前言：無線Mesh網絡是從移動Adhoc網絡分離出來的，繼承了部分WLANs技術發展中較新的網絡技術。嚴格地說，無線Mesh網絡(WMNs)是一種多跳、具有自組織和自愈特點的寬帶無線網絡結構，即一種高容量、高速率的分布式網絡，與傳統無線網絡有較大差別[1]。傳統的無線網絡必須首先訪問集中的接入點(AccessPoint，AP)才能進行無線連接。這樣的話，即使兩個相鄰的節點，它們也必須通過接入點才能進行通信。而在WMNs中，每個節點都可以與一個或者多個對等節點進行直接通信。“Mesh”這個詞原來的意思就是指所有節點都互相連接[2]。
　　關鍵詞：無線Mesh網絡；路由協議；無線城市
　　1、無線Mesh網絡網絡層路由協議的分類及探究
　　在無線Mesh網絡技術的研究中，路由協議是其中的關鍵內容。傳統的無線網絡可以看作一個單跳網絡，它的分組處理不需要通過網絡層，而主要使用的是數據鏈路層的信道接入控制。而Mesh網絡是一個多跳網絡，因此，數據包選擇哪條路徑進行轉發非常重要。
　　1.1多信道路由協議
　　多信道資源可在無線網狀網絡中充分利用，而多信道方式又可分為單收發器和多收發器。它們對提高WMN的網絡吞吐量有較大作用。有關單收發器和多收發器多信道的協議主要有：
　　1)使用單收發器多信道路由協議MCRP(Multi．ChannelRoutingProtoc01)能在彼此不受干擾的情況下在同一區域中使用多信道資源。由于單個節點只能偵聽一個信道，信道的分配工作必須由路由協議完成。
　　2)MR．LQSR[3]，微軟公司提出的一種使用多收發器多信道的路由協議，WCETT(WeightedCumu]afiveExpecledTransmissionTime)為其中適應多信道條件下的路由判斷依據。WCETT綜合考慮了最小條數和鏈路性能質量，較好地平衡了時延和吞吐量。
　　1.2路由選擇多標準協議
　　最小條數是現有的許多路由協議的路由判據，但其有效性在實際應用中未能令人滿意。路由選擇多標準協議因此出現，它能解決路徑質量差而導致的影響網絡吞吐量等性能問題，正確反映出鏈路質量對各個指標的影響。
　　基于DSR的LQSR(LinkQualitySourceRouting)就是這樣一種路由協議。LQSR以ETX、RTT和PktPair作為三種判斷的標準，依據鏈路質量尋找路由。試驗表明，最小跳數路由和分別以這三種標準為路由選擇依據做比較，可以得出：對于無線Mesh網絡中的固定節點，ETX效果最好。但對于移動節點，最小跳數方案效果最佳。這是由于在發送節點的移動時，ETX方式無法快速跟蹤到鏈路質量的變化。可見，對于移動的節點，路由選擇的依據若采用上述的標準，效果差強人意，必須要綜合考慮多種因素。
　　1.3多速率路由協議
　　無線Mesh網絡使用的協議可使用多速率傳輸機制。在實際應用中,長距離鏈路可以相應減少跳數，但傳輸速率低，短距離鏈路可以提高傳輸速率，但跳數增加。因此路由協議在多速率機制里的影響必須予以考慮。
　　
　　媒體時間度量MTM(MediumTuneMetric)就是為了解決多速率路由選擇的問題而提出。網絡吞吐量與數據包發送路徑上占用的媒質時間成反比。根據媒質占用時間，MTM路由協議給網絡中每條傳輸鏈路分配相應權值。具有最小權重值的路徑就是路由算法選擇的優化路徑[4]。
　　1.4多路徑路由協議
　　在多路徑路由中：源地址和目的地址之間的多條可用路徑由路由選擇算法確定，數據包可任意選擇其中一條路徑進行傳輸。當出現連接失敗時，數據包能立刻從由路由算法確定的其他路徑重新傳輸。
　　當前的兩類多路徑協議：分離多徑路由SMR(SplitMultipathRoutingwithMaximallyDisjointPaths)和多徑源路由協議MSR(MuMpathSourceRouting)。SMR是在DSR的基礎上作了一些改進，它的優點是能獲取較多的非獨立路徑，缺點是發送RREQ包較多。MSR是在DSR的基礎上擴展而來的，著重分析了在QoS方面就如何在多路徑上進行負載分配來獲得最小延時，但路由發現策略并沒有實現獨立的多路徑是其不足之處。
　　2、無線Mesh網絡在構建無線城市中的應用
　　無線城市提供遍布城市的無線提供網絡服務，在市政、公共設施、辦公樓、學校、住宅小區等場所為各種數據、語音和視頻終端提供無線接入，如PDA、筆記本、攝像頭、Wi-Fi手機、環境感應器等等。借助無線網絡，可以為公眾提供更便捷的服務。
　　
　　2.1工作方式
　　無線城市是由成百上千的網絡節點，使用multi-channel、multi-radio的方式組建Mesh無線網狀網絡的基礎架構系統，Mesh拓撲結構保證任何兩個節點之間鏈路視距可達，避免了高大建筑等阻擋物。每個無線網絡節點采用多個不同的信道同時工作，全網充分利用了2．4GHz和5GHz頻段，提供效能并且避免大規模覆蓋的干擾，而且每個無線網絡節點內置多個功能不同的模塊，分別處理用戶接入和Mesh骨干業務，每跳帶寬損耗低。
　　整個網絡的數據處理轉發決策由網絡服務器模塊的分布式處理機制決定，通過在多個光纖接口實現視頻監控流在無線網狀網絡中的流量均衡。
　　2.2影響因素
　　在無線城市的建設過程中，各方面的原因都會產生不同的影響因素，而每一個因素都會影響整個網絡的性能，這就要求在建設過程中充分考慮。以下就常見的鏈路信號強度預算，在移動中怎么防止多普勒效應的影響以及無線漫游三個方面分析一下它們如何影響到網絡的性能。
　　1)鏈路信號強度預算
　　一般來說，由于存在較多的高大建筑物，在城市范圍內部署無線網絡都會受到非視距(LineofSight)問題的困擾，而這使得無線網絡的中心基站與邊緣基站之間存RF射頻衰減因子模型為：
　　
　　節點之間的連接最大范圍基于明確的視線條件，在天線波束(FresnelZone)路徑中沒有任何障礙物。基于RF衰減公式和經驗數據，對實際的射頻情況進行精確的計算和規劃設計。
　　在橋接長距離的情況下，必須考慮到地球的曲率因素所引起的地表障礙情況，應該架高天線，減小信號與地表接觸所導致的信號削弱的可能，而且由于無線信號的傳送不是完全直線的(FresnelZone現象)，在架設天線的時候還必須考慮到Fresnel半徑問題。因此天線的高度的確定必須結合此兩種因素，從而保證無線連接的穩定高效[5]。
　　2)多普勒效應
　　當波源與接受方存在速度差異時，頻率會有不同程度的“扭曲”，這就是多普勒效應。對于高速移動和快速切換的應用中，需要考慮多普勒效應的影響，多普勒效應對電磁波(RF信號)同樣具有影響。
　　如波源靜止，觀察者相對于媒質運動：
　　
　　如上圖，當觀察者向著波源運動時(v0>0)時，在單位時間內，原來處在觀察者處的波面向右移動U的距離，同時觀察者自己向左移動了vo距離。這就相當于波通過觀察者的總距離為(u+v0)，因此，在單位時問內，觀察者接收到的“完整波”數目等于(u+v0)距離內的完整波數目，即觀察者收到的頻率為
　　
　　式中v為波的頻率。由于波源在媒質中靜止，波的頻率等于波源頻率，因此有
　　
　　這表明，當觀察者以速度v0向著靜止波源運動時，接收到的頻率為波源頻率的(1+v0／u)倍。當觀察者背離波源運動(v0<0)時，上式仍然適用，只要將v0以負值帶入即可，那時觀察者接收到的頻率要小于波源頻率。當v0=-u時，則u0=0，相當于觀察者隨著原來的波陣面一起運動，也就接受不到振動了。
　　3)無線漫游
　　無線Mesh網的漫游在無線城市的設計中非常重要，這個提法有些類似與互聯網的二層結構和三層結構，在這里將無線Mesh網也劃分為兩種類型：基于網絡二層的無線Mesh網和基于網絡三層的無線Mesh網。[6]
　　在OSI的網絡分層模型里，第二層是數據鏈路層，第三層是網絡層。從TCP/IP的角度來看的話，基于網絡二層的無線Mesh網是把整個無線Mesh網當作一個IP子網。這個IP子網是一個完整的廣播域。而基于網絡三層的無線Mesh網則允許把整網劃分為多個IP子網。各子網之間的通信是通過IP路由來實現的。雖然基于二層的無線Mesh網實現起來可能簡單一些，但卻有很多的缺點。比如一個IP子網是一個完整的廣播域，在網絡中，廣播的流量是相當耗費資源的東西，所以應盡量地限制一個廣播域的范圍，否則網絡的性能將不可忍受。而人們將整個因特網劃分成如此多個IP子網來實現就是因為只有這樣才能限制一個個廣播域的范圍，使之便于管理，提高因特網的可擴展性。同理，無線Mesh網作為網絡的一種，同樣要限制廣播域的范圍。在網絡規模還非常小的時候，基于二層的方法可能還沒有大問題，但如果無線Mesh網要覆蓋稍大的區域時，就只有基于網絡三層的無線Mesh網才可以。
　　因此在無線城市設計及建設中，基于三層的無線網狀網在網絡的可擴展性及網絡性能方面具有明顯優勢，這也是三層的跨子網漫游能夠獲得支持的主要原因。
　　參考文獻：
　　[1]方旭明等，“下一代無線因特網技術：無線Mesh網絡，”北京：人民郵電出版社，2006年5月．
　　
　　[2]許建，楊庚．無線Mesh網絡路由協議研究．江蘇通信技術，2006．V0122．No．3：11．15