无线Mesh网技术的特点和应用领域

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1、第一章绪论第一章绪论本章首先阐述论文研究的背景和意义，介绍无线Mesh网技术的特点和应用领域，然后叙述本文的研究目标与内容，最后给出了全文的内容安排和论文的组织结构图。1.1研究背景和意义进入21世纪，新科技革命迅猛发展，信息科学和技术发展方兴未艾。无线通信技术更是得到了飞速的发展，新技术不断出现，其中蜂窝移动通信系统已经向第三代和第四代系统演进，“无线城市”建设高潮席卷全球大中城市。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006-2020)中已经明确将宽带无线移动通信、下一代网络等核心技术作为我国信息技术的主要发展方向之一，其中无线Mesh网技术被视为下一代无线接入技术，是前沿技术中的重点。

2、相对于有线接入方式，无线接入方式灵活方便，能更好地支持移动计算等无线业务，因而得到越来越广泛的应用，目前形成了包括无线局域网(WLAN,WirelessLocalAreaNetwork)，基于无线城域网的宽带无线接入(BWA,BroadbandWirelessAccess)技术等多种形式。传统的无线接入系统中一般采用单跳的方式进行连接，很难适应接入系统节点增多和覆盖范围扩大的需求。然而不断增多的接入用户需求、不断扩大的覆盖范围需求、日益增长的接入业务需求，以及频谱资源日趋拥挤的现状，都对接入系统的可扩展性(Scalability)、覆盖能力(Coverage)、能量优化(PowerEffici

3、ency)、频谱有效性(SpectrumEfficiency)及QoS支持能力等提出了更高的要求[]。因此，寻找一种能够完美地结合接入用户的分布形态、基本不受节点规模增加和覆盖范围扩大的限制、具有可持续增长的系统容量、便于扩展、易于部署的新型接入技术已成为不少学者的研究目标。无线Mesh网(WMN,WirelessMeshNetwork)既是一种新型宽带无线接入系统，又是一种由无线链路连接路由器和终端设备组成的静态多跳无线网络。它可以看作是WLAN和Adhoc的融合，具有可靠性、自组织性和自愈性等特点；它是一种解决“最后一公里”网络接入问题的多点对多点的分布式网络[1]。与传统无线接入技术相比

4、，无线Mesh网络具有以下优势：(1)无线Mesh网络具有自组织、自愈、自均衡，可靠性高等特点，还提供了更大的冗余机制和通信负载平衡功能；(2)很容易实现非视距传输，大大扩展了应用领域和覆盖范围，信号避开了障碍物的干扰，传送畅通无阻，消除了盲区；(3)组网更加灵活，在传统无线网络基础上增加少量无线设备即可完成无线Mesh网组网，网络更具柔韧性和可行性，网络利用率大大提高；(4)兼容多种类型接入方式，连接到Internet只需几个接入点，大大减少网络建设成本。基于无线Mesh网络技术的先进性和重要性，其理论及应用研究已成为国际学术及工业界研究热点。我国非常重视无线Mesh网络技术的发展。清华大学

5、已在校园内建立了一个实证网络，中国科学院院计算所、中国科技大学、上海交通大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、中南大学等单位也积极开展了相关研究工作。国家自然科学基金委员会已经审批了多项无线Mesh网络相关的重点课题和面上课题；在国家发展改革委员会的下一代互连网示范工程中，也部署了无线Mesh网络相关的课题；无线Mesh网络相关研究也得到了“863”、“973”计划资助。经过一段时间的发展，无线Mesh网络技术研究与应用已经取得了阶段性的进展，在多跳路由算法、高效MAC协议、网络性能优化等方面产生了一系列研究成果。但是，无线Mesh网络技术的全面应用仍然要解决很多极具挑战性的问题，如有限的网络容

6、量、路由、漫游、负载均衡、QoS以及安全问题等等。在某些领域，无线Mesh网络的相关技术标准尚未形成，对其关键技术展开研究将大有可为，也有希望取得具有自主知识产权的创新性成果。无线Mesh网技术应用日益广泛，国际国内相继应用无线Mesh网技术来解决大规模的无线接入问题。如：美国旧金山和费城的无线城市计划，新加坡的“智能国家”计划，台湾地区的“移动台北”计划以及北京、上海、武汉、深圳、天津等城市正在实施的“无线城市”计划。广泛的应用给无线Mesh网技术提出了很多挑战性的问题，对无线Mesh网络的性能进行分析研究，构建无线Mesh网络的性能模型，优化网络设计方案，无疑对无线Mesh网络的发展具有重

7、要意义。鉴于无线Mesh网技术研究的重要意义，本论文研究无线Mesh网性能优化技术，着重从实现流量负载均衡的角度提升网络吞吐量及服务质量。同时，国家自然科学基金项目“无线Mesh网中基于网络演算理论的QoS保证研究”（60-10-第一章绪论873082）为本论文研究工作的展开提供了良好的软件、硬件环境。1.2无线Mesh网络简介无线Mesh网是无线多跳传输网络，其中有三种类型的节点：网关、Mesh