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什么是无线网格网技术?

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提问者:路人脚**风 540浏览 1分
2017/12/30 11:15:48
回答1
  • moxiaomo
    moxiaomo
    答:

    您好,领学网老师为您解答:

      无线网络技术

      一、定义

      无线网格网是指大量终端通过无线连成网状结构,各节点通过路由交换数据,是一种低功率的多级跳点系统。

      二、 工作原理

      1. 其核心是让网络中的每个节点都发送和接收信号, 使普通无线技术过去一直存在的可扩充能力低和传输可靠性差等问题迎刃而解。网络中大量终端设备能自动通过无线连成网状结构, 网络中的每个节点都具备自动路由功能, 每个节点只和邻近节点进行通信, 因此是一种自组织、 自管理的智能网络,不需主干网即可构筑富有弹性的网络。传统无线通信网络必须预先设计和布置网络, 它的传输路径是固定的, 而网格网络的传输路径是动态。 

      2. 无线网格式网络(Wireless Mesh Network)是移动Ad Hoc网络的一种特殊形态,它的早期研究均源于移动Ad Hoc网络的研究与开发。它是一种高容量高速率的分布式网络,不同于传统的无线网络,可以看成是一种WLAN和Ad Hoc网络的融合,且发挥了两者的优势,作为一种可以解决“最后一公里”瓶颈问题的新型网络结构。WMN被写入了IEEE802.16(即World Interoperability for Microwave Access,WiMax)无线城域网(Wireless Municipal Area Network,WMAN)标准中。

      3. 无线网格网中每个节点都能接收/传送数据,也和路由器一样,将数据传给它的邻接点。通过中继处理,数据包用可靠的通信链路,贯穿中间的各节点,抵达指定目标。    相似于因特网和其他点对点路由网,网格式网络拥有多个冗余的通信路径。如果一条路径在任何理由下中断(包括射频干扰中断),网格网将自动选择另一条路径,维持正常通信。一般情况下,网格网能自动地选择最短路径,提高了连接的质量。  根据实践,如果距离减小两倍,则接收端的信号强度会增加四倍,使链路更加可靠,还不增加节点发射功率。网格式网络里,只要增加节点数目,就可以增加可及范围,或从冗余链路的增加上,带来更多的可靠性。

      4. 今天的网格式无线局域网主要使用基于802.11a/b/g的标准以及802.15.4 的Zigbee射频技术。业界的重量级公司,例如Cisco和Intel,确认网格技术是目前无线通信符合逻辑的下一步延伸。网格的使用可以帮助各企业迅速地建立起新的无线网,或在不需要线连基站的条件下,扩展现有的WLANs。因为它们可以为数据传输选择最佳的路径。此外,工业用户还能用嵌入的无线网格,迅速建立起传感器和控制器的网络,进行工业管理和运输管理。

      三、特点 

      1.可靠性大大增强

      无线网格网采用的网格拓扑结构避免了点对多点星型结构, 如 8 0 2 . 1 1 WL A N和蜂窝网等由于集中控制方式而出现的业务汇聚、 中心网络拥塞以及干扰、 单点故障, 从而大大增强其可靠性。

      2. 具有冲突保护机制

      无线网格网可对产生碰撞的链路进行标识同时可选链路与本身链路之间的夹角为钝角, 减轻了链路间的干扰。

      3. 简化链路设计

      无线网格网通常需要较短的无线链路长度, 降低了天线的成本, 另一方面, 降低了发射功率, 也将随之降低不同系统射频信号间的干扰和系统 自干扰, 最终简化了无线链路设计。

      4. 网络的覆盖范围增大

      终端用户可以在任何地点接入网络或与其他的节点联系。与传统的网络相比, 接人点的范围大大的增强, 而且频谱的利用率提高, 系统的容量增大。

      5. 组网灵活、 维护方便

      由于无线网格网本身的组网特点, 只要在需要的地方加上少量的无线设备, 即可与已有的设施组成无线的宽带接入网。无线网格网的路由选择特性使链路中断或局部扩容和升级不影响整个网络运行, 因此提高了网络的柔韧性和可行性, 和传统网络相比功能更强大、 更完善。

      6. 投资成本低

      无线网格网初建成本低。无线网格网具有可伸缩性、 易扩容、 自动配置和应用范围广等优无线网格网混合组网

       四、WMN的关键技术

      1. 正交分割多址接入(QDMA)技术

      QDMA技术是专门为广域范围内通信的最优化以及移动网格网系统设计的。它起源于军事领域,是为了在特殊环境或紧急状况下提供可靠的通信方式。QDMA技术使用直接序列扩频(DSSS)调制技术,工作在2.4GHz的ISM频段上。由于它在MAC子层使用多信道方式(3个数据信道和1个控制信道),因此,与单个信道相比更能适用于高密度的WMN终端设备。QDMA技术提供一个高性能的射频前端,这种前端含有类似于多抽头Rake接收机(一般用于蜂窝网络)的功能和一种克服射频环境快速变化的公平算法。

      QDMA可在较广的移动通信范围内提供较强的纠错能力,同时增强的抗干扰能力和信号的灵敏度可使基于QDMA技术的通信网络提供达到250mph的移动速度,而在实际多址环境应用中的IEEE802.11协议只能达到20mph。目前QDMA数据传输的范围达到1600m,而802.11b只有20~50m。除了通信的范围和速率外,QDMA更独特的是内置的定位技术能够对通信设备进行精确定位而不依赖于全球定位系统(GPS),误差不超过10m  。

      2. 隐藏终端问题处理技术

      由于WMN采用无线传输媒质,因此它与其他无线传输网一样,不可避免地存在隐藏终端和暴露终端问题。由于无线媒质的特殊性,隐藏终端问题都可能发生,都会导致信号碰撞的发生。目前可通过IEEE802.11中的RTS/CTS协议(请求发送/允许发送协议)来避免,但并不能完全解决隐藏终端和暴露终端问题。尽管通过握手机制可以减少隐藏终端问题中冲突的概率和时间,但仍存在节点之间控制报文的冲突,而且不能解决暴露终端问题。事实上,WMN可看作简化的Ad Hoc网络,因此可根据Ad Hoc网络中的一些已有的成熟的方案来解决隐藏终端和暴露终端问题 。

      3. 路由技术

      WMN的多跳无线网具有动态拓扑的特点,因此对它的路由协议就存在很多要求。WMN的路由协议可以参考Ad Hoc网络现有的一些路由协议。Ad Hoc网络的路由协议大致可以分为先验式(Proactive)路由协议、反应式(Reactive)路由协议以及混合式路由协议。目前几种典型的路由算法有:DSDV(目的序列距离矢量路由协议)、DSR(动态源路由协议)、TORA(临时按序路由算法)和AODV(Ad Hoc按需距离矢量路由协议)。最近,微软公司提出了一种多无线收发器、多跳无线网络的路由协议MR-LQSR,主要思想是在DSR协议的基础上采用最大吞吐量准则,已经开始考虑WMN的特征 。

      4. 正交频分复用(OFDM)技术

      WMN物理层可以采用正交频分复用(OFDM)技术。OFDM技术是将高速的数据流通过串/并变换,分配到传输速率相对较低的若干个正交子信道中,在每个子信道上进行窄带调制和传输,这样减少了子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的,大大消除了符号间干扰。所采用的数字信息调制有时间差分移相健控(TDPSK)和频率差分移相键控(FDPSK),以快速傅里叶变换(IFFT和FFT)算法实施数字信息调制和解调功能。由于无线信道的频率选择性,所有的子信道不会同时处于深的衰落中,因此可以通过动态比特分配以及动态子信道分配的方法,利用信噪比高的子信道提升系统性能。由于窄带干扰只能影响一小部分子载波,因此OFDM系统在某种程度上能抵抗这种干扰。OFDM结合分集、时空编码、干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术,最大程度提高系统性能,使WMN性能得到进一步优化。

        望采纳!

    2017/12/30 11:17:20
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