无线Mesh网络中的中继实体与Mac层协议优化

（一）无线网络的变革

当前无线网络通信系统仅形成一个独立的、单机的网络环境。每个AP或BS（Base Station）仅为与其相关联的实体提供服务。无线链路用于中心实体和它的关联代理之间的数据通信，有线骨干网提供另外的所有服务。所以，中心实体一个重要的方面是为无线和有线间的通信提供了桥接作用。不像有线网，无线网络之间还不能通过无线直接进行通信，Wireless Relay Network（WRN）走出了全无线网络的第一步。在WRN中，中继实体的功能就像是中心实体的一个代理服务器，它们用来帮助增加中心实体的通信范围，作为一个中间实体，它们转发帧并代理中心实体的操作。随着中继实体的增多，无线Mesh网络就形成了，在无线Mesh网络中每个实体的运行是相互独立的。自组织ad hoc WMN可以是非中心化的，它们能够自主运行并且易于布置。与传统的无线网络不同，新的网络服务必须具有转发帧和克服空间限制的能力，所以新服务的复杂性在所难免，新的问题也逐渐显现。

（二）WMN面临的挑战

无线频谱是介质共享的。由于在接收端的SINR，一个正在传输的实体的周围不能同时有另外的传输存在。传统的单跳无线网络中，中心AP或BS是形成网内所有实体之间互连的一个共同元素。但在WMN中，该公共元素却不存在。在WMN中，每个实体拥有的邻居实体集合是不同的，所以隐藏站和暴露站问题更加严重，故必须要采取一定的预防措施来避免干扰现象。因此新的在WMN下运行的Mac层协议必须被开发出来以提高网络的性能。目前的无线网络是一个单跳的拓扑结构，中心实体作为同其他网络相连的网桥和非网内数据流的网关。所以目前802无线网络标准只是在一个逻辑的广播单元内提供无线传输，而WMN扩展了该广播单元的范围。虽然帧可以通过多跳进行发送，WMN对更高层来说应该是透明的。ARP、DHCP和IP等协议应该在WMN中无缝工作，同时也需要对广播或多播流的支持。(www.xing528.com)

为满足WMN的透明操作，路径选择算法必须要对更高层的协议隐藏。要满足WMN多跳性，就需要路径选择同MAC层协议更紧密地耦合在一起。对每个局部链路来说，调制和编码方案、传输电源、噪声、干涉、拥塞状况以及其他特性在MAC层都可获得。

安全问题是WMN需要考虑的另一方面。在WRN中拥有实体的客户可以变成无线网络的一个活动部分，它主要是为发出或发向客户的帧提供中继转发功能。此外隐私问题，认证、授权和计价三者的集成问题也是目前存在的威胁。在WMN中，由于无线路由器独立运行，所以路径选择信息需要得到保护以避免恶意的攻击。此外，不可信实体可能加入共同的WMN中，所以端到端的安全问题也需要满足。