物联网与传感器技术：无线网状网的重要发展趋势

1.无线网状网的特点

无线网状网（WMN）出现在20世纪90年代中期，在2000年后开始引起人们的重视。2000年初，业界出现了几件重要的事件，使得人们开始重视无线网状网技术。美国ITT公司将它作为美国军方战术移动通信系统的一些专利转让给Mesh公司。在此基础上，该公司生产民用无线多跳自组网产品推向市场。同时，Nokia、Nortel Network、Tropos、SkyPilot、Radiant等公司联合开发的无线网状网产品问世。2005年，Motorola公司收购Mesh公司。在IEEE 802.16无线城域网标准的研究过程中，IEEE 802.16a增加对无线网状网结构的支持。IEEE 802.16与IEEE 802.16a经过修订后统一命名为IEEE 802.16d，于2004年5月正式公布。2004年底，Nortel Network公司在我国的一个城市组建一个大型的、延伸无线局域网（WLAN）覆盖范围的无线网状网系统，用于宽带无线接入。

无线网状网是一种基于多跳路由、对等结构、大容量的网络，可以动态扩展，具有自组网、自配置、自修复的特征。从应用关系和技术之间的融合来看，无线自组网（Adhoc）与WMN技术一直与技术成熟的WLAN、无线宽带接入网（WBAN）紧密结合。可以预见，未来的4G时代也必然是多种技术与标准的共存、结合与补充的网络时代。无线网状网支持分布式控制，以及Web、VoIP（基于网际协议的语音传送）与多媒体等无线通信业务。无线网状网作为对无线局域网、无线城域网技术的补充，成为解决无线接入“最后一千米”问题的新方案。这几种网络技术之间的区别如下：

（1）无线网状网与无线自组网的区别

无线网状网与无线自组网相同之处是网络结构，都采用点对点的自组织的多跳网络结构。但是无线自组网的网络节点都兼有主机和路由的功能，节点地位平等，节点之间以平等合作的方式实现连通。无线网状网是由无线路由器（WR）构成无线骨干网，无线骨干网提供大范围的信号覆盖与节点连接。从网络拓扑的角度来看，无线网状网与无线自组网相似，但两种网络的节点功能差异很大。无线网状网多为静态或弱移动的拓扑，其节点的移动性弱于无线自组网节点；无线自组网更强调节点的移动和网络拓扑的快速变化；无线网状网侧重“无线”，而无线自组网则更侧重“移动”；无线自组网节点的主要功能是传输一对节点间的数据；而无线网状网节点主要是传输互联网的数据。无线网状网的大多数节点基本是静止不动的，节点不以电池为能源，拓扑变化相对比较少。从应用的角度来看，无线网状网主要是用于互联网的接入，而无线自组网主要用于灵活和随机构成的通信。

（2）无线网状网与无线局域网的区别

从网络拓扑来看，无线网状网是点对点（P2P）的自组织的多跳网络结构；无线局域网则是点对多点（P2MP）的单跳方式工作（节点本身不承担数据转发的任务）的网络结构。从网络范围的角度来看，无线局域网在相对比较小的范围内提供11～54Mbit/s的高速数据传输服务，典型的节点到服务接入点的距离在几百米以内；无线网状网则是利用无线路由器组成的骨干网，将接入距离扩展到几千米的范围。从网络协议的角度来看，无线网状网与无线局域网有很多共同之处。无线局域网主要完成本地接入业务；无线网状网既要完成本地接入业务，又要完成其他节点的数据转发功能。因此，无线局域网采用的是静态路由协议与移动网际协议的结合，而无线网状网主要采用生命周期很短的动态按需发现的路由协议。

（3）无线网状网与无线城域网的区别

无线网状网与无线城域网的区别在于无线城域网采用的是星形结构，一旦一条通信信道发生故障，可能造成大范围的通信中断；而无线网状网采用网状结构，一条通信信道故障，节点将自动转向其他信道，因此无线网状网自愈能力强。无线城域网投资成本大；而无线网状网的组网设备（无线路由器、接入点设备）的价格远低于无线城域网基站设备的价格，组网和维护的成本低。无线网状网具有组网灵活、成本低、维护方便、覆盖范围大以及建设风险相对比较小的优点。(www.xing528.com)

2.无线网状网的网络结构

无线网状网是在无线自组网技术基础上发展起来的。它在与无线局域网、无线城域网技术的结合过程中，为适应不同的应用，呈现出不同的网络结构。

（1）平面网络结构

平面网络结构是一种最简单的无线网状网结构。在结构中，所有的无线网状网节点采用点对点结构，每个节点都执行相同的MAC、路由、网管与安全协议，它的作用与无线自组网的节点相同。实际上，平面网络结构的无线网状网可退化为普通的无线自组网。

（2）多级网络结构

在多级网络结构中，通常下层网的硬件多是由终端设备组成的。这些设备可以是普通的VoIP手机、带有无线通信功能的笔记本计算机、无线PDA等；网络上层由无线路由器（WR）构成无线通信环境，并通过网关接入互联网。下层的终端设备接入到无线路由器，无线路由器通过路由协议与管理控制功能，为下层终端设备之间的通信选择最佳路径。通常下层的终端设备之间不具备通信功能。

在要求范围较大、距离较远的情况下，通常采用无线城域网技术，这样可充分发挥无线城域网技术的远距离、高带宽的优点。这种网络在50km范围内，可提供最高为70Mbit/s的传输速率；由无线网状网路由器组成的无线自组网传输平台，并在网络连接底层采用平面网络结构的无线网状网结构，使无线局域网接入点可以与邻近的无线网状网路由器连接，实现无线局域网不能覆盖的大量VoIP手机、笔记本计算机、无线PDA等设备的接入。这种结构着眼于延伸无线局域网的覆盖范围，提供更为方便灵活的城域范围内无线宽带接入。