Mesh網(wǎng)絡(luò)即”無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)”,是“多跳(multi-hop)”網(wǎng)絡(luò),是由ad hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來,是解決“最后一公里”問題的關(guān)鍵技術(shù)之一。在向下一代網(wǎng)絡(luò)演進的過程中,無線是一個不可缺的技術(shù)。無線mesh可以與其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)同通信,是一個動態(tài)的可以不斷擴展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),任意的兩個設(shè)備均可以保持無線互聯(lián)。
無線Mesh網(wǎng)絡(luò)實施中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要包括:
1. 多信道協(xié)商
無線Mesh網(wǎng)絡(luò)進行多信道接入時,網(wǎng)絡(luò)中的MP節(jié)點一次只能偵聽一個信道,為了使用多信道,節(jié)點不得不在可用信道之間動態(tài)切換,這就需要一種協(xié)調(diào)機制,保證通信的兩個節(jié)點都工作在相同的信道上。
一種解決方法是將時間軸被劃分為信標(biāo)間隔,在每一個信標(biāo)間隔的開始,建立一個叫做ATIM的時間窗口,并要求在ATIM時間窗口的起始時刻,網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點都被強制切換到相同的信道上。在ATIM窗口內(nèi),有數(shù)據(jù)需要發(fā)送的節(jié)點使用控制消息和接收端協(xié)商信道。
2. 信道分配
信道分配技術(shù)主要用于多信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中多個信道的使用和管理,在保證網(wǎng)絡(luò)良好連通性的同時,降低Mesh網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生信道沖突的概率,以提升網(wǎng)絡(luò)效率。與多信道協(xié)商技術(shù)不同的是,信道分配技術(shù)是從信道頻率資源劃分的角度,分配Mesh網(wǎng)絡(luò)中多個信道的使用,比如為MP間的互連定義一組信道而為MAP和Mesh STA間的互連定義另一組信道。
組劃分是一種常用的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)信道分配方案,其將每個MP節(jié)點的所有鄰居節(jié)點進行組劃分,然后每個組進行信道的統(tǒng)一指定;每個組分配的信道則選擇節(jié)點沖突鄰域內(nèi)使用次數(shù)最少的信道進行指定并保證組間的互連。
3. 網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)
網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)技術(shù)主要是用于Mesh網(wǎng)絡(luò)中新節(jié)點和鄰居節(jié)點的發(fā)現(xiàn)以及建立相應(yīng)的信息列表。網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)主要是采用網(wǎng)絡(luò)掃描和列表維護的方式進行,其中網(wǎng)絡(luò)掃描是指無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的MP節(jié)點通過主動發(fā)送或監(jiān)聽Beacon信號對其周圍的鄰居節(jié)點進行監(jiān)聽,而列表維護則是把通過網(wǎng)絡(luò)掃描發(fā)現(xiàn)的屬于同一Mesh網(wǎng)絡(luò)的鄰居節(jié)點的信息加入列表中。如果發(fā)現(xiàn)的鄰居節(jié)點是新節(jié)點,則其可以通過路由表被整個網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)。
4. 路由轉(zhuǎn)發(fā)
無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的很多技術(shù)特點和優(yōu)勢來自于其Mesh網(wǎng)狀連接和尋路,而路由轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)計則直接決定Mesh網(wǎng)絡(luò)對其網(wǎng)狀連接的利用效率,影響網(wǎng)絡(luò)的性能。
常用的無線Mesh路由協(xié)議可參照Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議,幾種典型的路由協(xié)議包括:動態(tài)源路由協(xié)議(DSR)、目的序列距離矢量路由協(xié)議(DSDV)、臨時按序路由算法(TORA)和Ad Hoc按需距離矢量路由協(xié)議(AODV)等。DSR是最常見的一種對等的基于拓撲的反應(yīng)式自組織路由協(xié)議,它的特點是采用積極的緩存策略以及從源路由中提取拓撲信息,通過比對,實現(xiàn)路由創(chuàng)建。
5. Mesh安全
Mesh網(wǎng)絡(luò)特有的多跳自組織特性導(dǎo)致其特有的安全目標(biāo),例如Mesh節(jié)點間的雙向認證;各跳端到端鏈路數(shù)據(jù)流量的機密性和完整性保護;Mesh節(jié)點的接入控制和管理。為了針對性解決這些安全問題,Mesh安全技術(shù)被提出。Mesh安全關(guān)聯(lián)(MSA,Mesh Security Association)則是一種常用的Mesh安全架構(gòu)。在MSA安全架構(gòu)中,密鑰體系是其核心。一個MP只有通過身份認證后建立起一套密鑰體系才被允許在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起通信。
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