目前存在的无线通信网络

1、无线通信网络简介无线通信网络简介 1. IEEE 802.11协议简介协议简介 1.1 1.1 WLANWLAN的发展及应用领域的发展及应用领域1.21.2 WLAN的两种组网形式的两种组网形式BBS2BBS1InternetAPAP图1.1 具有中心控制点的WLAN 图1.2 自组织WLAN 1.3 WLAN的所具有的主要优势的所具有的主要优势 组网简单：无需网络系统布线工程，一般只需要布置一个或组网简单：无需网络系统布线工程，一般只需要布置一个或几个接入点就可以达到覆盖一定区域范围的局域网络，从而几个接入点就可以达到覆盖一定区域范围的局域网络，从而大大减少了网络组建时间；大大减少了网络组建

2、时间； 灵活性与移动性：在无线信号覆盖的范围内，用户可以不受灵活性与移动性：在无线信号覆盖的范围内，用户可以不受线缆的束缚随意地进行移动，在任何地点、在任意时间快速线缆的束缚随意地进行移动，在任何地点、在任意时间快速地访问网络；地访问网络； 易于扩展：易于扩展：WLAN具有多种灵活的配置方式，能够支持不同具有多种灵活的配置方式，能够支持不同服务区间的漫游功能。因而可以根据应用的需要，方便将只服务区间的漫游功能。因而可以根据应用的需要，方便将只有几个用户的小型网络扩展到上千用户的大型网络；有几个用户的小型网络扩展到上千用户的大型网络； 节约经济：组建有线网络时，为了考虑以后网络的扩展往往节约经济

3、：组建有线网络时，为了考虑以后网络的扩展往往会预留多个利用率较低的信息接入点，而当网络拓扑发生改会预留多个利用率较低的信息接入点，而当网络拓扑发生改变或者更改覆盖区域时，又需要布线来重新组建网络，这些变或者更改覆盖区域时，又需要布线来重新组建网络，这些将带来昂贵的经济代价。将带来昂贵的经济代价。WLAN则由于组网简单、易于扩展，则由于组网简单、易于扩展，可以避免以上情况的发生，从而可以大大降低经济代价。可以避免以上情况的发生，从而可以大大降低经济代价。1.4 IEEE 802.11协议族协议族1997年美国电气和电子工程师协会（年美国电气和电子工程师协会（IEEE，Institute of E

4、lectrical and Electronics Engineers）推出了）推出了802.11协议，和其他协议，和其他IEEE 802协议一样，协议一样，802.11协议详细定义了媒体接入控制（协议详细定义了媒体接入控制（MAC, Medium Access Control ) 和物理层（和物理层（PHY, Physical Layer）的规）的规范范 IEEE 802.11a:工作频率工作频率5GHz，最高速率，最高速率54Mbps IEEE 802.11b:工作频率工作频率2.4GHz，最高速率，最高速率11Mbps IEEE 802.11g:工作频率工作频率2.4GHz，最高速率，最

5、高速率54Mbps注：以上三种协议定义了不同的注：以上三种协议定义了不同的PHY IEEE 802.11n：工作频率：工作频率5GHz或或2.4GHz，最高速率，最高速率600Mbps注：该协议定义了不同的注：该协议定义了不同的PHY和和MAC层层 IEEE 802.11e注：该协议定义了不同的注：该协议定义了不同的MAC层层1.5 1.5 IEEE 802.11/11e MAC协议的两种操作模式协议的两种操作模式 802.11点协调功能点协调功能（PCF, Point Coordination Function ) 802.11e混合可控信道接入混合可控信道接入（HCCA, Hybrid C

6、oordination Function (HCF) Controlled Channel Access） 802.11分布式协调功能（分布式协调功能（DCF, Distributed Coordination Function） 802.11e增强的分布式信道接入（增强的分布式信道接入（EDCA, Enhanced Distributed Channel Access） 1.6 1.6 IEEE 802.11 DCF MAC协议协议协议的操作特点：协议的操作特点：载波侦听与冲突避免载波侦听与冲突避免（CSMA/CA, Carrier Sense Multiple Access with Co

7、llision Avoidance） 二进制指数退避二进制指数退避 （BEB, Binary Exponential Backoff ）数据传输模式数据传输模式 （基本（基本（Basic）传输模式和）传输模式和RTS/CTS（Request to Send/Clear to Send）传输模）传输模式式 ）源节点目的节点其他节点DIFSDATASIFSACKNAVDIFSDIFSDIFS延迟后退避延迟接入图2.1 DCF协议的基本传输模式 图2.2 DCF协议的RTS/CTS传输模式1.7 1.7 IEEE 802.11e EDCA MAC协议协议协议的操作特点：协议的操作特点： EDCA机制

8、是对机制是对DCF机制的一种扩展，它通过机制的一种扩展，它通过不同的接入参不同的接入参数数来为不同类别的业务流提供区分服务，从而达到保证实时业来为不同类别的业务流提供区分服务，从而达到保证实时业务的务的QoS的目的。的目的。EDCA在节点内部为不同的业务流定义了在节点内部为不同的业务流定义了四四种优先接入类别种优先接入类别（AC, Access Category）（如表）（如表2.1所示），并所示），并让其分别对应于让其分别对应于四个独立的队列四个独立的队列，相当于四个独立的，相当于四个独立的MAC层实层实体。每种体。每种AC都被赋予四种不同的接入参数，都被赋予四种不同的接入参数，采用载波侦听

9、以采用载波侦听以及与及与DCF类似的二进制退避机制独立地参与信道的竞争类似的二进制退避机制独立地参与信道的竞争。 CWminACCWminAC ：每种：每种ACAC的最小竞争窗口。当属于该的最小竞争窗口。当属于该ACAC的数据帧成功传输后或的数据帧成功传输后或者初始传输时，便从中均匀地选择一个随机整数作为退避计数器，此值越小，者初始传输时，便从中均匀地选择一个随机整数作为退避计数器，此值越小，表明该表明该ACAC优先级别越高，获得信道接入权的机会就越大。优先级别越高，获得信道接入权的机会就越大。 CWmaxACCWmaxAC ：每种：每种ACAC的最大竞争窗口。当属于该的最大竞争窗口。当属于该

10、ACAC的数据帧在第次传输中的数据帧在第次传输中发生冲突时，则在第次传输时所使用的将增大至原来的两倍，直至达到最大发生冲突时，则在第次传输时所使用的将增大至原来的两倍，直至达到最大值，并从中均匀地选择一个随机整数作为退避计数器重新开始退避，当达到值，并从中均匀地选择一个随机整数作为退避计数器重新开始退避，当达到最大重传次数后丢弃该数据帧。最大重传次数后丢弃该数据帧。 AIFSACAIFSAC：每种：每种ACAC的仲裁帧间隔（的仲裁帧间隔（Arbitration Inter-Frame SpaceArbitration Inter-Frame Space）。）。每种每种ACAC需要监听信道持续空

11、闲达到需要监听信道持续空闲达到AIFSACAIFSAC间隔后，方可进行数据的传输或间隔后，方可进行数据的传输或者退避计数器的递减。者退避计数器的递减。AIFSACAIFSAC可按照下面的公式来计算。可按照下面的公式来计算。 其中，和是物理层参数，分别表示物理层时隙和短帧间隔大小；是大于其中，和是物理层参数，分别表示物理层时隙和短帧间隔大小；是大于等于等于1 1的整数。较小的的整数。较小的AIFSAC AIFSAC 表示该表示该ACAC优先级别越高，获得信道接入权的优先级别越高，获得信道接入权的机会就越大。机会就越大。 TXOPACTXOPAC：每种：每种ACAC的传输机会（的传输机会（Tran

12、smission OpportunityTransmission Opportunity），），指的是指的是一个时间区间。当该一个时间区间。当该ACAC成功获取到信道接入权后，在这段时间区间内不需要成功获取到信道接入权后，在这段时间区间内不需要再次与其他节点竞争信道，而可以连续发送多个数据帧，但不能超过时间区再次与其他节点竞争信道，而可以连续发送多个数据帧，但不能超过时间区间的长度限制。较大的间的长度限制。较大的TXOPACTXOPAC表示该表示该ACAC可以占有更多的信道时间，以传输可以占有更多的信道时间，以传输更多的数据帧。更多的数据帧。 优先级AC流类型AIFSNTXOPLimit(ms

13、)CWminCWmax10尽力而为的数据业务703110232031视频探测3031102342视频26.0161531563语音23.264777表2.1 四种优先接入类别及其所对应的默认参数2. Zigbee(传感器传感器Sensor)网络简介网络简介 n ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术; n 基于802.15.4标准;n ZigBee有三个可使用频段，国内采用2.4G的ISM频段;n ZigBee无线的传输带宽在20-250Kbps范围，适合传感器数据采集和控制数据的传输;n ZigBee网络节点容量达到65535个，具有非常强大的组网

14、优势;ZigBeeZigBee能帮我们做什么能帮我们做什么n 无线控制或无线传感器网络n 组建PAN（ Personal Area Networks）n 设备之间的无线数据通讯n 无线控制灯、开关、温控器、电气用具等ZigBeeZigBee的应用场合的应用场合低速无线设备 TV VCR DVD CD 鼠标鼠标 键盘键盘 操作杆操作杆 保安保安 HVAC 照明照明 门禁门禁 玩具玩具 游戏器具游戏器具 监视监视 诊断诊断 传感器传感器工业、农业和商业消费电子消费电子个人健康监护 监视监视 传感器传感器 自动化自动化控制控制玩具和玩具和游戏游戏家庭家庭自动化自动化PC 机的机的外围设备外围设备Zi

15、gBeeZigBee与其他无线网络与其他无线网络Source: /en/resources/ZigBeeZigBee与其他无线网络与其他无线网络市场名市场名标准标准GPRS/GSM1xRTT/CDMAWi-Fi802.11bBluetooth802.15.1ZigBee802.15.4应用重点应用重点广阔范围广阔范围声音声音&数据数据WEB,Email图像图像电缆替代品电缆替代品检测，控制检测，控制系统资源系统资源16MB+1MB+250KB+4KB-32KB电池寿命（天）电池寿命（天）1至至70.5至至51至至7100至至1000+带宽（带宽（

16、KB/s）64-128+11,000+72020-250传输距离传输距离1,000+1-1001-10+1-100+成功尺度成功尺度覆盖面大，质量覆盖面大，质量速度，灵活性速度，灵活性价格便宜，方便价格便宜，方便可靠，低功耗，便可靠，低功耗，便宜宜Source: /en/about/faq.aspZigBeeZigBee与其他无线网络与其他无线网络ZigBeeZigBee的优势的优势n低功耗、低成本n免费频段n时延短n抗干扰能力强n网络容量大n组网能力强ZigBeeZigBee与与802.15.4802.15.4nZigBee是一组基于是一组基于IEEE

17、802.15.4标准开标准开发的有关组网、安全和应用软件方面的发的有关组网、安全和应用软件方面的技术。技术。nIEEE 802.15.4仅处理仅处理MAC层和物理层层和物理层协议协议，ZigBee联盟扩展了联盟扩展了IEEE对其网络对其网络层协议和层协议和API进行了标准化。进行了标准化。ZigBeeZigBee与与802.15.4802.15.4ApplicationAPISecurityNetworkMACPHY868MHz/ 915MHz/ 2.4Hz32-/64-/128-bit encryptionStar/Mash/Cluster-TreeCustomerZigBeeAllianc

18、e IEEE802.15.4- “the software”- Network,Security& Application layers- Brand managementIEEE 802.15.4- “the hardware”- Physical & Media Access Control layersSource: /resources/documents/IWAS_presentation_Mar04_Designing_with_802154_and_zigbee.pptZigBeeZigBee网络中的设备类型网络中的设备类型

19、ZigBeeZigBee网络拓扑结构网络拓扑结构星型网络ZigBeeZigBee网络拓扑结构网络拓扑结构树型网络ZigBeeZigBee网络拓扑结构网络拓扑结构MESHMESH网络（网状网络）网络（网状网络）ZigBeeZigBee通讯方式及信道通讯方式及信道n直序扩频技术（DSSS）；n抗干扰能力极强，保密性，可靠性高；n国内采用2.4G频道。 2.4G2.4G频段各类无线设备的通讯频段各类无线设备的通讯1. Wi-Fi系统2. 蓝牙系统 3. 无线USB 4. ZigBee系统 5. 2.4GHz无绳电话 2.4G频段无线系统信号比较无线USB的频率捷变3. Ad Hoc(自组织自组织)网

20、络简介网络简介 随着我国电信市场竞争的加剧，找准和开拓新的业务增长点成了电信运营商和设备提供商在市场中掌握先机的关键。 采用移动Ad Hoc网络技术的MESH无线区域网等业务被认为是未来的业务热点之一。 甚至有人称：就象IP网络改造传统电信网络一样，移动Ad Hoc网络技术可能对现有移动通信网络的结构和运营模式带来划时代的影响。Ad Hoc自组织无线网络技术意义深远 一组带有无线收发装置的组成的一个、临时性 自创建（Self-Creating)、自组织(Self-Organizing)、自管理（Self-Administering)系统。 不依赖预设的基础设施而临时组建。 移动终端具有路由功能

21、，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。可独立工作，也可与Internet或蜂窝无线网络连接。Overview-自组织功能Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiOverview-动态变化的网络拓扑Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiOverview-自动最佳路由选择-1Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiOverview-自动最佳路由选择-2最佳路由

22、最佳路由备选替换路由备选替换路由有线回传有线回传Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiOverview-自动路由保护/恢复Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi最佳路由最佳路由备选替换路由备选替换路由有线回传有线回传Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiOverview-Overview-Wi

23、-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi MAC-碰撞碰撞/冲突避免、隐藏和暴露终端问题冲突避免、隐藏和暴露终端问题 QoS保证保证 功率控制与管理功率控制与管理 网络的信息安全网络的信息安全Core TechnologyExisting MANET protocolsdiscover routes on-demand (re-active)Maintain updated routes (pro-active)Source ro

24、utingTable drivenVariation of distant vector?Variations of link state routing?, ABR,TORA、先应式路由按需路由混合式路由（Hybrid）(局部先应，广域按需）功率感知路由、地理位置信息路由、功率感知路由、地理位置信息路由、 QoS路由、多播路由、可扩展路由路由、多播路由、可扩展路由可以和许多技术结合基于WLAN的自组织无线网络架构Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiInternet3G/HSDPA/WiMAX IEEE802.11b/g（2.4GHz）、）

25、、IEEE802.11（5GHz） 每个节点每个节点2002000m覆盖范围覆盖范围 64/128位位WEP加密（或加密（或WAPI）（可根据需要）（可根据需要 增加不同层增加不同层次的加密功能）次的加密功能） 高带宽，高带宽，11-54M /s或更高（或更高（IEEE802.11n） 面向数据业务面向数据业务(Data service oriented )的网络的网络 支持支持VoWi-Fi 网络可靠性高网络可靠性高 组网非常方便组网非常方便 通用性和兼容性强通用性和兼容性强 成本优势成本优势 丰富的终端支持丰富的终端支持和其它宽带网络的集成Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi

26、Wi-FiWi-FiWi-FiInternet3G/HSDPA/WiMAXWi-FiWi-FiWi-Fi在城域中的运用在城域中的运用 现场布控/紧急通信使用使用IEEE1609.4协议，即协议，即WAVE协议协议 蜂窝型蜂窝型Wi-Fi网络已经在美国一些城市部署和即将开始部网络已经在美国一些城市部署和即将开始部署，如署，如Michigan州的州的Grand Haven去年去年8月完成了月完成了Wi-Fi网络覆盖，成为了全美国第一座网络覆盖，成为了全美国第一座WiFi城市。城市。Chaska, Minnesota（密尼苏达州）也已经建成覆盖全市的蜂窝型（密尼苏达州）也已经建成覆盖全市的蜂窝型Wi

27、-Fi网络，并投入运营。网络，并投入运营。 Philadelphia（费城）投资（费城）投资700万万1000万美圆搭建覆盖万美圆搭建覆盖整个城市整个城市135平方英里的范围，为整个城市提供一个基于平方英里的范围，为整个城市提供一个基于IEEE802.11b的的Wi-Fi宽带无线网络，为目前世界上规模宽带无线网络，为目前世界上规模最大的蜂窝型最大的蜂窝型Wi-Fi城域无线宽带网络。城域无线宽带网络。 同时，美国其它一些大城市，如同时，美国其它一些大城市，如Madison、Boston、Culver City等都在计划当中。等都在计划当中。Anaheim, Portland; Minneapol

28、is; Arlington and Brookline. 2005年台北市和年台北市和Nortel合作，建立了覆盖整个城市的蜂合作，建立了覆盖整个城市的蜂窝型窝型Wi-Fi网络。网络。 英国（英国（BT）、澳大利亚、新西兰等。）、澳大利亚、新西兰等。4. Mesh(网状网网状网)网络简介网络简介 什么是WiFi-Mesh 无线网状网(WiFi Mesh)，是一种基于WiFi技术而发展出来的一种新型的无线城域网解决方案，由于其具有自组网,自修复,自平衡,自动扩展等特点,目前正在世界范围内尤其是欧美等发达国家掀起应用热潮。与传统无线网络完全不同，WiFi-Mesh大幅降低运营商对网络部署的成本和复

29、杂程度。WiFi-Mesh典型网络WiFi-MESH技术起源l 在现代化战场上，各种军事 车辆之间、士兵之间、士兵与军事车辆之间都需要保持密切的联系，以实现统一指挥， 协同作战。这是一种典型的移动自组织网络.自组织网络已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一，甚至有不少人认为自组织网络的思想将会把所有我们能想到的网络组合在一起，从而实现世界通信网络的大统一。l WiFi-Mesh的研究起源于美国军方DARPA计划中对MANET(Mobile Ad-hoc Network，移动自组织网络)的研究，应用于波斯湾和海湾战争的作战通信指挥系统。今天，在经历了多年的技术进步和商业推动之后，商用的无线

30、网状网最终成为现实。目前，已经商用的无线网状网产品基本上都基于WiFi，称之为WiFi-MESH WiFi-Mesh的三个阶段 第一阶段的典型代表是基于交换技术的无线网状网。采用交换技术的无线网状网产品是一个无线交换机和AP的结合，它本身没有路由功能，必须有一个根节点来进行数据交换。这一阶段的产品主要特征是适合小规模组网、连接多个热点。 第二阶段的典型代表是基于路由技术的无线网状网。具有路由功能的无线网状网真正体现了网状路由的特性。每个无线网络中的路由器不仅为覆盖区内连接的用户提供网络接入，同时作为该网络的基本设施将数据通过无线网状网络路由到目的地。但由于使用的是来自于有线网络被广泛应用的3层

31、路由技术，并不完全适用于无线网络，无线网状网的真正潜力没有发挥出来。WiFi-Mesh的三个阶段 第三代WiFi-Mesh产品，采用多种技术，在无线性能（传输距离、移动速率、抗干扰、穿透等）方面具有大幅增强，能够适应于更多更复杂的应用场景。第三代WiFi-Mesh网络具备灵活性高和容错能力强的特点。它简化了视距通信问题并以最少量的网络基础设施和互联成本大大扩展了网络的覆盖范围 。 相对于现有的有线系统，无线系统在信号质量、覆盖程度、传输距离、通讯安全、服务质量等方面遭遇了更为苛刻的挑战。如何克服这些瓶颈一直是无线网状网领域的核心问题。此外，如何与WiMAX、Zigbee等其他新技术进行融合也是

32、当前WiFi-Mesh的重要研究课题。WiFi-Mesh发展趋势 随着经济和文化的发展，越来越多的无线应用市场需求激发了无线技术的快速发展。无线网状网自一开始就是为“随时随地随需”的无线应用所设计，它可以动态地创建新的链接和其他节点相连，具有自组网、自管理、自动修复、自我平衡等优点。无线网状网技术不但被福布斯杂志认为是预示着无线革命下一个阶段的到来，也被IEEE评选为代表未来趋势的十大信息技术之一。因此，无线网状网已经被业内普遍认为是无线网络技术的发展方向，被公认为是未来的4G技术。无线Mesh技术特点(1). 是一种新型无线技术，提供无线路由功能，可扩展WiFi形成无线城域网(2). 单节点

33、无线性能比WiFi有很大增强，满足构建无线城域网的要求。(3). 网络拓扑成网状(4). 具备多跳功能(5). 网络具有自组织能力(6). 网络具有自修复能力(7). 网络具有自平衡能力(8). 高带宽，低成本网状拓扑 网状拓扑结构。网状拓扑结构。ABCDEFABCDEF图a图b网络自组织功能l 网络具备自组织功能，可自动探知新增节点，并更新路由，自动调整网络参数，如相邻节点发射功率等l 自组织功能带来诸多优势：减小无线规划复杂度、无需复杂配置、新增节点非常方便BACD新增FEAC网络自修复功能l 网状结构，无中心，单个节点破坏不会影响到其它节点，可进行路由自调整。l 节点具备功率自调整功能，

34、通过覆盖区域呼吸效应减小节点毁坏带来的影响。BBACACDFE网络自平衡功能l 节点具有自平衡能力，能根据数据目的地和各前向路由中拥塞情况选择最佳路径发送 。BACDFE路径拥塞节点拥塞分布式控制 分布式控制。分布式控制。为实现节点间相互通讯，无线网状网需要众多控制功能，如认证、无线资源安排、路由发现等，这些工作在传统网络中都是通过中心控制节点完成的，但在无线网状网中没有中心控制节点，这些工作必须由各节点或节点间自行完成，设计的控制流程与传统无线网络存在很大区别。ABCDEFABCDEF图a图bMesh网络的结构 一般而言，WiFi-Mesh网络由客户节点、Mesh 路由器节点和网关节点组成。

35、 客户节点可以是笔记本电脑、PDA、WiFi 手机、RFID阅读器和无线传感器或控制器等；客户节点按照功能可以分为两类：一类只作为普通终端接入网络，不具有转发信息的功能；另一类既具有普通节点的接入功能，又具有路由和信息转发功能，即兼具了无线路由器的功能。Mesh 路由器可以是普通PC，也可以是专用的嵌入式系统，如ARM 等。 按照结构层次，无线Mesh 网络可以分为平面结构、多极结构和混合结构。平面结构 平面结构中所有节点都是对等的关系，每个节点都包含相同的MAC、路由、管理和安全等协议，既可以接入网络，也可以转发其他节点的消息。网内的节点能够形成任意网状的拓扑结构，节点也可以任意移动，网络的

36、拓扑结构会动态的发生变化。在这种环境下，由于节点的无线通信覆盖范围有限，两个无法直接通信的用户终端可以借助其他终端的分组转发功能进行数据通信，而不需要借助其他基础设施。多级网络结构 无线Mesh 网络的典型多级结构，分为上下两层。下层的客户节点可以通过Mesh 路由器接入到上层Mesh 结构的网络中，Mesh 路由器提供路由选择和中继功能，为客户节点提供一条顺利连接到网关节点的无线链路。网关节点通过路由选择和管理控制等功能为移动终端选择与其他网络节点通信的最佳路径。这种结构的优点：可以兼容市场上已经有的设备，降低系统成本，提高了网络覆盖率和可靠性，缺点：任意两个终端节点之间不能直接通信.混合网

37、络结构 在混合结构中，用户节点增加了具有转发和路由功能的Mesh 设备，之间可以实现无线互连。WiFi-Mesh关键技术-路由l 路由判据路由判据 无线MESH网络中另外一个很重要的问题是路由选择问题，例如从某个节点A到达其它的节点B，可以经过不同的用户站中转，于是就存在多条路径，选择哪条路径就成为一个关键问题，这将直接影响系统的性能。而一般有线网络中的路由协议技术并不适合无线路由场景.需要综合考虑多方面的因素，当节点增加或是减少时，无线MESH网络的拓扑结构就会发生变化，路由选择问题变的更加复杂。l 快速收敛快速收敛 无线网状网中拓扑高度变化。由于常规路由协议需要花费较长时间才能达到收敛，而

38、此时拓扑结构可能在达到收敛前又发生了变化，结果导致整个网络路由始终无法处于收敛状态。在无线网状网中，路由算法必须具备快速收敛特性，使其能够感知和跟踪上节点移动造成的链路状况变化，以维护正确的动态路由。另外，由于无线带宽有限，路由协议开销不能太大，否则会严重影响网络性能l 快速无缝切换快速无缝切换 结点在高速移动的情况下,需要在很短的时间内进行无线链路的切换,如果切换时间过长,会导致数据传输的中断等情况. .WiFi-Mesh关键技术-无线 无线性能增强技术无线性能增强技术 无线信号存在着慢衰落和快衰落问题，如何增强传输距离、移动速率、抗干扰、穿透等无线性能是众多无线MESH厂家的研究重点。新兴

39、的物理层无线电技术，如定向智能天线、自适应调制编码、MIMO技术以及多无线电/多信道系统已经成为下一代无线接入系统的不可或缺的关键技术。此外，为了进一步改善无线射频性能以及高层协议的控制，更先进的可重配置无线电、感知无线电、甚至软件无线电技术都已开始在无线系统中有所运用。这些高级物理层无线电技术的开发设计不仅对物理层性能起着决定性作用，而且要求进行整合物理层、MAC层和网络层进行整体设计，以便最大限度的提高整个网络性能。 另外对于WiFi-Mesh网络,由于共享信道等以及干扰等方面的原因,多跳后带宽会严重降低,这个也是需要解决的问题WiFi-Mesh关键技术-功率控制 功率控制与管理功率控制与

40、管理 功率控制与管理对于无线MESH网络来说非常重要，特别是终端对节能尤为敏感。功率控制的主要好处在于：(1)采用尽可能小的发送功率或者减少不必要的功率发射能延长电池的使用期限，并且能增大网络容量；(2)降低发射功率能够减少链路冲突；(3)当系统流量负荷较高是，低发射功率将获得更小的端到端时延；而当负荷较低时，高发射功率将获得更小的时延，所以功率控制需要根据系统负荷大小确定功率的分配；(4)功率控制应该与网络层的路由技术联合进行优化设计。 无线资源管理实际上包括前面所述的功率控制，还包括容量和负载管理，以及资源分配和调度机制等。无线资源管理一方面是满足各种业务的QoS要求，另外一方面能保证珍贵

41、的无线资源高效使用。WiFi-Mesh关键技术-QoS与安全 QoSQoS保证保证 无线MESH网络的大多数应用都是具有不同QoS要求的宽带业务。这样，除了端到端时延和公平性以外，还需要在通信协议中考虑时延抖动、聚合吞吐量、每节点吞吐量以及分组丢包率等性能评价指标。一般Mesh结点都具有转发功能,特别是网状网络的情况下,结点自身业务和转发业务发生冲突时如何保障QoS还是个问题 网络信息安全网络信息安全 无线MESH网和802.11无线局域网相比，多跳通信是一个主要的安全挑战。无线通信的广播本质使其更容易受到被动攻击（如窃听），以及主动攻击（如信息篡改，DOS攻击）。而这些安全隐患在多跳的MES

42、H网中将被进一步放大。所以必须设计安全的路由协议以对抗针对路由协议的攻击。MESH网络与传统的WLAN无线局域网InternetInternet传统的WLAN无线局域网无线MESH网络- 热点覆盖- 依赖有线连接- 无线性能较差- 数据固定路径转发- 热区覆盖- 无线自成网络，不依赖有线连接- 无线性能大幅增强- 自动适应最佳路由，网络自组织，自均衡WLAN无线局域网（树状结构）-独立唯一路径独立唯一路径ABInternet-容易阻塞容易阻塞-必须经过有线网络，且因容易发必须经过有线网络，且因容易发生阻塞，网络延时大生阻塞，网络延时大-所有节点必须与有线相连，部所有节点必须与有线相连，部署不方

43、便（如采用网桥，则存署不方便（如采用网桥，则存在严重的单点故障问题）在严重的单点故障问题）MESH无线网状网（网状结构）-网状网络结构、存在网状网络结构、存在多条可选路径，自动寻多条可选路径，自动寻找最佳路径找最佳路径-多条路径间自动平衡多条路径间自动平衡流量，不易阻塞流量，不易阻塞-选择最短路径，延时选择最短路径，延时小小-无需所有节点落地，无需所有节点落地，网络部署方便网络部署方便-无单点故障问题，网无单点故障问题，网络具备自愈能力络具备自愈能力与WLAN无线性能对比无线局域网无线局域网WLAN无线无线MESH覆盖距离覆盖距离(100mw发发射功率，全射功率，全向天线向天线)室内100m，

44、室外300m(空旷地带)室内100200m，室外300m3Km(空旷地带)移动性移动性小于50Km/h50Km/h350Km/h传输带宽传输带宽22Mbps(TCP)322Mbps(带宽损失用于底层私有协议开销)抗干扰能力抗干扰能力 弱强无线网络性无线网络性能能由于节点间无协商机制，再多节点也无法形成高质量无线覆盖网络，盲区众多，切换时延大（几秒）节点间存在协商机制，可以形成高质量覆盖的无线网络，可消除盲区，切换时延小(无缝切换几秒) 各厂家间无线性能存在较大差异，是无线MESH产品的核心竞争焦点Mesh与 WLAN互补关系 WiFi网络的特点是带宽较高但通信范围较小，主要用于小范围的无线通讯

45、，被定义为无线局域网(WLAN)。 目前，WiFi网络迅速向人群聚集的地点或楼宇内发展，像咖啡店、酒店、机场候机大厅、写字楼等地为用户接入互联网的服务。 相对于WiFi，无线Mesh在组网方式、传输距离以及移动性上都有很大的改进，特别是它具有兼容WiFi的特性，利用WiFi-Mesh和WLAN的特点,在组网络时,可以用WiFi-Mesh做骨干传输,同时用WLAN做接入,做到互相补充的关系与公众移动网络比较2G公众网公众网(GPRS/CDMA1X)3G公众网公众网(TD-SCDMA/WCDMA/CDMA2000)3.5G公众网公众网(HSPA )无线无线MESH最大传输最大传输带宽带宽30-70

46、Kbps128Kbps,部分重点区域384Kbps 理论值下行14.4Mbps 上行5.8Mbps20Mbps网络覆盖网络覆盖广域覆盖,目前建设很充分,无处不在广域覆盖,目前仅在奥运城市建设广域覆盖,目前无建设城域覆盖,按需建设安全安全国内未实施空口加密,安全存在重大隐患,可轻松进行空口窃听和数据拦截空口加密可靠,主要隐患来自非专网存在的安全问题空口加密可靠,主要隐患来自非专网存在的安全问题空口加密,节点认证,用户认证,专网建网成本建网成本高高高低使用费使用费中高高低无线Mesh与3G的融合3G已经酝酿很久，而且得到各大通信公司的支持，我们国内也有TD-SCDMA专有技术，可谓众望所归。到目前

47、为止，数字移动电话在一些基本应用上已经做得很完美，如语音通信、短消息、简单的新闻服务以及股市行情等等。下一步移动通信所要解决的就是实现移动电话之间更加直接的视频通信.无线Mesh网络也具有移动、宽带的特性，与3G提供的业务有些相近。但是二者的定位定位有所不同。3G定位在广域网，将继续为公众移动通信服务，3G发展必须依赖大规模布网，时间会比较长。而无线Mesh是基于IP的，定位在城域网，组网灵活，可以先在小范围使用，然后逐渐发展起来，更适合于各垂直行业的专网应用。它先于3G进入市场，同时它又具有很强的兼容性，便于将来与3G兼容，解决3G末端接入的问题。在未来的通信市场，3G与Mesh的结合存在很

48、大的可能性。 与WiMAX比较固定固定WiMAX移动移动WiMAX无线无线MESH最大带宽最大带宽(物理物理层。层。20Mhz频率频率资源资源)75Mbps75Mbps54Mbps支持移动速度支持移动速度不支持移动100Km/h以下50-350Km/h(各厂家能力不同)网络覆盖网络覆盖固定点之间通讯,视距传输距离可达30-50Km，但无法形成网络城域覆盖,城市环境覆盖半径可达成3-5Km。边缘覆盖困难。城域覆盖,城市环境覆盖半径300m-1.5Km。可灵活按需建设。技术成熟度技术成熟度成熟，已规模商用预计2009年初成熟商用成熟，已规模商用建设成本建设成本高高低使用费用使用费用低低低频率资源频

49、率资源可使用许可频段和非许可频段中国未分配公开频段，免许可无线Mesh 与Wimaxl 总体来说，在占有市场空间方面，WiFi-Mesh已经先于WiMAX、3G进入市场。同时，WiFi-Mesh也可以依靠已被市场接受的WiFi终端迅速发展起来。l 从技术上分析，WiFi-Mesh、固定WiMAX,在远距离大面积覆盖时候,彼此可以相互补充，WiFi-Mesh做为接入,固定WiMax做骨干传输。同时无线网状网能够实现城域范围内的移动宽带专用通信网。随着技术和市场的不断发展，WiFi-Mesh与移动WiMax确实存在竞争,但是也有互补的情况.同时,目前移动WiMax技术不成熟,而且面临众多的问题,如

50、频率没有规定,技术不成熟,成本太高,同时支持WiMax的终端还很少.无线视频监控l 除固定无线视频监控外，还可移动视频监控，摄像头可移动，视频客户端也可移动。视频监控是MESH的一种主应用方式无线宽带上网l 由于MESH兼容WiFi终端，可以用WiFi卡上网，也可以用MESH卡上网，MESH卡性能比WiFi卡明显优越多媒体业务l 由于MESH能提供高带宽，可以用于视频广播、视频对讲等业务固定MESH节点媒体播放服务器（含视频编码器）显示屏视频解码器车载MESH节点无线VoIP业务l MESH扩展WiFi热点成为热区，WiFi手机可在城域范围内漫游通讯，极大促进了WiFi手机的应用。应急临时通信

51、l MESH属于无中心网络，具备自组织功能，无需事先布设基础设置，终端间可自组织直接通讯，特别适用各类应急通讯场合。生产作业等数据业务 MESH节点除提供标准WiFi终端接入功能外，还提供RS232口、以太网口接入，适合各类传感器、生产作业工具的接入，使其轻松在终端间或终端与服务器间通讯，满足各行业生产作业的需要。无线MESH技术应用行业能源能源医院医院军队军队制造、仓储物流制造、仓储物流无线校园网无线校园网应急通信应急通信无线城市无线城市商务楼商务楼/ /酒店酒店智能交通智能交通无线社区无线社区无线MESH应用迅猛发展已在超过450个城市应用，行业应用更是广泛。国内应用案例北京西城区公安无线视频监控网络北京市政府无线MESH政务综合办公网北京公安部门应急通讯系统北京奥运场馆北京望京开发区上海嘉定无线新城鹤岗煤矿铁路铁路成昆线青岛海洋大学暨南大学厦门大学上海外高桥第一期集装箱码头上海外高桥第四期集装箱码头南京港龙潭集装箱码头大庆油田无线MESH设备厂家l STRIX（美国）l BelAirNetwork（加拿大） l TROPOS（美国）l Skypilot （美国）l Firetide （美国）l Motorola（美国）l Nortel （加拿大） l CISCO（美国）l 阿德利亚（总部在美国，主研发机构和市场在国内）l 寰创（国内）。5. 超宽带技术超宽带技术UWB UW