无线Mesh网网络层和MAC层相关研究
0 引言
Mesh网起源于海湾战争时期美国的军事领域，作为一种新型的公共无线城域网解决方案，已经在美国等地被广泛用于市政、公共安全、教育、医疗、物流等领域。它提供持续的连接，并且当链路中断或者阻塞时可以通过“多跳”的形式从一个节点跳到另一节点，直到目的地址。与其他网络不同的是Mesh网的各个组成部分通过多跳的形式彼此连接，一般来说这些节点是不移动的(这点与adhoc网络不同)。Mesh 网可以看作是adhoc网络的一种。因此移动adhoc网(MANet)和mesh网之间有紧密联系。但移动adhoc网还需要考虑各个节点的移动性。
1 WMN网络特点
无线网状网(WMN)是移动adhoc网络的一种特殊形态，它继承了adhoc网络的特点，具有自配置、自组织与自管理等特性，能以很低的发射功率提供无处不在的宽带服务。WMN是动态自组织自配置的网络系统。其网络节点能够自动形成类似于adhoc一样的网络并保持网络的连通。因此，WMN不仅是 adhoc网络的另一种形态，而且能使adhoc网络更多样化。
2 WMN中的MAC层
2．1 WMN与无线网络的不同
WMN网络的MAC协议与典型的无线网络的MAC协议是不一样的。WMN的MAC协议关注的是大于一跳时的通信。典型的MAC协议仅局限于单跳通信而路由协议则需考虑多跳通信的问题。该假设使协议设计简单化。但是这种方法不适用WMN，因为在WMN内数据的发送和接收不仅受单跳节点的影响，两跳甚至多跳外的节点都有影响。多跳无线局域网中的隐藏节点问题就是个例子。MAC层是分布式互相协作共同完成多点到多点间的通信。在WMN网络中，没有中央控制器。 MAC功能通过分布式的方法来完成。所以MAC协议在传输时能保证所有的节点相互协作，任何具有Mesh网络功能的网络节点都能与其邻居节点通信。因此，在这些节点之间可以建立多点对多点通信。网络的自组织性对MAC层来说是必需的。
2．2 在单通道MAC层中改进现有的MAC协议
通过提高CSMA／CA协议，人们提出了很多多跳adhoc网络的MAC协议。这些方案通常都是调整CSMA／CA参数，比如调整竞争窗口的大小或者更改回退机制等。这些方案可提高单跳通信机制的吞吐量。但对于像WMN这样的多跳网络来讲，那些方案并不能显著减少相邻节点之间竞争的可能。一旦竞争频繁发生，就不停的有回退等待的情况，由于各节点之间的累积效应，端到端的吞吐量会显著下降。
2．3 为单通道MAC层提出新的MAC协议
为从根本上解决WMN网络端到端之间吞吐量低的问题，必需提出新的设计方案。到目前为止几乎没有TD-MA或者CDMA的MAC协议是针对WMN提出的。这可能有两方面原因：一方面是因为用TDMA或者CDMA开发一个分布式相互协作的MAC协议非常复杂，开销很大。另一方面可能由于TDMA或者CDMA 与目前的MAC协议存在兼容性问题。例如，IEEE802．16中，最初的MAC协议都是TDMA方案。适用于IEEE802．16的分布式 TDMAMAC协议仍在研究。在基于IEEE802．11的wMN中，如何设计一个涵盖CSMA／CA的分布式TDMAMAC协议还是一个相当有挑战的问题。因为要设计一个分布式TDMA或者CSMAMAC协议有许多问题需要考虑，比如基于网络拓扑和功率控制的网络自组织能力等。
2．4 多通道MAC协议
多通道MAC能在多种不同的硬件平台上实现，在各平台上实现的方式也有所不同。如果主要关注成本和兼容性，那么多通道的无线单收发机是首选的硬件平台。该网络中每个网络节点一次只能使用一个收发机和一条信道。然而，为了提高系统容量，不同节点可能同时使用不同信道。为了协调该情况下不同节点之间信息的发送，就需要多信道MAC协议。
每个网络节点在多无线电MAC体系中都有各自的MAC层和物理层。这些无线电之间的通信是完全独立的。因此，虚拟的MAC协议比如多射频MAC协议 (MUP)要求在MAC层顶端以便协调各通道之间的通信。事实上一个无线电可以有多条信道。然而为了简化设计和应用，每个无线电只用一条信道。
3 WMN中的网络层
3．1 设计路由协议
