起，组成综合性网络，使用户能够充分 享受无线网络的便利。 参考文献 【1】BRUNO R CONTI M，GREGORI E．Mesh Networks： Commodity Multi-hop Ad Hoe Networks[J1．IEEE Corn Mag， 在中国，天津技术开发区也已采用无线Mesh解 2005，43(3)：123-13 1 。 决方案在全区范围内部署，完成后将实现200个监控 点，覆盖30平方公里范围的无线视频监控。2008年 9月，国内唯一的Mesh设备专业厂商一上海寰创通 信科技有限公司(GBCOM[)在与众多欧美一线厂家激烈 竞争中拔得头筹，成功中标蛇口集装箱码头无线覆盖 一期项目。随着无线Mesh技术的发展及相关产品的 【2】Ian F，Akyildiz，et a1．Wireless mesh networks：a survey． Computer Networks，March 15，2005，47(4)：445-487 【3】V．R Gannapathy，et a1．Network and Medium Access Control (NET—MAC)Layers for Wireless Mesh Network(WMN)． December 4—6，2007 Melaka，MALAYSIA APACE 2007 【4】A．K．Saha,K．B．Johnson．Self-organizing hierarchical routing 日渐成熟，应用领域越来越广，尤其在码头行业， for scalable ad hoc networking,Technical Report,TR04-433， Mesh产品已成为集装箱码头最佳无线覆盖方案。 Department of Computer Science，Rice University 根据易观国际研究，随着无线城市的建设需 求，中国无线Mesh市场从2008年起会得到迅速发 展，至2011年的累计市场规模可超过20亿人民 币。中国无线Mesh市场规模发展如图2所示。 【5】H．Frey．Scalable geographic muting algorithms for wireless ad hoe networks，IEEE Network Magazine(2004)18-22 [6】R．Baumarm，et a1．HEAT．Scalable Routing in Wireless Mesh Networks Using Temperature Fields．IEEE WoWMoM， Helsinki，Finland，June 2007 中国无线Iesh市场规模预测 【7】hli百Iannone，et a1．Cross-Layer Routing in Wireless Mesh Networks。Computer Networks．March 2005，445—487 【8】郭靖．分析：无线Mesh网构建无线城市．通信世界，2008，9 作者简介：杨峰。重庆邮电大学硕士生，研究方向宽带无线 接入网；黄俊，副教授，博士，研究方向移动通信网络澍 试、无线网格网；罗小华，副教授，研究方向混沌及其电路 设计。■ 图2中国无线Mesh市场规模预潮嘲 万方数据 

无线Mesh网络综述 作者： 杨峰， 黄俊， 罗小华， Yang Feng， Huang Jun， Luo Xiaohua 作者单位： 刊名： 重庆邮电大学通信网测试实验室,重庆,400065 数据通信 英文刊名： DATA COMMUNICATIONS 年，卷(期)： 2009(1) 1次 被引用次数： 参考文献(8条) 1.BRUNO R;CONTI M;GREGORI E Mesh Networks:Commodity Multi-hop Ad Hoc Networks[外文期刊] 2005(03) 2.Ian F Akyildiz Wireless mesh networks:a survey[外文期刊] 2005(04) 3.V R Gannapathy Network and Medium Access Control (NET-MAC) Layers for Wireless Mesh Network (WMN) 2007 4.A K Saha;K B Johnson Serf-organizing hierarchical muting for scalable ad hoc networking,[Technical Report,TR04-433] 5.H Frey Scalable geographic muting algorithms for wireless ad hoc networks 2004 6.R Baumann HEAT:Scalable Routing in Wireless Mesh Networks Using Temperature Fields 2007 7.Luigi Iannone Cross-Layer Routing in Wireless Mesh Networks 2005(03) 8.郭靖 分析:无线Mesh网构建无线城市 2008(09) 本文读者也读过(3条) 1. 田野.易平.周雍恺.蔡继文.柳宁.Tian Ye.Yi Ping.Zhou Yongkai.Cai Jiwen.Liu Ning 无线网状网络路由安全 协议综述[期刊论文]-信息通信技术2009,3(4) 2. 杨峰.黄俊.罗小华.YANG Feng.HUANG Jun.LUO Xiao-hua 无线Mesh网络综述[期刊论文]-广西通信技术2009(2) 3. 裴廷睿.曾文丽.张朝霞.PEI Ting-rui.ZENG Wen-Li.ZHANG Zhao-xia 基于无线Mesh网络的路由协议性能比较分 析[期刊论文]-湘潭大学自然科学学报2009,31(4) 引证文献(1条) 1.王华.李静静.何振.韩姗姗 无线Mesh网络技术研究[期刊论文]-南京信息工程大学学报 2010(4) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shujtx200901006.aspx