混合WMN网络模型解析

（一）混合WMN的网络架构

WMN由Mesh路由器和Mesh客户端组成，是多跳的无线网络，能够有效增加传统蜂窝网络的无线接入范围，帮助各无线移动终端接入互联网。WMN具有很强的自组织性与自愈性，保障网络中的通信连接。该特性能够增强网络鲁棒性，节约网络部署和维护的成本。WMN中的一些Mesh路由器还具有网关的功能，实现WMN网络内部与其他网络相互通信。

作为多跳的无线网络，WMN的一个目的是避免通过牺牲信道容量来提升现有无线网络的覆盖范围；另一个目的是提供非视距连接，提高吞吐量、降低干扰并提高频谱利用率。灵活的组网结构、简单的部署和多点到多点的通信可以增强WMN的网络性能。根据结构和部署的不同，WMN可以被分为三种类型：骨干WMN、客户端WMN和混合WMN。其中，混合WMN兼具骨干WMN和客户端WMN的特点与优势。

混合WMN是最一般形态的WMN，具有分层的网络结构，包括移动的客户端WMN、骨干WMN和有线的骨干网络，即因特网。混合WMN具有广泛的应用场景和空间，可以提供许多其他无线网络，如蜂窝网、传感网和纯ad hoc网络等无法提供的高可靠、高连通的服务。混合WMN可以用于应急通信和灾难重建时的网络搭建。混合WMN的上层网络，即多跳的骨干WMN，由相对静止的Mesh路由器组成，有一些Mesh路由器具有网关的功能，通过有线网络与其他网络中的接入节点相连。Mesh路由器作为数据转发节点，可以传输移动Mesh客户端与有线的骨干因特网，或移动Mesh客户端之间的数据。一些其他的无线网络，如无线传感网络、Wi-Fi网络、WiMAX网络、蜂窝网络等均可通过网关与骨干WMN相连。此外，混合WMN的下层网络，即客户端WMN由具有路由功能的移动Mesh客户端组成。移动的Mesh客户端具有路由和包转发的功能，是静态骨干WMN的动态扩展，提升了网络的连通性和覆盖范围。至少有一个Mesh客户端需要与骨干WMN中的Mesh路由器相连。通过Mesh路由器的多跳连接，网络所需要的网关节点数量可以大大减少。因此，混合WMN可以以更低的成本覆盖更大的网络面积。

（二）混合WMN面临的挑战

由于混合WMN的组网更加灵活、部署面积更大，在带来便利的同时，也面临着很多满足用户需求时的挑战。(www.xing528.com)

（1）Mesh客户端的移动性给网络拓扑带来了不稳定性，使得含有Mesh客户端的路径实时变化，每次链路断裂时都需要重新找路，给网络接入和数据连续转发带来困难。

（2）Mesh客户端受能量限制，当客户端的剩余能量过小时，会导致路由断裂，频繁地重新找路会造成控制包洪泛，增大开销和负载，降低了网络整体性能。

（3）由于拓扑实时变化，无线资源的利用，如信道分配等成为难题。而无线网络资源的不合理利用和路由的不合理选取会增大网络内的干扰，造成无线资源利用不均衡。

（4）网络部署的不稳定性给网络带来安全隐患，容易受到恶意攻击。

由此可见，混合WMN的特点给混合WMN带来了许多需要解决的问题。其中，路由协议的好坏可直接影响网络性能，包括吞吐量、时延等性能指标。所以有很多学者致力于对路由协议的研究，以提升对网络的适应性。以往纯骨干Mesh网络和ad hoc网络设计的路由协议并不能完全满足混合WMN的需求，如：按跳数最小机制进行路由度量，并未考虑链路状态，可能出现所选跳数较少的路径处于拥塞状态，而其他跳数较大的路径空闲的情况。因此要在提升网络吞吐量、降低时延等提升网络整体性能的目标下，设计适用于混合WMN构架的路由协议。