关于无线MESH网络路由协议的分析与研究

陆忠树

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摘要：无线Mesh网络近年来出现的一种新型无线多跳型网络，该网络很好的结合了WLAN和Adhoc网络各自的优点，具有广泛的生存空间。该文针对Mesh网络的路由协议进行分类对比和研究，在阐述了Mesh网络路由协议设计的基本原则之后，分析了目前在Mesh网络中使用的各种路由协议的特点，探讨了这些协议各自的应用优势和适用场合，为Mesh网络路由设计工作提供了一定的参考价值和借鉴意义。

关键词：无线Mesh网；WLAN；Adhoc网络；路由协议

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0033-02

1 概述

无线Mesh网（Wireless Mesh Networks，WMN）的全称为无线网状网，也有文献称其为无线网格网，是一种无线带宽大、吞吐量高、多跳型的分布式网络[1]，其最大的优势就是铺设及维护成本低、安装便捷、可靠性较好，且组网方式灵活，是无线网络实现最后一公里信息传输功能的主要模式，也是未来无线终端网络的发展方向。该网络在移动Adhoc网络的基础上进行了改进，将无线局域网络WLAN的一些成熟协议融合进了该网络的协议族[2]，因此从这一点来看，Mesh网络可以看作是Adhoc网络和无线局域网络的结合体，但从运行机制和数据通信模式上来看，Mesh网络仍旧是Adhoc网络的改进版。

2 Mesh网络路由协议设计原则

由于多跳型网络本身具有的高度灵活性，使得数据在该网络中传输时面临的路由选择更加的多样化，因此，针对不同的使用环境，设置合理的路由选择协议就成为了影响Mesh网络性能的关键环节。由于Mesh网络在结构上均不同于以往的其他类型网络，因此不能简单的将属于其他无线网络的通信协议直接拿来使用，必须重新设计。无线Mesh网络的结构如图1所示，在骨干网上，路由器基本为固定有源节点，可以不考虑能耗问题，带宽也可根据需要进行扩充[3]；而在终端网络中，节点均为电池供电，且计算、存储、通信能力和能耗均受限，因此，在设计Mesh网络协议时必须考虑到这些关键因素。

在参考了大量文献以及实际应用案例后，总结出无线Mesh网络路由协议的设计工作应当充分考虑以下重要因素：

（1）路由度量： 无论是互联网，还是Adhoc网络，大多数都采用数据包在节点群众的最小跳数来衡量一条路由的优劣，而此方式显然不适用与Mesh网络，因为这可能导致节点群中的某些常用节点迅速耗光能量而成为黑洞，从而影响了整个网络的性能[4]。

（2）负载均衡： 基于能耗平均以及避免网络拥塞的双重考虑，路由协议应当能够使得通信量平均分布在节点群中，同时也必须设置冗余路由发现机制，以备某条路由发生拥塞时能及时更换新的路由。

（3）网络容量： 随着网络规模的扩大，某节点在发现路由阶段耗费的资源也会随之增长，这会导致网络时延的增大，因此必须考虑网络容量带来的影响。

（4）服务质量机制QoS： 由于无线Mesh网络承担的是最后一公里的数据传输，即该类网络是直接面对用户多样化的数据通信需求的，因此路由协议必须兼顾到绝大多数的用户体验问题。

（5）可扩展性： 面对快速的网络发展，无线Mesh也必须拥有良好的可扩展性和兼容性，以应对这种快速发展带来的挑战。

3 Mesh网络路由协议分析

由于Mesh网络应用场合繁多，因此针对不同的应用特点，目前存在多种不同的路由协议，这些协议各具特色，从设计过程角度来分类，可以分为以下两类，即根据Adhod网络协议改进而来，和单独为Mesh网络设计得到的专用协议。表1分别列出了改进版和单独设计的几款Mesh网络路由协议，并将这些协议的进行了对比，随后选取其中具有代表性的几款协议分别进行介绍。

3.1 Adhoc网络协议

无线Adhoc网络是一种典型的自组织网络，节点群中的每一个节点都具备计算、存储和转发功能，即相当于一个路由节点，且所有节点地位平等。目前最经典的Adhoc路由协议有以下几种：动态源路由协议DSR和按需距离向量协议AODV。DSR的优点是无需周期性广播路由信息，路由的建立和释放都是动态的，即有需要时才临时生成，这就大大减少了节点群中的广播数据量，且支持单项链路，提高了网络的连通性；AODV协议中的路由发现机制同DSR几乎类似，但在此基础上加入了逐跳路由、目的节点序号等机制，进一步降低了网络开销。

目前Adhoc网络中的路由协议的研究已经趋于成熟，在对无线Mesh网络路由协议的设计过程中，研究人员理所当然的会去参考一些优秀的Adhoc路由协议，在此基础上进行一些调整和改进，使之符合无线Mesh网络通信的特点，从而形成了多种改进版的通信协议，而其中被利用最多的协议就是DSR和AODV[5]。

3.2 改进后的Mesh路由协议

（1）多径源路由协议MSR

多径源路由协议MSR是在DSR的基础上改进而来。DSR的一大缺陷就是虽然其发现机制可以找到多条路由，但在路由选择时依旧执行简单的最短路由策略，这在自组织网络中是不适用的，容易造成网络震荡。MSR采用延迟作为路径状态的度量来衡量当前发现的多条路由的优劣，并使用带权重的循环调度算法，很好地将通信负荷分摊到不同的多条路由上，充分利用了无线网络节点群的整体性能，避免了个别节点能耗过早耗尽。

（2）多射频链路质量源路由协议MR-LQSR

该协议是由微软公司在DSR路由协议的基础上加以改进并推向市场的，属于多信道无线通信协议。该协议创新的采用加权的累计传输时间作为关键因素，计算得到某条链路的状态信息，并以此作为衡量路由优劣的判据，有效提高了多信道信息传输的稳定性。

（3）基于AODV的改进的单收发器多信道路由协议MCRP

该种网络技术通常情况下都是针对企业用户和较为特殊的网络应用用户和应用群体，进而制定出特殊的网络应用策略。一般情况下，网络用户并不会受到该网络系统与传统网络系统之间存在的差异，但是对于特殊的网络用户和网络数据使用者需要充分考虑网络技术的应用安全性。以此来保障网络的内部数据和信息稳定不受侵扰。因为特殊的网络使用用户需要考虑到系统数据的应用安全性，所以需要在技术应用的过程中充分提高加密保护处理效果，展示出技术加密应用的安全性优势，以此来保障网络的内部信息数据安全[5]。

3.2 虚拟专用拨号网技术

在现阶段，虚拟网络技术已经逐步开始在各个行业和领域推广，虽然过去该种网络应用技术没有受到关注和重视，但是现阶段，该技术已经越来越提高了省级中心服务器的系统连接水平，综合提高了数据应用专线的应用效果，进而通过拨号的方式实现了市中心的服务装置连接模拟处理效率提升。例如，在部分福利彩票中心，通过传统网络技术的应用进行不同时段的网络数据传递连接服务，然后再经过市中心的网络服务器实现系统服务区连通。在该过程存在的最大弊端就是数据传输的速度和实际效率不理想，因为在各地区的彩票投注站购买人数较多，数据处理总量较大。但是数据传输处理的难度也较大，所以增加了系统数据处理的难度，导致了关联环节的处理问题频发，影响了整体彩票开奖的顺利进行。通过虚拟专用拨号程序在该领域中的应用可以提升数据传输速度，将隔级数据传输程序进一步简化，提升了整体的行业管理工作效率。

虚拟网络技术的产生和应用发展带动了整体计算机网络的应用发展水平不断提高，实现了虚拟网络技术的推广发展，在计算机虚拟网络技术的应用范围不断拓展到过程中，对现代人的生活和工作都带来了重要影响，带动了整体企事业单位运作效率的提高。通过利用计算机网络技术，整体的计算机网络技术资源共享逐渐达成，可以带动了不受时间和地域限制的沟通交流发展，带动了人们在生活和工作中的信息传递效率提高。

虚拟专用网络拨号技术的应用具有重要的低成本优势，实现了公共问你咖喱数据信息传递的成本有效降低。同时通过应用数据加密处理也避免了信息数据在公共网络中的传递出现问题，避免信息被非法窃取，提升了整体信息网络的隐私性和信息安全性。凸显了信息登录认证和身份认证功能的重要优势。

4 计算机网络技术的发展前景和方向

在现代科学技术不断发展的过程中，整体社会经济进步发展速度不断加快，不同因素的影响下，人们的生活方式也在不断出现转变，所以在计算机网络技术应用发展的情况下，计算机网络技术已经逐步融合进入了人们的工作和生活，打破了人们工作和生活中网络应用的空间和时间限制。在社会发展过程中也因为人们的实践生产水平的不断提升带动了整体网络应用水平提高。在现阶段的城市化发展过程中，计算机网络技术的高效率特点可以满足人们快节奏的生活与工作需要，所以通过充分利用网络技术可以解决好人们在社会生产生活中遇到的突发性问题，可以带动企业生存在市场经济发展中获得新的发展竞争优势。

5 结语

综上所述，计算机网络技术及在实践中的应用是需要关注和重视的重要问题，计算机网络技术的应用普遍性提高也带动了人们传统的工作和生活方式发生变化，提高了生活与生产发展的便捷程度性提高，虚拟网络技术和虚拟专用拨号技术的推广可以提升计算机网络的技术应用效果，提高技术应用的便捷性和安全性。

参考文献：

[1] 许葵元. 浅析计算机网络技术及在实践中的应用[J]. 科技风，2016（2）：126.

[2] 张艳军. 探讨计算机网络技术及在实践中的应用[J]. 计算机光盘软件与应用，2014（6）：289+291.

[3] 李剑. 整合营销理念及计算机网络技术在通讯业市场营销中的应用[J]. 计算机光盘软件与应用，2014（2）：314-315.

[4] 刘宇平. 数据加密技术在计算机安全中的应用分析[J]. 信息通信，2012（2）：160-161.

[5] 刘燕江. 计算机网络技术在档案管理工作中的应用[J]. 信息与电脑（理论版），2013（4）：165-166.