無線網絡技術
壹、定義
無線網格網是指大量終端通過無線連成網狀結構，各節點通過路由交換數據，是壹種低功率的多級跳點系統。
二、?工作原理
1.?其核心是讓網絡中的每個節點都發送和接收信號，?使普通無線技術過去壹直存在的可擴充能力低和傳輸可靠性差等問題迎刃而解。網絡中大量終端設備能自動通過無線連成網狀結構，?網絡中的每個節點都具備自動路由功能，?每個節點只和鄰近節點進行通信，?因此是壹種自組織、?自管理的智能網絡,不需主幹網即可構築富有彈性的網絡。傳統無線通信網絡必須預先設計和布置網絡，?它的傳輸路徑是固定的，?而網格網絡的傳輸路徑是動態。?
2.?無線網格式網絡（Wireless?Mesh?Network）是移動Ad?Hoc網絡的壹種特殊形態，它的早期研究均源於移動Ad?Hoc網絡的研究與開發。它是壹種高容量高速率的分布式網絡，不同於傳統的無線網絡，可以看成是壹種WLAN和Ad?Hoc網絡的融合，且發揮了兩者的優勢，作為壹種可以解決“最後壹公裏”瓶頸問題的新型網絡結構。WMN被寫入了IEEE802.16（即World?Interoperability?for?Microwave?Access，WiMax）無線城域網（Wireless?Municipal?Area?Network，WMAN）標準中。
3.?無線網格網中每個節點都能接收/傳送數據，也和路由器壹樣，將數據傳給它的鄰接點。通過中繼處理，數據包用可靠的通信鏈路，貫穿中間的各節點，抵達指定目標。? ? 相似於因特網和其他點對點路由網，網格式網絡擁有多個冗余的通信路徑。如果壹條路徑在任何理由下中斷（包括射頻幹擾中斷），網格網將自動選擇另壹條路徑,維持正常通信。壹般情況下，網格網能自動地選擇最短路徑，提高了連接的質量。? 根據實踐，如果距離減小兩倍，則接收端的信號強度會增加四倍，使鏈路更加可靠，還不增加節點發射功率。網格式網絡裏，只要增加節點數目，就可以增加可及範圍，或從冗余鏈路的增加上，帶來更多的可靠性。
4.?今天的網格式無線局域網主要使用基於802.11a/b/g的標準以及802.15.4?的Zigbee射頻技術。業界的重量級公司，例如Cisco和Intel，確認網格技術是目前無線通信符合邏輯的下壹步延伸。網格的使用可以幫助各企業迅速地建立起新的無線網，或在不需要線連基站的條件下，擴展現有的WLANs。因為它們可以為數據傳輸選擇最佳的路徑。此外，工業用戶還能用嵌入的無線網格，迅速建立起傳感器和控制器的網絡，進行工業管理和運輸管理。
三、特點?
1.可靠性大大增強
無線網格網采用的網格拓撲結構避免了點對多點星型結構，?如?8?0?2?．?1?1?WL?A?N和蜂窩網等由於集中控制方式而出現的業務匯聚、?中心網絡擁塞以及幹擾、?單點故障，?從而大大增強其可靠性。
2. 具有沖突保護機制
無線網格網可對產生碰撞的鏈路進行標識同時可選鏈路與本身鏈路之間的夾角為鈍角， 減輕了鏈路間的幹擾。
3. 簡化鏈路設計
無線網格網通常需要較短的無線鏈路長度， 降低了天線的成本， 另壹方面， 降低了發射功率， 也將隨之降低不同系統射頻信號間的幹擾和系統 自幹擾， 最終簡化了無線鏈路設計。
4. 網絡的覆蓋範圍增大
終端用戶可以在任何地點接入網絡或與其他的節點聯系。與傳統的網絡相比， 接人點的範圍大大的增強， 而且頻譜的利用率提高， 系統的容量增大。
5. 組網靈活、 維護方便
由於無線網格網本身的組網特點， 只要在需要的地方加上少量的無線設備， 即可與已有的設施組成無線的寬帶接入網。無線網格網的路由選擇特性使鏈路中斷或局部擴容和升級不影響整個網絡運行， 因此提高了網絡的柔韌性和可行性， 和傳統網絡相比功能更強大、 更完善。
6. 投資成本低
無線網格網初建成本低。無線網格網具有可伸縮性、 易擴容、 自動配置和應用範圍廣等優
無線網格網混合組網
四、WMN的關鍵技術
1. 正交分割多址接入（QDMA）技術
QDMA技術是專門為廣域範圍內通信的最優化以及移動網格網系統設計的。它起源於軍事領域，是為了在特殊環境或緊急狀況下提供可靠的通信方式。QDMA技術使用直接序列擴頻（DSSS）調制技術，工作在2.4GHz的ISM頻段上。由於它在MAC子層使用多信道方式（3個數據信道和1個控制信道），因此，與單個信道相比更能適用於高密度的WMN終端設備。QDMA技術提供壹個高性能的射頻前端，這種前端含有類似於多抽頭Rake接收機（壹般用於蜂窩網絡）的功能和壹種克服射頻環境快速變化的公平算法。
QDMA可在較廣的移動通信範圍內提供較強的糾錯能力，同時增強的抗幹擾能力和信號的靈敏度可使基於QDMA技術的通信網絡提供達到250mph的移動速度，而在實際多址環境應用中的IEEE802.11協議只能達到20mph。目前QDMA數據傳輸的範圍達到1600m，而802.11b只有20~50m。除了通信的範圍和速率外，QDMA更獨特的是內置的定位技術能夠對通信設備進行精確定位而不依賴於全球定位系統（GPS），誤差不超過10m? 。
2. 隱藏終端問題處理技術
由於WMN采用無線傳輸媒質，因此它與其他無線傳輸網壹樣，不可避免地存在隱藏終端和暴露終端問題。由於無線媒質的特殊性，隱藏終端問題都可能發生，都會導致信號碰撞的發生。目前可通過IEEE802.11中的RTS/CTS協議（請求發送/允許發送協議）來避免，但並不能完全解決隱藏終端和暴露終端問題。盡管通過握手機制可以減少隱藏終端問題中沖突的概率和時間，但仍存在節點之間控制報文的沖突，而且不能解決暴露終端問題。事實上，WMN可看作簡化的Ad Hoc網絡，因此可根據Ad Hoc網絡中的壹些已有的成熟的方案來解決隱藏終端和暴露終端問題 。
3. 路由技術
WMN的多跳無線網具有動態拓撲的特點，因此對它的路由協議就存在很多要求。WMN的路由協議可以參考Ad Hoc網絡現有的壹些路由協議。Ad Hoc網絡的路由協議大致可以分為先驗式（Proactive）路由協議、反應式（Reactive）路由協議以及混合式路由協議。目前幾種典型的路由算法有：DSDV（目的序列距離矢量路由協議）、DSR（動態源路由協議）、TORA（臨時按序路由算法）和AODV（Ad Hoc按需距離矢量路由協議）。最近，微軟公司提出了壹種多無線收發器、多跳無線網絡的路由協議MR-LQSR，主要思想是在DSR協議的基礎上采用最大吞吐量準則，已經開始考慮WMN的特征 。
4. 正交頻分復用（OFDM）技術
WMN物理層可以采用正交頻分復用（OFDM）技術。OFDM技術是將高速的數據流通過串/並變換，分配到傳輸速率相對較低的若幹個正交子信道中，在每個子信道上進行窄帶調制和傳輸，這樣減少了子信道之間的相互幹擾。每個子信道上的信號帶寬小於信道的相關帶寬，因此每個子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的，大大消除了符號間幹擾。所采用的數字信息調制有時間差分移相健控（TDPSK）和頻率差分移相鍵控（FDPSK），以快速傅裏葉變換（IFFT和FFT）算法實施數字信息調制和解調功能。由於無線信道的頻率選擇性，所有的子信道不會同時處於深的衰落中，因此可以通過動態比特分配以及動態子信道分配的方法，利用信噪比高的子信道提升系統性能。由於窄帶幹擾只能影響壹小部分子載波，因此OFDM系統在某種程度上能抵抗這種幹擾。OFDM結合分集、時空編碼、幹擾和信道間幹擾抑制以及智能天線技術，最大程度提高系統性能，使WMN性能得到進壹步優化。