无线网状网可比作是小型的互联网,能够更好的在企业里面发挥无线作用。那么,无线网状网也是与其他技术相结合的,发挥更强大的作用。下文就是详细,介绍无线网状网+协作中继技术结合的知识介绍。
无线网状网与协作中继技术的结合
1.骨干网需要实现无线Mesh结构
无线网状网是基于IP协议的无线网络技术,从网络拓扑结构上来讲,无线网状网可以看作是无线版、缩微版的互联网。随着宽带无线技术的发展,人们需要无线网络具有更高数据速率、更高频谱效率、更高覆盖和更强业务支撑能力,比如,B3G/4G要求传输速率能够达到1 Gb/s,需要的频谱至少是100 MHz。对于这样的宽带的频谱需求,很难在现有的频段中找到,因此需要对B3G/4G分配更高的频段,比如5 GHz或者6 GHz。
工作频率的提高、带宽的增大,有利于数据速率的提升,但是,频率的提升会导致小区覆盖范围缩小,进而引起数据速率和覆盖范围之间的矛盾,需要在数据速率和覆盖范围之间进行折中。比如,IEEE 802.11n期望在15 m范围内,媒体接入控制(MAC)层数据速率达到100 Mb/s;超宽带(UWB)能够提供高达480 Mb/s的数据速率,但是其覆盖范围只能达到2 m甚至更低。在这种情况下,要在较大覆盖范围内实现高数据速率,将来的无线网络需要部署大量的AP。然而,安装部署数量庞大的AP在现实中比较困难,一方面是建设成本太高,另外一方面是全部将无线AP连接到有线骨干网中也是不太现实的,特别是在目前那些没有有线服务的地区。
虽然采用基于Mesh和中继的结构是比较可行的解决思路,而且目前市场上出现的许多无线网状网产品,都可以与无线个域网(WPAN)、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)以及无线宽带接入(WBA)等系统结合,但是,如果将整个无线Mesh网络看作是一个海洋的话,这些WPAN、WMAN、WLAN以及WBA就好像海洋中的一座座“孤岛”,它们的中央控制器只有连接到了骨干网中以后,才能为用户提供真正的服务。因此,从这个角度讲,实现全网的无线Mesh覆盖,首先需要解决的是骨干网本身的无线实现问题[10]。
2.无线网状网的结构
无线网状网是使用多跳的全无线网络,数据流进出有线Internet网关。与平面Ad hoc相比,无线网状网呈现分层的特点,其节点按照功能可以分成Mesh路由器和Mesh客户机两类。这些Mesh节点可以组成全Mesh结构,也可以组成部分Mesh结构。所谓全Mesh结构是指网络中的任意两个节点都可以实现直接连接,而部分Mesh结构是指只有整个网络中的部分节点之间可以直接通信。
Mesh路由器不仅具有路由的功能,它还具有网关或者网桥的功能。与传统的无线路由器相比,无线Mesh路由器可以通过多跳网络,以较小的传输功率来实现同样的覆盖;通过加强Mesh路由器中的MAC协议,还能构使得它在多跳Mesh网络环境下具有更好的可伸缩性。Mesh客户机必须具有组网的功能,同时它还可以当作一个路由器。不过,在Mesh客户机中,不存在网关和网桥的概念,而且一个Mesh客户机只有一个无线接口,只能支持一种无线接入技术。
目前,由Mesh路由器和Mesh客户机可以组成两种基本的无线Mesh结构,基础设施的无线网状网和客户机网状网。不过比较有前途的是二者的混合结构。这种无线网状网是基础设施结构和客户机结构的结合,客户机可以通过Mesh路由器接入网络,同时也可和其他Mesh客户机直接组成Mesh网络。
3.协作中继技术的特点
协作中继也被称作为协作分集,其原理来自于“虚拟天线阵列”思想。协作中继就是单路径中继的一个扩展,在源节点S和目的节点D之间可以引入一个或者多个具有共同覆盖区域的节点充当中继节点R,目的节点可以合并来自源节点和来自中继节点的数据。这样可以缓解终端无法配置较多天线的压力[11]。源节点、中继节点、目的节点分别由基站(BS)、中继站(RS)和用户终端(UT)来充当。
按照各个节点之间的发送和接收时隙不同, 定义“X→Y”表示X发射、Y接收,可以将协作中继分成表1所示的3类。目的节点将不同时隙接收的信号进行合并,以获得空间分集增益。由于目的节点利用了多条路径的信号信息,因此可以获得空间分集增益,进而使得中继链路的数据速率和可靠性得到保证。
4.无线网状网域协作中继技术的结合
从前文可知,无线网状网主要是在网络层或者数据链路层实现Mesh结构,然而,协作中继的思想主要是在物理层体现,以保证无线中继链路的传输数据速率和可靠性。固定无线Mesh网络为例来介绍协作中继在无线网状网中的应用[12]。其中Mesh节点包含AP、固定的/或者游牧RS,UT可以不必包含在Mesh结构中,不过需要与Mesh结构中的Mesh节点进行连接,方可接受网络的服务。AP可以由BS担任,也可以是RS,可以直接连接到骨干网络中(一般是Internet)。节点C就可以合并来自节点A和B的信号,以实现协作中继,获得空间分集增益。
在任何一个无线中继链路中,都可以使用协作中继。而且为了充分利用频谱资源及多输入多输出(MIMO)技术,在源节点、中继节点和目的节点中都可以配置多天线,充分利用不同RS的协作,可以在目的节点实现协作MIMO中继,大大提高无线中继链路的数据速率。其仿真传输速率基本比常规MIMO要高2倍左右。随着无线技术的发展,在无线网状网中采用协作MIMO中继技术必将是一个发展方向[13]。