為何選擇從zigbee協(xié)議走進(jìn)mesh

1、1. 無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)1.1 什么是無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)（Wireless Mesh Network, WMN）是移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形態(tài)，它的早期研究均源于移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究與開(kāi)發(fā)。它是一種高容量高速率的分布式網(wǎng)絡(luò)，不同于傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，可以看成是一種WLAN和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的融合，且發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢(shì)，作為一種可以解決“最后一公里”瓶頸問(wèn)題的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無(wú)線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)作為AP和路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是多跳網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)間可進(jìn)行多跳訪問(wèn)。即如果

2、最近的AP由于流量過(guò)大而導(dǎo)致?lián)砣脑?，那么?shù)據(jù)可以自動(dòng)重新路由到一個(gè)通信流量較小的鄰近節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況，繼續(xù)路由到與之最近的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，直到到達(dá)最終目的地為止。這樣的訪問(wèn)方式就是多跳訪問(wèn)。與傳統(tǒng)的交換式網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)去掉了節(jié)點(diǎn)之間的布線需求，但仍具有分布式網(wǎng)絡(luò)所提供的冗余機(jī)制和重新路由功能。在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)里，如果要添加新的設(shè)備，只需要簡(jiǎn)單接上電源就可以自動(dòng)進(jìn)行自我配置，并確定最佳的多跳傳輸路徑。添加或移動(dòng)設(shè)備時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)拓?fù)渥兓?，并自?dòng)調(diào)整通信路由，以獲取最有效的傳輸路徑。 無(wú)線Mesh是一種非常適合于覆蓋大面積開(kāi)放區(qū)城(包括室

3、外和室內(nèi))的無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)解決方案。無(wú)線Mesh網(wǎng)的特點(diǎn)是：由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無(wú)線AP構(gòu)成，AP均采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式通過(guò)無(wú)線中繼鏈路互聯(lián)，將傳統(tǒng)WLAN中的無(wú)線“熱點(diǎn)”擴(kuò)展為真正大面積覆蓋的無(wú)線“熱區(qū)”。此外，因?yàn)槊總€(gè)短跳的傳輸距離短，傳輸數(shù)據(jù)所需要的功率也較小。既然多跳網(wǎng)絡(luò)通常使用較低功率將數(shù)據(jù)傳輸?shù)洁徑墓?jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線信號(hào)干擾也較小，網(wǎng)絡(luò)的信道質(zhì)量和信道利用效率大大提高，因而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的網(wǎng)絡(luò)容量。比如在高密度的城市網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，Mesh網(wǎng)絡(luò)能夠減少使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的相鄰用戶的相互干擾，大大提高信道的利用效率。自組網(wǎng)純粹Mesh網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)參量特點(diǎn)自組織無(wú)需規(guī)劃。因此，與典型的蜂窩網(wǎng)剛好相反，

4、無(wú)法控制覆蓋范圍和干擾環(huán)境。這直接會(huì)導(dǎo)致一些服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題?；A(chǔ)設(shè)施所提供的功能都在Mesh網(wǎng)內(nèi)，這包括功率控制、路由、計(jì)費(fèi)、管理、安全等。沒(méi)有像基站那樣的中心控制單元，也沒(méi)有蜂窩網(wǎng)中的安全和認(rèn)證中心。移動(dòng)性節(jié)點(diǎn)可以自由移動(dòng)，甚至消失。網(wǎng)絡(luò)連接動(dòng)態(tài)。無(wú)線對(duì)于有線而言中繼所有節(jié)點(diǎn)可能需要中繼其它節(jié)點(diǎn)的信息。這將減少每個(gè)節(jié)點(diǎn)用戶的可用帶寬。路由所有節(jié)點(diǎn)都需要參與路由?？勺詣?dòng)維護(hù)路由表，或者按需創(chuàng)建路由。多跳中繼和路由的必然結(jié)果，多跳可以擴(kuò)大覆蓋，特別實(shí)在傳播環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)景。異構(gòu)性除了Mesh網(wǎng)基本操作外，所有節(jié)點(diǎn)的性能并非全部相同。一些節(jié)點(diǎn)可能有額外的網(wǎng)絡(luò)連接（即接入Mesh網(wǎng)中的外部連接）。WMN

5、的迅速發(fā)展得益于它可以發(fā)展和改進(jìn)現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的很多協(xié)議，尤其是IEEE 802.11、Ad hoc網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。Mesh WiFi 的標(biāo)準(zhǔn)仍在制定中。制定mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的組織主要是Wi-Mesh聯(lián)盟和SEEMesh組織，并且標(biāo)準(zhǔn)化工作主要集中在IEEE的802.11s工作組中。Wi-Mesh聯(lián)盟的主要成員包括北電網(wǎng)絡(luò)、Accton和ComNets Aachen等。SEEMesh組織的成員包括英特爾、德州儀器和諾基亞等。WMN標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出現(xiàn)在IEEE802.11s、802.15、802.16、802.20中。1.2 無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別 可靠性提高，自愈性強(qiáng)（網(wǎng)狀結(jié)

6、構(gòu)VS星型結(jié)構(gòu)）； 傳輸速率大大提高（可融合其他網(wǎng)絡(luò)或技術(shù)）； 投資成本降低； 網(wǎng)絡(luò)配置和維護(hù)簡(jiǎn)便快捷；1.3 無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)與WLAN(Wi-Fi)的主要區(qū)別對(duì)點(diǎn)多跳網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)發(fā)；可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速通信，即通過(guò)WR對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能轉(zhuǎn)發(fā)（需要對(duì)WLAN傳統(tǒng)的AP功能進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)），把接入點(diǎn)服務(wù)的覆蓋延伸到幾公里遠(yuǎn)；MAC協(xié)議完成的不僅有本地業(yè)務(wù)的接入，還有其他節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)；對(duì)于路由協(xié)議，WLAN是靜態(tài)的因特網(wǎng)路由協(xié)議+移動(dòng)IP，WMN主要是動(dòng)態(tài)的按需發(fā)現(xiàn)的路由協(xié)議，只具有較短暫的生命周期。1.4 無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)與Ad hoc網(wǎng)的主要區(qū)別均是P2P的自組織的多跳網(wǎng)絡(luò)，WMN由無(wú)線路由

7、器構(gòu)成的骨干網(wǎng)組成，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)都建有獨(dú)立路由和主機(jī)功能，節(jié)點(diǎn)地位平等，接通性是依賴端節(jié)點(diǎn)的平等合作實(shí)現(xiàn)的，健壯性比WMN差；WMN節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性低于移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，故WMN注重的是“無(wú)線”，而移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)更強(qiáng)調(diào)的是“移動(dòng)”；從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)看，WMN多為靜態(tài)或弱移動(dòng)的拓?fù)?，而移?dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)多為隨意移動(dòng)（包含高速移動(dòng)）的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；WMN與移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模式不同，前者節(jié)點(diǎn)的主要業(yè)務(wù)是來(lái)往于因特網(wǎng)的業(yè)務(wù)，后者節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)是任意一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)流；從應(yīng)用來(lái)看，WMN主要是因特網(wǎng)或?qū)拵Ф嗝襟w通信業(yè)務(wù)的接入，而移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)主要用于軍事或其他專業(yè)通信。研究

8、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，需解決隱終端問(wèn)題和暴露終端問(wèn)題。1.5 WMN的優(yōu)勢(shì)可靠性大大增強(qiáng)具有沖突保護(hù)機(jī)制簡(jiǎn)化鏈路設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍增大組網(wǎng)靈活、維護(hù)方便投資成本低、風(fēng)險(xiǎn)小無(wú)線mesh網(wǎng)構(gòu)建無(wú)線城市2. IEEE 802系列協(xié)議簡(jiǎn)介IEEE 802.11IEEE 802.11是IEEE在1997年制定的一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶終端之間的無(wú)線接入。為了將其商用，IEEE新建立了一個(gè)IEEE802.11s子工作組，制定標(biāo)準(zhǔn)化的擴(kuò)展服務(wù)集(ESS)，即802.11s專門(mén)為WMN定義了MAC和PHY層協(xié)議，WLAN接入點(diǎn)可以像路由器一樣轉(zhuǎn)發(fā)信息。IEEE 802.15IEEE

9、802.15提供了簡(jiǎn)單、低耗能無(wú)線連接的標(biāo)準(zhǔn)，由IEEE工作組為無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)開(kāi)發(fā)，正發(fā)展成為包括便攜式和移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的個(gè)域網(wǎng)(PAN)或短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。其中，標(biāo)準(zhǔn)是為低數(shù)據(jù)速率、長(zhǎng)電池壽命和低設(shè)備開(kāi)銷要求的遙測(cè)技術(shù)制定的。ZigBee聯(lián)盟正在制定運(yùn)行在的MAC和物理層以上的高層協(xié)議。它的網(wǎng)絡(luò)層支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如星形、簇形和Mesh。IEEE 802.16IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)定義了無(wú)線MAN(城域網(wǎng))空中接口規(guī)范，為無(wú)線MAN提供“最后一公里”接入。它支持點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，無(wú)線接入系統(tǒng)覆蓋范圍可達(dá)50km，大大延伸了光纖骨干網(wǎng)。IEEE 802.20EEE 802.20

10、即移動(dòng)寬帶無(wú)線接入MBWA(Mobile Broadband Wireless Access)工作組成立于2002年12月，致力于為移動(dòng)用戶開(kāi)發(fā)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，支持在3GHz 頻帶可靠地進(jìn)行高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。3. IEEE802系列中關(guān)于Mesh網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)3.1 IEEE802.11s Mesh網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)1、發(fā)展802.11s最早開(kāi)始于2003年9月成立的IEEE 802.11ESS Mesh研究組，2004年7月成立802.11s任務(wù)組。由于許多公司早已成立了研究組來(lái)推動(dòng)802.11mesh網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化工作，因此在2005年中期收到大量提出問(wèn)題并給出解決方案的提案。經(jīng)過(guò)一系列的刪減和合并之后形成兩份提

11、案，即“SEE-Mesh”和“Wi-Mesh”提案，并于2006年1月形成聯(lián)合提案，從而確定了現(xiàn)在802.11s標(biāo)準(zhǔn)草案的基本框架。2006年6月，經(jīng)過(guò)無(wú)爭(zhēng)議的投票確認(rèn)后，聯(lián)合提案成為802.11s的最初草案draft D0.01。經(jīng)過(guò)多次非正式的評(píng)論決議（comment resolution），2006年11月形成draft D1.00并進(jìn)行信件投票（Letter Ballot），由于僅有48.3%支持（低于要求的75%）而未能通過(guò)。在2008年5月的信件投票中，Draft D2.00僅有61%支持而再次未能通過(guò)。由于802.11s草案中許多問(wèn)題未能取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，802.11s標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布日

12、期不可預(yù)知。2、目標(biāo)IEEE802.11s任務(wù)組，主要研究支持無(wú)線分布式系統(tǒng)(WDS)的協(xié)議，為WMN定義媒體接入控制(MAC)層和物理層協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)WLAN在多個(gè)AP之間通過(guò)自配置多跳的方式組網(wǎng)，提高WLAN的覆蓋范圍。IEEE802.11s的目標(biāo)是突破傳統(tǒng)AP功能上的限制，使之具有Mesh路由器的功能，業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)發(fā)給鄰近的AP進(jìn)行的多跳傳輸。這種方式?jīng)Q定了WMN具有較高的可靠性、較大的伸縮性和較低的投資成本等特點(diǎn)。這樣，在新的WLAN架構(gòu)中，WLAN的AP自動(dòng)形成WLAN的WMN骨干網(wǎng)。IEEE 802.11 Mesh網(wǎng)絡(luò)可以是骨干網(wǎng)Mesh結(jié)構(gòu)，也可以是客戶端Mesh結(jié)構(gòu)?？蛻舳薓esh結(jié)

13、構(gòu)中，所有設(shè)備工作在WLAN的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)模式下，WMN通過(guò)自動(dòng)配置實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的互聯(lián)，擺脫了以往對(duì)AP的依賴。3、需解決問(wèn)題802.11s標(biāo)準(zhǔn)涉及Mesh拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和形成、Mesh路徑選擇和轉(zhuǎn)發(fā)、MAC接入相關(guān)機(jī)制、信標(biāo)與同步、Intra-mesh擁塞控制、功率控制、交互工作、安全和幀格式等內(nèi)容。！注： 由于802.11s草案中許多問(wèn)題未能取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，802.11s 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布日期不可預(yù)知。3.2 IEEE802.15 Mesh網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.15提供了簡(jiǎn)單、低耗能無(wú)線連接的標(biāo)準(zhǔn)，是IEEE工作組針對(duì)無(wú)線個(gè)域網(wǎng)開(kāi)發(fā)的，正發(fā)展成為包括便攜式和移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的個(gè)域網(wǎng)或短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的

14、標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了WPAN的物理層（PHY）和媒體接入控制層（MAC）。802.15各子工作組定義內(nèi)容IEEE 802.15子工作組定義內(nèi)容IEEE 802.15.1藍(lán)牙1.1版IEEE 802.15.1a藍(lán)牙1.2版IEEE 802.15.2WLAN與WPAN的共存IEEE 802.15.3高數(shù)據(jù)速率IEEE 802.15.1aUWBIEEE 802.15.4低數(shù)據(jù)速率及ZigBeeIEEE 802.15.5Mesh網(wǎng)絡(luò)（下一代無(wú)線因特網(wǎng)技術(shù)：無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)方旭明等 P23）IEEE 802. 15. 4IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)是為低數(shù)據(jù)速率、長(zhǎng)電池壽命和低設(shè)備開(kāi)銷要求的遙測(cè)技術(shù)

15、制定的。ZigBee聯(lián)盟正在制定運(yùn)行在IEEE 802. 15. 4的MAC和物理層以上的高層協(xié)議。它的網(wǎng)絡(luò)層支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如星形、簇形和Mesh。在Mesh 拓?fù)渲校x了一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和選擇一些關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。在路由協(xié)議中使用了“請(qǐng)求-應(yīng)答”算法來(lái)排除非最佳路徑。（無(wú)線Mesh 網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn).pdf 范濤，張燕 數(shù)據(jù)通信）ZigBee協(xié)議的Mesh結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中的所有無(wú)線節(jié)點(diǎn)都相同，可以直接互相通信，每一次網(wǎng)絡(luò)都會(huì)選擇一條或者多條路由進(jìn)行多跳傳輸，將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息傳給中心節(jié)點(diǎn)。Mesh網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有多條路徑到達(dá)中心節(jié)點(diǎn)，因此它的容故障能力較強(qiáng)，而且這種多

16、跳系統(tǒng)以多跳代替了單跳的傳輸距離，減小了源節(jié)點(diǎn)所需要的發(fā)送功率。IEEE 802. 15. 5IEEE 802. 15. 5目前還在開(kāi)發(fā)中，定位于WMN 的MAC 層，不需要ZigBee 或IP 路由支持。繼承了的一些基本思想，但完全支持Mesh結(jié)構(gòu)。在標(biāo)準(zhǔn)中，Mesh網(wǎng)絡(luò)被定義為一個(gè)個(gè)域網(wǎng)(PAN)，有兩種組網(wǎng)方式：全網(wǎng)狀拓?fù)浜筒糠志W(wǎng)狀拓?fù)?。在全網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)直接與其他任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連；在部分網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，只有部分節(jié)點(diǎn)與其他所有節(jié)點(diǎn)相連，而其他節(jié)點(diǎn)則只是與交換較多數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)相連。標(biāo)準(zhǔn)主要涉及的問(wèn)題包括：碰撞避免的信標(biāo)調(diào)度策略、路由算法、分布式安全問(wèn)題、能效操作模式、對(duì)于網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)

17、和網(wǎng)狀PAN移動(dòng)性的支持等。802. 15. 6802. 15. 6為非官方標(biāo)準(zhǔn)，采用的頻段將是太赫茲級(jí),組合了光和無(wú)線電技術(shù),理論速率每秒達(dá)數(shù)太比特。3.3 IEEE802.16 Mesh網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)定義了無(wú)線城域網(wǎng)空中接口規(guī)范，為無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)提供“最后一公里”接入，是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)技術(shù)。鑒于無(wú)線Mesh網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)工作組將Mesh結(jié)構(gòu)納入最近推出的IEEE802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)中。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是對(duì)IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)中的點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與周圍鄰居節(jié)點(diǎn)形成多條鏈路，并且可以選擇其中的一條鏈

18、路，用來(lái)傳輸來(lái)自本節(jié)點(diǎn)或其他節(jié)點(diǎn)的信息。這樣，連接斷開(kāi)的可能性要遠(yuǎn)低于P2MP模式。同時(shí)，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，IEEE802.16 Mesh網(wǎng)絡(luò)的健壯性加強(qiáng)，覆蓋范圍擴(kuò)大。IEEE 802. 16協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案中雖然有對(duì)Mesh的支持，但仍然存在以下問(wèn)題： 由于中心調(diào)度信息結(jié)構(gòu)僅支持大約100個(gè)用戶，所以IEEE 802. 16 Mesh的可升級(jí)性受到限制； IEEE802. 16 Mesh是基于無(wú)連接的MAC，其實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QoS難以保證； 假定兩跳以外的節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有干擾，則IEEE 802. 16 Mesh存在隱藏終端沖突；IEEE802. 16 Mesh的MAC協(xié)議存在鏈路選擇、同步、功率和數(shù)

19、據(jù)速率的平衡，以及路由和MAC相互依賴等問(wèn)題。80216Mesh網(wǎng)絡(luò)在安全性方面還有很多需要改進(jìn)的地方，關(guān)鍵問(wèn)題在于網(wǎng)絡(luò)配置信息在傳輸過(guò)程中未經(jīng)加密，可以被截獲、篡改、偽造。要想較好地解決80216Mesh網(wǎng)絡(luò)的安全性問(wèn)題。需要解決配置信息加密、節(jié)點(diǎn)之間雙向認(rèn)證以及Oss的安全分發(fā)等問(wèn)題。在提高安全性的同時(shí)，不可避免地帶來(lái)傳輸效率的降低。因此還需要構(gòu)建靈活、完善的分級(jí)安全體制來(lái)兼顧安全和效率。3.4 IEEE802.20 Mesh網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.20，即移動(dòng)寬帶無(wú)線接入(MBWA)工作組，主要研究為移動(dòng)用戶開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。802.20填補(bǔ)了當(dāng)前802.16的低移動(dòng)性高數(shù)據(jù)速率與蜂窩網(wǎng)高移動(dòng)

20、性低數(shù)據(jù)速率之間的性能空間。IEEE802.20網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)基于純IP的網(wǎng)絡(luò)。在室內(nèi)、外環(huán)境中，802.20均支持WMN結(jié)構(gòu)。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間可以直接或間接通信，避免“三角路由”的出現(xiàn)，改善移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)性能，同時(shí)能迅速地接入主干網(wǎng)絡(luò)，為移動(dòng)用戶提供快捷準(zhǔn)確的服務(wù)。問(wèn)題：802. 20是一個(gè)全新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),有很多具體的技術(shù)問(wèn)題有待解決，而且它同現(xiàn)在的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)不兼容，利用它實(shí)現(xiàn)通信需要有巨大的投入。 資料較少IEEE802系列無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)比較內(nèi)容802.11s802.16e802.20頻帶2.4GHz/5GHz2.4GHz/902928MHz/24002483.5MHz266G

21、Hz<3.5GHz物理層標(biāo)準(zhǔn)802.11a/b/g802.16a覆蓋范圍幾百米10m以內(nèi)1.55km約15km，視情況對(duì)象WLANPANMANMBWAMesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施，終端設(shè)備樹(shù)型，微微網(wǎng)PMP結(jié)構(gòu)，結(jié)合基于回程的WiMAX的mesh結(jié)構(gòu)Mesh路由協(xié)議混合無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)協(xié)議HWMP，無(wú)線感知優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議RA-OLSR樹(shù)路由，mesh路由路由集中調(diào)度和路由分布式調(diào)度4. 選擇ZigBee走進(jìn)mesh利用現(xiàn)有的ZigBee協(xié)議棧，組mesh網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)和自路由。4.1 ZigBee簡(jiǎn)介ZigBee是一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)定，主要由ZigBee Alliance制定，底層是采用

22、 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體存取層與實(shí)體層。Zigbee是基于標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、大網(wǎng)絡(luò)容量、高可靠性。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)。技術(shù)特點(diǎn)ZigBee是一種無(wú)線連接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國(guó)流行)3個(gè)頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-

23、75m的范圍內(nèi)，但可以繼續(xù)增加。作為一種無(wú)線通信技術(shù)，ZigBee具有如下特點(diǎn)： 低功耗：由于ZigBee的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee設(shè)備非常省電。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠?jī)晒?jié)5號(hào)電池就可以維持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間,這是其它無(wú)線設(shè)備望塵莫及的。 成本低：ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計(jì)很快就能降到美元，并且ZigBee協(xié)議是免專利費(fèi)的。低成本對(duì)于ZigBee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。 時(shí)延短：通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備時(shí)延30ms，休眠激活的時(shí)延是15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為15ms。因此Z

24、igBee技術(shù)適用于對(duì)時(shí)延要求苛刻的無(wú)線控制(如工業(yè)控制場(chǎng)合等)應(yīng)用。 網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。 可靠：采取了碰撞避免策略，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避開(kāi)了發(fā)送數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。如果傳輸過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題可以進(jìn)行重發(fā)。 安全：ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用了AES-128的加密算法，各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。ZigBee的優(yōu)點(diǎn)： 終端節(jié)點(diǎn)非常省電 Cluster-Tree拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供非常有效的路由 支持大規(guī)模大組