精品講解 無線網狀網和寫作中繼技術的聯合
無線網狀網可比作是小型的互聯網,能夠更好的在企業里面發揮無線作用。那么,無線網狀網也是與其他技術相結合的,發揮更強大的作用。下文就是詳細,介紹無線網狀網+協作中繼技術結合的知識介紹。
無線網狀網與協作中繼技術的結合
1.骨干網需要實現無線Mesh結構
無線網狀網是基于IP協議的無線網絡技術,從網絡拓撲結構上來講,無線網狀網可以看作是無線版、縮微版的互聯網。隨著寬帶無線技術的發展,人們需要無線網絡具有更高數據速率、更高頻譜效率、更高覆蓋和更強業務支撐能力,比如,B3G/4G要求傳輸速率能夠達到1 Gb/s,需要的頻譜至少是100 MHz。對于這樣的寬帶的頻譜需求,很難在現有的頻段中找到,因此需要對B3G/4G分配更高的頻段,比如5 GHz或者6 GHz。
工作頻率的提高、帶寬的增大,有利于數據速率的提升,但是,頻率的提升會導致小區覆蓋范圍縮小,進而引起數據速率和覆蓋范圍之間的矛盾,需要在數據速率和覆蓋范圍之間進行折中。比如,IEEE 802.11n期望在15 m范圍內,媒體接入控制(MAC)層數據速率達到100 Mb/s;超寬帶(UWB)能夠提供高達480 Mb/s的數據速率,但是其覆蓋范圍只能達到2 m甚至更低。在這種情況下,要在較大覆蓋范圍內實現高數據速率,將來的無線網絡需要部署大量的AP。然而,安裝部署數量龐大的AP在現實中比較困難,一方面是建設成本太高,另外一方面是全部將無線AP連接到有線骨干網中也是不太現實的,特別是在目前那些沒有有線服務的地區。
雖然采用基于Mesh和中繼的結構是比較可行的解決思路,而且目前市場上出現的許多無線網狀網產品,都可以與無線個域網(WPAN)、無線城域網(WMAN)、無線局域網(WLAN)以及無線寬帶接入(WBA)等系統結合,但是,如果將整個無線Mesh網絡看作是一個海洋的話,這些WPAN、WMAN、WLAN以及WBA就好像海洋中的一座座“孤島”,它們的中央控制器只有連接到了骨干網中以后,才能為用戶提供真正的服務。因此,從這個角度講,實現全網的無線Mesh覆蓋,首先需要解決的是骨干網本身的無線實現問題[10]。
2.無線網狀網的結構
無線網狀網是使用多跳的全無線網絡,數據流進出有線Internet網關。與平面Ad hoc相比,無線網狀網呈現分層的特點,其節點按照功能可以分成Mesh路由器和Mesh客戶機兩類。這些Mesh節點可以組成全Mesh結構,也可以組成部分Mesh結構。所謂全Mesh結構是指網絡中的任意兩個節點都可以實現直接連接,而部分Mesh結構是指只有整個網絡中的部分節點之間可以直接通信。
Mesh路由器不僅具有路由的功能,它還具有網關或者網橋的功能。與傳統的無線路由器相比,無線Mesh路由器可以通過多跳網絡,以較小的傳輸功率來實現同樣的覆蓋;通過加強Mesh路由器中的MAC協議,還能構使得它在多跳Mesh網絡環境下具有更好的可伸縮性。Mesh客戶機必須具有組網的功能,同時它還可以當作一個路由器。不過,在Mesh客戶機中,不存在網關和網橋的概念,而且一個Mesh客戶機只有一個無線接口,只能支持一種無線接入技術。
目前,由Mesh路由器和Mesh客戶機可以組成兩種基本的無線Mesh結構,基礎設施的無線網狀網和客戶機網狀網。不過比較有前途的是二者的混合結構。這種無線網狀網是基礎設施結構和客戶機結構的結合,客戶機可以通過Mesh路由器接入網絡,同時也可和其他Mesh客戶機直接組成Mesh網絡。
3.協作中繼技術的特點
協作中繼也被稱作為協作分集,其原理來自于“虛擬天線陣列”思想。協作中繼就是單路徑中繼的一個擴展,在源節點S和目的節點D之間可以引入一個或者多個具有共同覆蓋區域的節點充當中繼節點R,目的節點可以合并來自源節點和來自中繼節點的數據。這樣可以緩解終端無法配置較多天線的壓力[11]。源節點、中繼節點、目的節點分別由基站(BS)、中繼站(RS)和用戶終端(UT)來充當。
按照各個節點之間的發送和接收時隙不同, 定義“X→Y”表示X發射、Y接收,可以將協作中繼分成表1所示的3類。目的節點將不同時隙接收的信號進行合并,以獲得空間分集增益。由于目的節點利用了多條路徑的信號信息,因此可以獲得空間分集增益,進而使得中繼鏈路的數據速率和可靠性得到保證。
4.無線網狀網域協作中繼技術的結合
從前文可知,無線網狀網主要是在網絡層或者數據鏈路層實現Mesh結構,然而,協作中繼的思想主要是在物理層體現,以保證無線中繼鏈路的傳輸數據速率和可靠性。固定無線Mesh網絡為例來介紹協作中繼在無線網狀網中的應用[12]。其中Mesh節點包含AP、固定的/或者游牧RS,UT可以不必包含在Mesh結構中,不過需要與Mesh結構中的Mesh節點進行連接,方可接受網絡的服務。AP可以由BS擔任,也可以是RS,可以直接連接到骨干網絡中(一般是Internet)。節點C就可以合并來自節點A和B的信號,以實現協作中繼,獲得空間分集增益。
在任何一個無線中繼鏈路中,都可以使用協作中繼。而且為了充分利用頻譜資源及多輸入多輸出(MIMO)技術,在源節點、中繼節點和目的節點中都可以配置多天線,充分利用不同RS的協作,可以在目的節點實現協作MIMO中繼,大大提高無線中繼鏈路的數據速率。其仿真傳輸速率基本比常規MIMO要高2倍左右。隨著無線技術的發展,在無線網狀網中采用協作MIMO中繼技術必將是一個發展方向[13]。