无线MESH网络

无线MESH网络 现今社会上无线接入网是一种非常自由,也是非常受欢迎的一种接入手段,现在有很多种无线接入技术,像IEEE 802.11定义的WLAN,还有Wi-Fi,Ad hoc网络等等,其中WLAN是比较成熟的一种,在现阶段得到了广泛的应用.但是它的局限性也非常的大,随着各种更新的应用被提出,这些无线技术已经不能适应这些新的技术应用.接下来我们要介绍的无线MESH网络(WMN)就是为了适应这些新技术，并为无线接入技术从低到高的层之间提供了更好的与。在接下来的几部分里面，我们组成员一起探讨了关于无线MESH网络的各个方面，包括它的特性，架构，具体应用，性能因素，和由此在协议层之间定义的现有的具体协议的介绍。 一( 无线MESH网的初步介绍 无线MESH网络是一种无线网络的接入技术，它提供了一种网络中各节点间的一种网络互联技术，与其他接入方式相比较，WMN具有很多的优点:低成本，简单的网络维护，好的网络健壮性，可靠的服务，自组织，自配置等。所以近年来对MESH网络有很多的研究。 先不谈细节，从总体上来看，WMN的外部设施包括两种:MESH路由器和MESH客户。其中MESH路由器是客户端的接口，它提供了多种的天线接口，它能用很小的功率提供多跳了路由通信，并且路由器之间的通信是无线的，这是其他传统的无线路由器所不能比拟的，比如WLAN需要AP，但是AP之间的连接也是需要通过有线的ETHERNET的。一般来说MESH路由器是固定的或低移动性的。而MESH客户与其他的网络中的客户节点也有很大区别，首先它不仅提供传统的客户的应用功能，它也提供了路由功能，为其他的客户提供路由(但是它不提供网关功能)。值得一提的是客户节点可以是现在我们用的各种电子设备。 二( WMN的基本特性 在看到了WMN网络的基本设施以后，现在来介绍一下WMN网的基本特性。 1 、多跳性的网络 WMN的设计目标之一就是在不损失信道容量的情况下增加覆盖范围。也可以说是在不损失覆盖范围的情况下增加吞吐量，减少节点干扰，和增加频率服用率。那么多跳性的网络刚好久可以符合这一点。 2、自组织、自配置 WMN中的网络节点可以自由的移动，也就是网络中的拓扑结构是随时变化的，那么网络就需要自己动态的配置，已适应网络拓扑图的变化和在网络节点实 效的情况下找到代替路径。 3、移动性 正如第二点所说的节点是可以移动的。但是具体来说MESH路由器具有低移动性，而MESH客户可以有较高的移动性。 4、多种网络接入 WMN可以提供提供不同的网络接入，比如也可以与ETHERNET相连，与卫星相连，这样可以接入INTERNET和其他的网络中。 5、耗能约束 通常节点的发射功率要有一定的限制，使它的覆盖范围不能太大，以免带来干扰。还有就是某些节点使通过电池供电，不能提供太大的功率。在设计MAC层和路由层协议的时候需要考虑到耗能方面的问题，并且路由器和客户之间的协议有可能也不一样。 6、兼容性和互操作性 MESH网中的客户可以使MESH客户，也可以是其他的传统客户(不提供路由)，这体现了兼容性。并且MESH路由器也可以与其他的无线网整合，这体现了它的互操作性。 在这里有一点需要指出的是WMN和Ad hoc网络之间的区别，因为他们之间有很多特性都是一样的，所以通常不好分辨。其一是WMN有无线基础设施，像MESH路由器，它提供了更好的稳定性和健壮性，和更大的覆盖范围。其二是WMN支持多信道，路由器间和客户间使用不同的无线信道，这样可以更好的提高网络性能。其三是Ad hoc中所有节点都是移动性的，那么路由设计会更复杂。 可以说Ad hoc所提供的技术WMN都需要，但因为WMN的特殊性，它还需要更多的技术来支持。 三( WMN网络的各种应用 正是现在的各种新的应用要求的提出而产生了各种的新的技术来支持这些应用。接下来列举了部分适合MESH网络的应用。使用WMN可以是这些应用比在其他的技术上获得更好的性能。 1( 家庭宽带的应用 虽然现在传统的WLAN也可以提供家庭的无线宽带应用，但是它的AP无法完全覆盖家庭的所有地方，使得某些角落成为死角无法联入网络中，如果设置多个AP的话，AP之间的接线又是个很大的开销。而WMN的话可以通过增加MESH路由器，或者移动路由器，或者增加路由器发射功率来解决死角问题。 2( 社区网络 传统的社区网络是通过接入CABLE，或者通过以太网联入。需要的时候加入WLAN，但是这样的网络利用率低，并且房屋间地区无法覆盖上网络，并且每个人建立接入都需要增加费用。还有一点就是连出本地网和与邻居互联都只有一条路径可以选择。而通过WMN可以解决这些问题。 3( 企业网络 现有的企业网络如果用802.11中的WLAN来实现无线互联的话，无线网之间是各自分离的，他们之间的互联还需要以太网，这样就增加的网络费用，而且他们之间的出口只能为自己服务，不能为其他的子网服务。并且健壮性和抗阻塞都不理想。如果用MESH路由器代替AP的话就可以实现内部网络的整合，提高外连的资源利用率，WMN的网络规模也可以容易的扩大，但是企业网络节点很多，所以比家庭用的复杂。 4( 传输系统 公交车，火车等交通工具内也可以通过WMN实现内部组网。 5( 建筑内设备自动化 如电梯，电力系统，中央空调等设备可以实现互联和自动管理。 6( 医药系统 医疗机构中需要进行医学图象等大量的实时性，高可靠性，高宽带业务数据的传输，如果达不到要求或许就会产生灾难性的影响。MESH网络能提供大量的技术保证，但是在某些方面还是需要改进。 7( 紧急救灾网络 灾害地区一般情况不能布线，没有网络基础设施，必须提供高效的实时的自组织网络来实现紧急救灾。 四( 有关WMN性能的重要因素 上面几节已经说明了WMN的大概特性和关于它的具体应用，现在就要根据这些方面的内容提出WMN中重要的网络性能因素，然后我们可以根据这些内容提出具体在网络中的各层提出关于各种因素的解决办法和好的协议方案。所以说分析WMN性能因素是相当有必要的。我们从一下7点考虑了WMN的性能因素。 1(无线技术 现阶段各种无线传输技术都比如半导体设计，射频技术，调制编码方案等都得到了应用。在WMN中方向智能天线，MIMO系统，多信道系统都是其中的一些技术。这些技术都需要物理层，MAC层和路由层的支持。因而要根据这些因素的因向来设计我们的协议。 2( 规模问题 随着节点的增多，节点密度的增大，那么网络性能会随之下降(找不到最佳路径，连接丢失，吞吐量下降等)。所以需要设计更好的媒体接入技术。 3( MESH连接性 由于MESH连接的特殊性(自组织性和拓扑控制)需要设计出合适的MAC和路由层协议来实现WMN的连接性问题。 4( 带宽和QoS 不同与其他的Ad hoc网络，许多的WMN需要为应用提供带宽和QoS服务。为了提供好的带宽服务，需要设计好的度量值，考虑因素有延迟，抖动，每点吞吐量，分组丢失率，距离等等。这是在网络层中需要关注的。 5( 兼容性和互操作性 这一点在之前的WMN特性中已经提及。 6( 安全性 不可否认的是现在的WMN设计中安全性能并不尽人意。由于MESH网络的特性，存在没有一个认证中心给WMN发公钥(WLAN中可以通过AP)，所以安全问题得不到解决。而现有的Ad hoc的安全技术并不适合。因为首先Ad hoc中的安全技术也不成熟，而且两者的结构也不完全相同。 7( 易用性 为了使MESH网络在实际中更好操作，它有一系列的易用性问题:电源管理，自组织，动态拓扑控制，健壮性，快速网络接入与用户认证过程等。 五( WMN各层的具体分析与协议实现 在进行了具体的性能分析以后，我们就要在体系中的各层当中讨论如何为了实现这个性能而对各层进行设计，并且列举了现有设计出的某些协议。这些分析当中我们着重介绍了MAC层和网络(路由)层。 , 物理层 物理层中包含了各种无线技术，包括各种调制编码技术，还有发射接收技术。一般采用单信道的话在网络性能方面会不如多信道技术，现在有多种的多信道方面的技术。 多输入多输出系统(MIMO)和方向天线是物理层的进来的研究方向。他们都是在不同的方面做同样的工作就是增加网络性能。其中MIMO系统分为三类，一种是单接口单天线，多信道。其二是单接口多天线系统。其三就是多接口(radio)系统。这些不同的物理层设计都会导致高层协议的不同程度的改变，将在MAC层详细的介绍这几种不同的设计方案。在这一层有很多地方需要注意，就是如何提供更高的传输速率和怎么样获得更好的MAC层支持，这两个方面都是现在的热点研究方向。 , MAC层 特性:无线MESH网络里面，MAC层的设计是十分重要的，因为它不同于其他的有线网络，有线网络如以太网，是单跳的网络，在网络内的任何传输是点对点的，不存在其他的主机的参与，这时候在网络层引入多跳的概念，因此这个时候MAC层与网络层之间是透明的。而WMN中节点间的通信直接就是多跳性的，所以这个时候WMN网络存在这隐藏节点和暴露节点的问题。不同与其他网络的另一点是，WMN中MAC层是分散合作的，因为网络是需要为多点通信做准备的，而有线网络是在网络层才引入分散合作的。其次在MESH网中MAC层还要兼顾网络的自组织性和移动性。 如前面所述在物理层方面，单信道和多信道的各种MAC层设计是不一样的，下面详细的介绍关于WMN的MAC层设计方案。然后在这个大概的介绍上引入余双波同学对一些具体方法的讨论。 1( 单信道MAC 基于MESH网络物理层的特殊性，单信道MAC层也要有一定的变化来适应物理层的不同。(1)改进现有的MAC层的协议，比如CSMA/CD这种媒体接入技术。需要RTS/CTS才能再无线网络里面工作。(2)还要注意与物理层的相关设计，比如需要引入功率控制等。(3)设计新的MAC层协议。也就是不用现在的CSMA/CD技术，用CDMA或者TDMA的MAC层协议。这时需要注意网络的分散性与合作性。(码分配与同步问题) 2( 多信道MAC (1) 多信道单天线系统 虽然同时只能有一个信道输入输出，但是不同的节点可能以不同的信道工作来增加网络的性能。这样，为了调整网络中节点间的信道分配，就需要一个合理的MAC设计。 (2) 多信道多天线系统 这个时候一个接口卡可以包含多个天线，包括了多种并行的RF芯片集还有多个并发的信道。在物理层上只用一个MAC层来调整这多个信道，怎么样设计这种MAC层协议也是现在的一个热点问题。 (3) 多接口(Radio)系统 每个接口都有自己的物理层和MAC层，这些接口的收发通信都是完全独立的，这时可以在MAC层之上设计一个虚拟MAC层用来协调下面的多个MAC。比如Multi-radio Unification Protocol(MUP)协议。 下面给出一位组员阅读的具体的相关协议算法(基于多信道无线mesh网络 Hyacinth结构): 相关工作--- A( 多信道MAC 已经有很多方法来改进MAC层以便它能支持多信道网络，其中大多数研究所采用的方法都是为每个包的传输分配一个最佳信道，从而在根本上消除干扰的同时又能够是多个平行的传输能在邻近的信道上进行。，与先前这些方法不同的是，Hyacinth结构不是以包带包为基础来进行信道改变的;Hyacinth结构的信道分配持续比较长的时间(几分钟到几小时)，因此不需要对每个不同信道的包的通信传输进行再同步。这个优点是我们可以利用常用的802.11硬件来构建系统。 B( Multi-radio研究 在过去的研究中多NIC方法已经被讨论了，然而却没有提出分布式信道分配算法也就不能真正地认识这种算法的真实的潜在性能。 Hyacinth结构的每个节点可以通过少量无线信道来提供实实在在的性能改进。我们提议每个节点使用多NIC，也描述了这样利用集中信道分配策略和路由算法来提升潜在性能，同时也解释了为什么无法察觉通信负载量的信道分配算法不能解决这个问题。 Hyacinth结构采用一种分布式负载察觉信道分配和路由算法，它们能够发现刚刚提到的多路无线网中的多NIC结构自身的潜在性能。与先前的多信道WMN相比，这种方法不需要独立的控制界面，它仿效逻辑文件分配树结构合并了具有优先次序的信道分配机制，同时还支持快速故障恢复机制。 信道分配问题--- 信道分配问题可以分为两个子问题:邻机-to-接口的连接、接口-to-信道的连接。邻机-to-接口的连接决定了节点与它的每个邻机进行通信所用的接口，而这些邻机是节点打算与其建立不同链接的。由于每个节点的接口数目是有限制的，所以每个节点典型的只用一个接口与它的多个邻机通信。而接口-to-信道的连接决定了网络接口将使用哪个无线信道。信道分配算法所要求的主要约束是: ?能够用来分配网络节点的独立信道的数目将被它自身的NIC的个数所限制 ?两个进行直接相互通信的节点之间应该至少共享一条公共信道 ?处于干扰区域中的无线信道的自身容量是受限制的 ?非交叠无线信道的总数目是固定不变的 信道分配依靠每个不同链路的负载情况，而负载情况则是依靠路由的。路由算法的目的是决定每个通信聚集设备和有线网络之间的路由，而以这样的一种方式来使MESH网络的负载得到平衡，当然也包括到有线网络的链路。 信道分配算法--- 下面介绍分布式路由/信道分配算法，它只利用局域拓扑和局域的通信负载信息来实行信道分配和路由计算。这些信息是通过邻近的k+1跳来收集的，其中的k是干扰和通信范围的比率，典型值在2到3之间。 分布式负载察觉信道分配 早先的邻机发现和路由协议允许每个WMN节点与它的邻机连接并确定一条与有线网络的通路。 1) 邻机-接口连接 分布式信道分配算法的关键问题是节点间的信道从属关系，如下图所示: 上面的拓扑图说明了由于信道从属问题的存在，网络的信道分配的改变是如何导致一系列的信道再分配的:假设节点D发现链路D-E的负载非常严重，从而应该转移到负载较轻负载信道7;由于D只有2个NIC，所以它只能在两个信道上同时工作，为了确保这种约束，链路D-K也需要改变它的信道;同样E及其链路E-H也是这样的情况;这种波动作用更远地传播到了链路H-I、A-E、E-G、G-K;这个网络上的信道从属关系使单个节点预测局部信道再分配效果变的困难。 为了限制信道分配改变的影响，常常利用WMN节点的限制。特别地，节点所用来与它们的父辈节点(UP-NICs)通信的NIC布局，就和它们用来与其子辈节点(DOWM-NICs)通信的NIC布局相脱节，如下图所示。 2) 接口-信道分配 一旦邻机-to-接口的映射关系确定下来，剩下的问题就是怎么给每个NIC分配信道。 下面是另一位同学基于多路径多速率无线Mesh网络容量可知路由的研究: 在无线多跳的网络中使用多路径是增加网络容量的有效方法，然而在这种网络中，现有的路由协议不可能完全地利用多路径的优势。下文中考虑固定节点的基于无线mesh网络的IEEE 802.11。例如，无线返程网络和公有无线网络。我们提出了一种新的被称为瓶颈链路容量(BLC)的路径计量标准，用于计算路径质量，链路中的干扰和链路中的交易负荷。之后，又进一步完善了被称为容量透明路由(CAR)的路由协议，它利用瓶颈链路容量(BLC)作为路由计量标准。最后，评估瓶颈链路容量(BLC)通过仿真后的性能。结果显示我们的路径计量标准在系统吞吐量和端到端延时方面优于其他计量标准。 介绍--- 路由协议中的关键参数是路由计量标准。期望传输算法(ETX)基于各链路地速率的广播包， 假设网络中每个节点的都装备了一个或多个网络接口插件(NICs)，并且网络接口插件(NICs)的数目要小于系统中可用的非干扰信道的数目。于是可以提出了一种新的被称为瓶颈链路容量(BLC)的路径计量标准，用于计算路径质量，链路中的干扰和链路中的交易负荷。BLC是为了实现在各路径负荷平衡的同时各节点负荷也同样是平衡，从而增加系统的吞吐量。之前有于BLC类似的构想，但是计量标准的细节，例如在多信道多多速率环境下怎样从链路容量中获得路径容量，还没有被讨论。 于是把BLC计量标准加入到容量可知路由选择(CAR)的路由协议中。CAR是基于需求的路由协议。 假设--- 1. 网络中所有得节点都是固定节点。 2. 每个节点都装备了一个或多个(NICs)。每个节点的(NICs)的数目少于系 统中可用的非干扰信道的数目。 3. 信道的分配策略是静态的，每个分配都维持较长的时间。为了充分利用系统资源，我们并不限定控制信道只传送控制消息，它也可以传送数据包。这个策略允许节点用唯一的NIC与其它节点传送数据。 4. 假设每一个节点都知道与邻居节点之间链路的传送速率和包丢失率。 5. 假设控制结构的比特误码率忽略不计的。 空余时间估计--- TBusyPeriod[n]认为每个节点都维持在忙时和空余时间。为测量时间内节mi T点i到信道n总的忙碌时长。它包括内所有的发送和接收时间，并且NAVm 的保留时间也计算在内了。,,为信道n的忙时最近测量值，定义之前BusyPeriod nc 的测量为值,,，给出公式: BusyPeriod n ,,,,,,BusyPeriod n,,，BusyPeriod n， (1 - ,)，BusyPeriod n (1) c其中，。 0,,,1 的定义为: ResidualAirTime[n] ResidualAirTime[n],T,max (BusyPeriod [n]) (2)imij,iI(,)i I 其中， 节点i的临近节点。例如，假设是T,100,BusyPeriod [n],50 。imA如果节点A是从节点B接收的的忙时报告消息为60，那么ResidualAirTime[n],100,。 max(50,60) ,40A 新的路径计量标准--- BIC计量标准基于对某个链路，在成功发送一个数据包时，忙时期望的估计(EBT)。假设采用四步RTS-CTS-Data-ACK握手，则成功传送的EBT为: LEBT , T ， T ， ，T , (3)RTSCTSACKR T ，T ， T , 分别是控制结构RTS，CTS，ACK的传输时间 L是结构尺寸，RRTSCTSACK 是数据传输速率。如果考虑报丢失率(PLR)，公式(3)重新定义为 1L,,EBT T T T , (4),，，， ,,RTSCTSACK1-PLRR,, 这里用包错误率(PER)来近似PLR 如图1所示，一个数据包从节点S通过节点M传输的节点D，则总的忙时期望等于链路S-M的于链路M-D的忙时期望之和。这是因为他们在同一个信道工作，同一时间只能有一个链路在工作。 CEBTx,p定义为沿着路径P在链路X上传送一个数据包的总的EBT。 CEBTx,p,EBT, (5)i,,,,,iIpxCEBTx,p是沿着路径P在链路X上传送一个数据包的总的资源消耗。 则计算节点M与节点N之间链路的空余容量为: min(ResidualAirTime[n], ResidualAirTime [n])MN LC, (6) M -N ,pCEBTM -N ,p 知道沿一条路径的每个链路的空余容量，应用BLC 描述一个路径的空余容量，例如，给出路由路径P，它的空余容量为: BLC ,min LC (7)pi, pi,p 比较两个路由路径P和q。如果BLCp 小于BLCq，则路径P的瓶颈比q的更拥挤，路经q优于路径P。公式(7)已经可以用作我们的路由计量标准，但最好还是与路径长度结合进行规一化: min LCi, p,ip BLC , (8)pG, G,G是路径P的长度，是可调参数，大于1。之所以用公式(8)是因为较长路径会有更多的容量去清除拥塞的区域。然而路径越长意味着因中间节点发送堆栈溢出或传输失败造成的数据包丢失的几率就越大。因此，1/μ可以作为每个中间节点平均不掉包的概率。还有，路径越长意味着越多的资源被消耗和可能面临的端到端时延增加。公式(8)就是尽可能在路径容量和路径长度之间找到一个平衡。 , 网络层 首先需要说明的是WMN作为一个网络接入技术，也会接入INTERNET上与其他网络整合，所以IP也会作为其网络层中一个重要技术，但是WMN的路由协议与其它的有线网络由许多不同。 WMN与Ad hoc网络有许多共同的特性，所以ad hoc的网络协议可以用于WMN中，如TBRPF，还有MICROSOFT的CDSR，AODV等等。 但是WMN也需要设计新的协议来更好的适应自己的需要，原因如下: 1)必须要新的度量值(metrics)来改善性能。 2) 现有的协议规模有局限性，WMN可以设计的很打。 3)现有的路由协议认为MAC层协议是透明的，而无线网络的设计中需要跨层交互，在MAC层和网络层需要交换很多参数。 4)在能源约束和移动性方面WMN和ad hoc有很多的不同方面 所以WMN的路由协议需要一下的特性来满足: 1)度量值。 在WMN中用最小跳数来作为度量值已经不是最合适的了，链 路质量，拥塞问题，还有RTT都要有所考虑。 2)链路失效与容错。它的健壮性要好，链路出错能迅速找到代替的路径。 3)负载均衡。在用户间要共享网络的资源，负载均衡的问题可以由在度量值 中引入RTT因素来达到。 4)规模。规模大小对端到端的延迟会有很大影响，所以会影响协议的设计。 5)路由器和用户间的自适应性的支持。以为MESH路由器的无能量约束和 低移动性，而MESH客户的能约束和移动性，他们的路由协议应该有所 区别。 所以在考虑上面这些因素的情况下，提出了多种路由协议的设计方法。下面是本组的另一位同学做的路由协议分析: 无线Mesh网络路由协议的分析--- 由于WMN是移动Ad Hoc网络的一种特殊形态，一些在Ad Hoc网络中使用的路由协议也可以应用到WMN中来。例如微型Mesh网中使用的动态源路由协议。以及其他一些公司所使用的基于按需距离向量的路由协议等。但是在研究中我们发 结构、动态拓扑等特点和Ad Hoc网络之间存在很现，由于WMN 自身所具有的Mesh 大的不同。使得它对路由协议有着更多更复杂的要求，因此仍然需要研究一种为WMN量身定做的路由协议。下面我们就介绍几种专门用于WMN的网络路由协议。如多收发器路由、分级路由、基于地理位置的路由，以及为了达到网络负载平衡、提高容错性能而专门设计的多路径路由等。 1)多收发器路由。 2004年，微软公司提出了这种多无线收发器的路由协议MR—LQSR (multi—radi0 link—quality source routing)。在WMN中，每个节点多个收发器应该是一种首选的体系结构，因为这样不用修改MAC协议就能够实现网络容量的增加，多收发器路由正是在这一点的基础上提出的。在这种路由协议中提出了一种新的路由选择算法，这种算法依据带有加权值的累计期待传输时间WCETT(weighted cumu(lative expected transmission time)来进行路由路径的选择。它在基于距离向量的路由选择算法的基础上，充分考虑了网络连接质量对路由选择的影响，把高质量的传输信道以及信道间的差异性综合体现在同一个路由协议中，从而实现了传输时延和网络吞吐量之间的良好平衡。 跟多收发器路由相似，也可以选择每个收发器多个信道的模式来提高网络容量。但是，不管采用哪一种方式，他们的缺点都非常明显。首先，在这两种方式中都要求路由算法不仅要解决路径选择问题，还必须同时选择出最合适在这个路径上进行通信的收发器或信道。另外，必须同时解决好跨层设计的问题，否则路由路径发生变化，尤其是进行传输的收发器或信道的变化时，将会因为收发器或频率的转换过慢而影响到整个网络的传输速度。 2)多路径路由。 多路径路由思想的提出主要是为了使网络达到更好的负载平衡，具有更高的容错性。它的算法思想如下:首先通过路由选择算法在源地址和目的地址之间选 择多条可用路径。数据包可以选择其中任意一条路径进行传输。在数据传输过程中，一旦出现由于节点移动或者信道传输质量变差等原因而造成的连接失败时，路由算法立刻可以将数据包从已选路径中的其他通路重新传送。这样，系统不需要通过路由算法重新建立路由路径，从而大大节省了传输时间，缩短了端到端时延，进一步提高了网络的容错性能和吞吐量。 这种路由算法最大的缺点就是过于复杂，它是否适用于WMN还需要在实际应用中进一步研究。另一方面(多路径路由算法中另一个关键点在于路由选择，依据怎样的性能参数来进行路由选择，将直接决定这种算法是否可行。不难看出，如果采用最短路径的标准来进行路由选择的话，除非一次性选择出大量的最短路径，否则多路径路由将完全失去作用。 3)基于地理位置的路由。 和基于拓扑的路由不同的是，基于地理位置的路由的网络中，每个节点都配有一个可以对自身地理位置和移动动态信息进行精确定位和测量的装置(如GPS)，然后利用获得的信息进行路由和数据传输。 地理路由通过引入了节点的地理位置信息，减少了拓扑路由算法中的一些不足之处。通常，每个节点都通过使用GPS或者其他类似定位装置来取得自己的地理位置信息。网络中各个节点只需要知道其通信半径内的邻节点的地理位置信息。路由建立仅通过数个单跳拓扑信息就可以完成。因此源节点至目的节点的数据传输只需要知道目的节点的地理位置和每次数据转发时下一跳节点的地理位置就可以实现(而不需要其他的拓扑信息。这种以地理位置为基础的路由在整个数据传输中不需要建立和维护路由，节点不需要存储路由信息表，也不需要发送路由更新信息。通过仿真试验和实际应用表明，这种路由协议具有很好的数据传输保证、网络可扩展性和健壮性。 这种路由算法需要使用GPS或其他精确定位和测量的装置，大大增加了网络的复杂性和建设成本;同时，节点地理位置等信息又增加了网络的传输负载。 4)分级路由。 近年来，先后有人提出了多种分级路由协议，虽然在实现细节上各有不同，但总体上的设计思想并没有太大区别。在分级路由中，首先把网络内的所有点按照某种规律分成若干簇，每簇选定一个或多个簇头节点，其余节点或与簇头直接相邻或经过几跳后与簇头相连。簇与簇之间通过某些起网关作用的节点相互连通，实现通信。这样，在簇与簇之间的路由和簇中节点间的路由可以采取不同的路由算法来完成。例如，簇中节点间可以采取预先路由，而簇与簇之间则可以选择按需式路由。 分级路由的优点是明显的，较低的路由开销，较短的平均路由路径，以及较 快的路径建立时间等，这些优点也使得分级路由的策略在节点较为密集的网络中也能够达到良好的性能。但同时，由于节点分组所带来的复杂性也成为在WMN中采用分级路由的最大障碍。首先，不难理解在分组中确定簇头时，必须保证簇头节点在处理能力和信道容量上优于簇中其他节点，否则它将会成为整个网络的瓶颈，大大降低网络的传输速度。另一方面，虽然有人认为分级路由的提出为我们解决网络可扩张性提供了可行方案(但是实践证明要想达到这个目标，还有很多技术难题有待解决。 , 传输层 传输层需要提供可靠的传输协议，可以通过传统的TCP的增强版本，也可以设计全新的传输层协议。 1)增强的TCP协议。传统的TCP协议不区别拥塞和非拥塞丢失，若非拥塞丢 失也把窗口减小的话会让吞吐量快速的下降。所以增强的TCP协议要用一种 反馈机制来区别这两种丢失。 2)新的传输层协议。ATP(ad hoc transmission protocol)这样会解决很多WMN 特有的问题，但是新的问题就是这样的传输协议会与其他网络的协议不兼容， 怎样权衡也是一个问题。 , 应用层 总的说来现在的各种应用决定了WMN的具体实施。 1)因特网的接入应用，包括了传统的EMAIL，FTP等。 2)分布式的信息存储与共享。 3)与其他无线网络进行信息互换。 组员信息: 刘地军(SC06006010)---无线MESH网络基本结构研究、网络在各层的大概作 的完成 用和特点、 余双波(SC06006009)---对无线MESH网络在MAC层和网络层的多信道分配 和路由算法进行研究(基于多信 道无线mesh网络Hyacinth结构)、WMN性能优势和不 足研究、PPT的完成 王志生(SC06006005)---对无线MESH网络在网络层的路由协议进行研究(基 于无线Mesh网络路由协议的 分析)、PPT的完成 朱智勇(SC06006007)---对无线MESH网络在MAC层具体路由算法进行研究 (基于多路径多速率无线Mesh网 络容量可知路由研究) 裴 华(SC06002003)---对multi-radio无线MESH网络中的容量改进进行分析 (基于多信道无线mesh网络 容量分析中的额外信道分析) 乔 祺(SA06006040)---WMN的结构以及优缺点研究、PPT的完成