專利名稱：無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別是涉及無線網(wǎng)狀網(wǎng)Mesh網(wǎng)絡(luò)(麗N， wirelessMesh Network)。
背景技術(shù)：
無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是基于IP協(xié)議的無線寬帶接入技術(shù)，它融合了無線局域網(wǎng)(WLAN， Wireless LAN)和Adhoc網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，支持多點(diǎn)對多點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有自組網(wǎng)、自修復(fù)、多 跳級聯(lián)、節(jié)點(diǎn)自我管理等智能優(yōu)勢以及移動寬帶、無線定位等特點(diǎn)，是一種大容量、高速率、 覆蓋范圍廣的網(wǎng)絡(luò)，成為寬帶接入的一種有效手段。從某種意義上講，Mesh網(wǎng)絡(luò)更主要的 是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思想，主要功能體現(xiàn)在無中心、自組網(wǎng)、多級跳接和路由判斷選擇等。
在采用Mesh技術(shù)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)中，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈格柵狀，典型結(jié)構(gòu)如圖l所示。整個 網(wǎng)絡(luò)由無線接入點(diǎn)(AP)、無線路由器(WR)、終端設(shè)備(CLIENT)組成。其中，一個AP能在幾 十至上百米的范圍內(nèi)連接多個WR， AP的主要作用是將無線網(wǎng)絡(luò)接入核心網(wǎng)，其次將各個與 WR相連的終端設(shè)備連接在一起，使裝有無線網(wǎng)卡的終端設(shè)備能通過AP共享核心網(wǎng)的資源。 此外，所述AP可由智能接入點(diǎn)(IAP)替換，IAP是在AP的基礎(chǔ)上增加了 Adhoc路由選擇功 能的設(shè)備。另外，AP/IAP還具有網(wǎng)管功能，實(shí)現(xiàn)對無線接入網(wǎng)絡(luò)的控制和管理，將傳統(tǒng)的智 能性分散到接入點(diǎn)(AP/IAP)中，大大節(jié)省骨干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，提高網(wǎng)絡(luò)的可延展性。作 為IAP下層配置的WR，其功能是為底層的終端設(shè)備(即用戶)提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，并 且從IAP下載并實(shí)現(xiàn)無線廣播軟件更新。根據(jù)當(dāng)時可使用的節(jié)點(diǎn)配置臨時決定轉(zhuǎn)發(fā)分組信 息的路由，即實(shí)現(xiàn)動態(tài)路由。在該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，通過使用WR可以實(shí)現(xiàn)移動終端設(shè)備與AP間 通信范圍的彈性延展。而終端設(shè)備則兼?zhèn)渲鳈C(jī)和路由器兩種角色。 一方面，終端設(shè)備作為 主機(jī)運(yùn)行相關(guān)的應(yīng)用程序；另一方面，終端設(shè)備作為路由器需要運(yùn)行相關(guān)的路由協(xié)議，參與 路由發(fā)現(xiàn)、路由維護(hù)等常見的路由操作。 在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可同時作為路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn) 都能發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點(diǎn)都能與一個或多個對等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。這種結(jié)構(gòu)的最 大好處在于如果最近的AP由于流量過大而導(dǎo)致?lián)砣脑?，?shù)據(jù)可以自動重新路由到一個 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。這樣的訪問方式即為多跳訪 問。 在進(jìn)行本發(fā)明創(chuàng)造過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)無線網(wǎng)狀網(wǎng)至少存在以下問 題 針對有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的路由協(xié)議不可用于移動自組織網(wǎng)絡(luò)，主要問題是無線鏈路的 不可靠性。選擇距離最短的通道通常不是這些移動無線協(xié)議最重要的特性。諸如快速路由 匯聚、高反應(yīng)能力、鏈路可靠性、避免擁塞、負(fù)載平衡、限制每個節(jié)點(diǎn)必須進(jìn)行的處理、電池 性能和傳輸功率(自干擾)等才是無線移動自組織網(wǎng)絡(luò)更重要的特性。 對最初找到連接至對端的路由時的延遲及當(dāng)前路由發(fā)生故障時找到另一個替代路由時的延遲來說，路由設(shè)置時延非常重要，它與蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的越區(qū)切換類似。較低路由成 本對最大限度提高用戶系統(tǒng)的吞吐量非常重要。網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性會受路由成本的影響，因?yàn)?一旦達(dá)到允許的路由成本限值，就不能再擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。此外，移動性支持在無線自組織網(wǎng)絡(luò)中 進(jìn)行越區(qū)切換以及在有線網(wǎng)橋必須進(jìn)行的上下文切換。但當(dāng)終端設(shè)備從一個網(wǎng)絡(luò)移動到另 外一個網(wǎng)絡(luò)時，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)無線mesh網(wǎng)絡(luò)的路由設(shè)置，終端設(shè)備需要進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)切換以 及上下文切換會在通信中產(chǎn)生很大的延遲，甚至使得通信中斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施方式要解決的技術(shù)問題是提供一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，可以保障網(wǎng)絡(luò)切 換時通信的連續(xù)性和可靠性。 提供一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，包括至少兩個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)包括多個無線節(jié)點(diǎn)，其 中每個網(wǎng)絡(luò)中的至少一個無線節(jié)點(diǎn)包括第一無線網(wǎng)卡，用于與本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他無線節(jié)點(diǎn) 以及本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備進(jìn)行無線通信；第二無線網(wǎng)卡，連接所述第一無線網(wǎng)卡，用 于將本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他無線節(jié)點(diǎn)及本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述另一網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)無 線節(jié)點(diǎn)的第二無線網(wǎng)卡。 較佳實(shí)施方式中，所述第二無線網(wǎng)卡中的天線是定向天線，其無線發(fā)射與接收的 角度正對所述另一網(wǎng)絡(luò)中的相同無線節(jié)點(diǎn)。 較佳實(shí)施方式中，所述第二無線網(wǎng)卡進(jìn)一步包括功放，用于將所述天線需要進(jìn)行 發(fā)射的信號進(jìn)行放大。 較佳實(shí)施方式中，所述第一無線網(wǎng)卡與第二無線網(wǎng)卡通過處理單元連接，所述處 理單元還連接雙數(shù)據(jù)速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器、閃速存儲器、設(shè)備的小型多協(xié)議串行端口 以及RS-232端口。 較佳實(shí)施方式中，所述本無線節(jié)點(diǎn)是終端設(shè)備或無線路由器。 較佳實(shí)施方式中，所述網(wǎng)絡(luò)中包括所述第一、第二網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)處于所述多個 無線節(jié)點(diǎn)的中間。 較佳實(shí)施方式中，所述網(wǎng)絡(luò)中包括所述第一、第二網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括路 由單元，用于計(jì)算路徑的預(yù)期傳輸時間SMETT并形成路由計(jì)算結(jié)果，并依據(jù)所述結(jié)果控制 所述第一、第二無線網(wǎng)卡中的分組路由或轉(zhuǎn)發(fā)操作，所述SMETT是路徑上所有單跳的METT 的總和，以下述公式表示S雄JT = 2M5T;
!.=1' 其中，所述METT是激勵預(yù)期傳輸時間，定義為 皿r ;-
"5TJ^"
乂 乂 "A 其中，S是分組的大小，而Dk是鏈路k發(fā)送數(shù)據(jù)速率，ETXk表示鏈路k預(yù)期的傳輸 次數(shù)，TIFk是傳輸感染因子，分別定義為
■ifc=l 1 一 p.
5<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，S(k) = p(k-l)*(l_p) *，p = Hi,) X (l-Pr)，S(K)表示分組從x到y(tǒng)經(jīng) k次嘗試后成功發(fā)送的概率，p表示從x到y(tǒng)的分組傳輸不成功的概率，pf和pr表示前向 和反向鏈路上的分組損失概率。 較佳實(shí)施方式中，所述預(yù)期傳輸時間SMETT進(jìn)一步受信道差異性的影B向，該影響 定義為附加項(xiàng)Xi，如下 <formula>formula see original document page 6</formula>
佶道j上的單櫳i 其中，Xj是信道j上單跳的傳輸時間總和，則， <formula>formula see original document page 6</formula> 其中，|3是可調(diào)參數(shù)。 以上技術(shù)方案可以看出，由于在每個網(wǎng)絡(luò)中的至少一個無線節(jié)點(diǎn)包括兩個無線網(wǎng) 卡，多出的一塊專用于將本網(wǎng)絡(luò)下其他節(jié)點(diǎn)以及本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述其 他網(wǎng)絡(luò)中結(jié)構(gòu)相同的無線節(jié)點(diǎn)，這樣，在本網(wǎng)絡(luò)下移動的終端設(shè)備在進(jìn)入其他無線網(wǎng)狀網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)時，不需要重新登錄和進(jìn)行移動上下文切換等動作，直接通過源網(wǎng)絡(luò)和目的網(wǎng)絡(luò)中各 自無線節(jié)點(diǎn)的專用網(wǎng)卡來連接，因此有效提高無線MESH網(wǎng)絡(luò)中的移動性，保障網(wǎng)絡(luò)切換時 通信的連續(xù)性和可靠性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)示意圖； 圖2是本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)第一實(shí)施方式的原理框圖； 圖3是圖2中包括雙網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)的原理框圖 圖4是本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)第二實(shí)施方式中包括雙網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)的電路圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清晰，以下參照附圖并舉實(shí)施 方式，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 本發(fā)明的一個方面是在無線節(jié)點(diǎn)已有網(wǎng)卡的基礎(chǔ)上再增設(shè)一無線網(wǎng)卡，用于在本
網(wǎng)絡(luò)下移動的終端設(shè)備在進(jìn)入其他無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時，不需要終端設(shè)備重新登錄和進(jìn)行移
動上下文切換等動作，而是直接通過本無線節(jié)點(diǎn)的所述網(wǎng)卡來與實(shí)現(xiàn)所述終端設(shè)備與其他
無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的連接，也就等于在兩個網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)置一個連接點(diǎn)，形成一個橋梁的作用，
使進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)間移動的終端設(shè)備可以通過這些橋梁在網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)無縫連接。 本發(fā)明應(yīng)用于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，所述無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)
完全不同的新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在傳統(tǒng)的WLAN中，每個客戶端均通過一條與AP相連的無
線鏈路訪問網(wǎng)絡(luò)，用戶若要進(jìn)行相互通信，必須首先訪問一個固定的AP，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)稱為
單跳網(wǎng)絡(luò)。而在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可同時作為路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)都能發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點(diǎn)都能與一個或多個對等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。
這種結(jié)構(gòu)的最大好處在于如果最近的AP由于流量過大而導(dǎo)致?lián)砣脑?，?shù)據(jù)可 以自動重新路由到一個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 的訪問方式就是多跳訪問。
參閱圖2，本發(fā)明提供無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)第一實(shí)施方式，包括 兩個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)包括多個無線節(jié)點(diǎn)，一起參閱圖3，其中每個網(wǎng)絡(luò)中的一個無 線節(jié)點(diǎn)包括 第一無線網(wǎng)卡，包括覆蓋本網(wǎng)絡(luò)的第一天線，用于與本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他無線節(jié)點(diǎn)以
及本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備進(jìn)行無線通信；這里的其他無線節(jié)點(diǎn)可以是WR。 第二無線網(wǎng)卡，連接所述第一無線網(wǎng)卡，并包括用于無線連接本無線節(jié)點(diǎn)與另一
網(wǎng)絡(luò)的第二天線，所述第二無線網(wǎng)卡通過所述第二天線將本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他無線節(jié)點(diǎn)及本無線
節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述另一網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)無線節(jié)點(diǎn)的第二無線網(wǎng)卡。 所述本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中帶有第一、第二無線網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)可以是AP，主
要作用是將無線網(wǎng)絡(luò)接入核心網(wǎng)，其次將各個與WR相連的終端設(shè)備連接在一起，使裝有無
線網(wǎng)卡的終端設(shè)備能通過AP共享核心網(wǎng)的資源。此外，所述AP可由智能接入點(diǎn)(IAP)替
換。另外，AP/IAP還具有網(wǎng)管功能，實(shí)現(xiàn)對無線接入網(wǎng)絡(luò)的控制和管理，將傳統(tǒng)的智能性分
散到接入點(diǎn)(AP/IAP)中。 在其他實(shí)施方式中，所述本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中帶有第一、第二無線網(wǎng)卡的無 線節(jié)點(diǎn)也可以是WR，為本網(wǎng)絡(luò)底層的所述終端設(shè)備提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，并且從IAP/ AP下載并實(shí)現(xiàn)無線廣播軟件更新。根據(jù)當(dāng)時可使用的節(jié)點(diǎn)配置臨時決定轉(zhuǎn)發(fā)分組信息的路 由。具體上，本無線節(jié)點(diǎn)通過第一無線網(wǎng)卡連接本網(wǎng)絡(luò)其他普通無線節(jié)點(diǎn)，比如WR，為這些 無線節(jié)點(diǎn)提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，還直接通過第一無線網(wǎng)卡與本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋下的終端 設(shè)備提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能。 在本網(wǎng)絡(luò)下的終端設(shè)備移動到本網(wǎng)絡(luò)與其他無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交界處時，所述終端 設(shè)備通過本無線節(jié)點(diǎn)的第二無線網(wǎng)卡連接至其他無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的無線節(jié)點(diǎn)。所述與 本無線節(jié)點(diǎn)連接的其他無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)無線節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)與本無線節(jié)點(diǎn)相同或類似，都具備 第二無線網(wǎng)卡。終端設(shè)備通過分屬不同網(wǎng)絡(luò)的這兩個無線節(jié)點(diǎn)，和其他無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)下 的終端設(shè)備或普通無線節(jié)點(diǎn)覆蓋下的終端設(shè)備進(jìn)行無縫連接，不需要重新登陸與切換上下 文。 以上技術(shù)方案可以看出，由于在每個網(wǎng)絡(luò)中的至少一個無線節(jié)點(diǎn)中增設(shè)一塊無線 網(wǎng)卡，用于將本網(wǎng)絡(luò)下其他節(jié)點(diǎn)以及本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述另一網(wǎng)絡(luò)中結(jié) 構(gòu)相同的無線節(jié)點(diǎn)，這樣，在本網(wǎng)絡(luò)下移動的終端設(shè)備進(jìn)入其他無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時，不需要 重新登錄和進(jìn)行移動上下文切換等動作，直接通過源網(wǎng)絡(luò)和目的網(wǎng)絡(luò)中各自無線節(jié)點(diǎn)的專 用網(wǎng)卡來連接，也就等于在兩個網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)置一個連接點(diǎn)，形成一個橋梁的作用，使進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)間移動的終端設(shè)備可以通過這些橋梁在網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)無縫連接，因此有效提高無線MESH 網(wǎng)絡(luò)中的移動性，保障網(wǎng)絡(luò)切換時通信的連續(xù)性和可靠性。 具體地，在本發(fā)明應(yīng)用中，所述的兩個網(wǎng)絡(luò)中都存在帶有兩個網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)。無 線節(jié)點(diǎn)下面連接WR或終端設(shè)備。無線節(jié)點(diǎn)下面的終端設(shè)備則兼?zhèn)渲鳈C(jī)和路由器兩種角色。一方面，終端設(shè)備作為主機(jī)運(yùn)行相關(guān)的應(yīng)用程序；另一方面，終端設(shè)備作為路由器需要運(yùn)行 相關(guān)的路由協(xié)議，參與路由發(fā)現(xiàn)、路由維護(hù)等常見的路由操作。 在本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)第二實(shí)施方式中，所述第二無線網(wǎng)卡中的第二天線是定 向天線，其無線發(fā)射與接收的角度正對所述其他無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的特定無線節(jié)點(diǎn)，所述 的特定無線節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)可以和本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)相同。也就是說，兩個相鄰無線網(wǎng)狀網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各具有一個雙無線網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)可以是普通的帶有一個網(wǎng)卡的無線節(jié) 點(diǎn)，也可以是帶有兩個無線網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)。 在實(shí)際應(yīng)用中，所述第二無線網(wǎng)卡可以進(jìn)一步包括功放，用于將所述天線需要進(jìn) 行發(fā)射的信號進(jìn)行放大。所述網(wǎng)絡(luò)中包括所述第一、第二網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)處于所述多個無 線節(jié)點(diǎn)的中間，以最有利的位置接收和轉(zhuǎn)發(fā)信號。 上述的另一網(wǎng)絡(luò)，可以是其他AP覆蓋下的網(wǎng)絡(luò)，也可以是其他AP下面WR所覆蓋 的小型網(wǎng)絡(luò)。上述的第一天線可以是全向天線。 以下介紹本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)采用的無線頻率。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為典型的多 點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)的移動會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化，網(wǎng)管需要定期收集各節(jié)點(diǎn) 的連接信息，這將會增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，加大網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)開銷。同時，在無線網(wǎng)絡(luò)中，受外界環(huán)境 各種衰落的影響，信號的質(zhì)量變化較大，又會造成信道的不穩(wěn)定。因此，本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng) 系統(tǒng)中通過4個相對獨(dú)立的模塊來根據(jù)客戶需要進(jìn)行靈活配置，有效解決鏈路回傳與終端 設(shè)備接入的信道共享問題，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和頻譜利用率。 其中，一套Mesh系統(tǒng)中有兩套標(biāo)準(zhǔn)的802. 11(Wi-Fi)射頻組件和兩套摩托羅拉 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(MEA)移動寬帶射頻組件，其中一套Wi-Fi和MEA射頻組件工作在2.4GHz 免許可頻段，另一套工作頻率為4. 9GHz公共安全許可頻段，即2. 4GHz-WiFi/24GHz-MEA/4 .9GHz-WiFi/4. 9GHz-MEA。 2. 4GHz頻段使用的頻率范圍為2400MHz 2483. 5MHz，共分為4 個信道，3個Mesh信道(其中第一個為控制信道)，1個802. llg信道，4個信道帶寬均為 20MHz。 4. 9GHz頻段所使用的頻率范圍為4940MHz 4990MHz，共分為2個信道，第一個信 道為Mesh信道，信道帶寬為20MHz，控制和數(shù)據(jù)共享該信道。第二個為802. lla信道，信道 帶寬為10MHz。 上述的Mesh架構(gòu)采用多套射頻組件和多個頻段，所以能為公共安全、市政工程和
公共接入提供彼此獨(dú)立的專用無線寬帶接入服務(wù)。其中IAP的雙重獨(dú)立同傳連接又實(shí)現(xiàn)公 共網(wǎng)絡(luò)與其他無關(guān)回傳網(wǎng)絡(luò)的物理分離，提高公共安全用戶的通信安全性。 本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中，可以采用網(wǎng)狀可擴(kuò)展路由(MSR)， MSR是專有的距離矢 量路由算法，可提供多種已知路由，但不維持關(guān)于某個地區(qū)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)的信息。這種距離 矢量算法沿著最佳路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，同時維持兩個備份路由。通過衡量鏈路規(guī)格選擇最佳 路由。多種鏈路規(guī)格的組合可提高系統(tǒng)在數(shù)據(jù)包可靠性、延遲和抖動方面的性能。提供備 份路由是為了支持在混亂的環(huán)境中迅速改變的移動節(jié)點(diǎn)的信號特征。 因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)具備根本不同的特性，所以針對有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的路由協(xié)議不可用于 移動自組織網(wǎng)絡(luò)，主要問題是無線鏈路的不可靠性。選擇距離最短的通道通常不是這些移 動無線協(xié)議最重要的特性。諸如快速路由匯聚、高反應(yīng)能力、鏈路可靠性、避免擁塞、負(fù)載平 衡、限制每個節(jié)點(diǎn)必須進(jìn)行的處理、電池性能和傳輸功率(自干擾)等才是無線移動自組織 網(wǎng)絡(luò)更重要的特性。
本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)還采用自適應(yīng)控制傳輸協(xié)議(ATP) ， ATP是負(fù)責(zé)確定傳輸 功率和數(shù)據(jù)率的算法，可用于確保在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)最可靠的接收。選擇路由時必須對連接 至所有可用相鄰節(jié)點(diǎn)的鏈路的輸入質(zhì)量進(jìn)行測量，以便在選擇連接至每個對端的下一個跳 躍點(diǎn)時，做出考慮周全的決策。該質(zhì)量值主要以能量值的形式表示，其中包含了與每個相鄰 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通話時所使用的功率水平和數(shù)據(jù)率。能量值轉(zhuǎn)換為鏈路阻值，并且沿整個路由擴(kuò) 散。能量值是用于評估能否成功地將數(shù)據(jù)包發(fā)送至相鄰節(jié)點(diǎn)或通過特定路由發(fā)送數(shù)據(jù)包的 重要規(guī)格。 ATP可提供關(guān)于鏈路丟失的實(shí)時信息。由ATP算法確定鏈路丟失，以衡量傳輸成功 和傳輸失敗的信號質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)良好信號瞬間丟失與真正的壞信號之間的平衡。當(dāng)路由 選擇收到該通知時，將該相鄰節(jié)點(diǎn)用作下一個跳躍點(diǎn)的任何對端均必須立即切換至另一個 替代路由。該相鄰鏈路狀態(tài)被設(shè)置為斷開，在重新設(shè)置之前，不可被用作下一個跳躍點(diǎn)。ATP 業(yè)務(wù)旨在支持MSR協(xié)議以數(shù)據(jù)包為單位，平衡地實(shí)現(xiàn)可靠的傳輸和盡可能最高的數(shù)據(jù)率。
本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)還采用正交分割多址接入技術(shù)(QDMA)，無線通信平臺運(yùn)行 在2. 4GHzISM頻段和4. 9GHz頻段，是專門為廣域范圍內(nèi)通信的最優(yōu)化以及移動網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的。在2. 4GHz的ISM頻段，由于在接入控制(MAC)子層使用多信道方式(3個數(shù)據(jù)信 道和1個控制信道)，因此與單個信道相比，更適用于高密度的麗N終端設(shè)備。QDMA技術(shù)提 供一個高性能的射頻前端，該前端包含類似于多抽頭Rake接收機(jī)的功能和一種克服射頻 環(huán)境快速變化的公平算法。 QDMA可在較廣的移動通信范圍內(nèi)提供較強(qiáng)的糾錯能力，同時，增強(qiáng)的抗干擾能力 和信號的靈敏度可為基于QDMA技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)提供達(dá)到250mph的移動速度，適于部署在 直升飛機(jī)中，理論上可提供最高達(dá)6Mbps的突發(fā)數(shù)據(jù)率，并且可在超過80mph的速度下保持 1Mbps的吞吐量。 本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)還采用正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)。其中，無線Mesh系統(tǒng)物 理層可采用OFDM技術(shù)。OFDM技術(shù)是將高速的數(shù)據(jù)流通過串/并變換，分配到傳輸速率相對 較低的若干個正交子信道中，在每個子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸，減少子信道之間的相 互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此，每個子信道上的頻率選擇性 衰落是平坦的，大大消除符號間干擾。所采用的數(shù)字信息調(diào)制有時間差分移相健控(TDPSK) 和頻率差分移相鍵控(FDPSK)，以快速傅里葉變換(IFFT和FFT)算法實(shí)施數(shù)字信息調(diào)制和 解調(diào)功能。由于無線信道的頻率選擇性，所有的子信道不會同時處于深衰落中，因此，可以 通過動態(tài)比特分配以及動態(tài)子信道分配的方法，利用信噪比高的子信道提升系統(tǒng)性能。由 于窄帶干擾只能影響一小部分子載波，因此OF匿系統(tǒng)在某種程度上能抵抗這種干擾。OF匿 技術(shù)結(jié)合了分集、時空編碼、干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術(shù)，最大程度地提高系 統(tǒng)性能，使無線Mesh系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。 另外，除了可采用MSR路由算法，本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)還可以采用基于多網(wǎng)卡 多信道MESH網(wǎng)的路由協(xié)議。無線MESH網(wǎng)不同于傳統(tǒng)的無線多跳網(wǎng)絡(luò)，路由器是固定的，移 動性不是主要問題。因此迫切需要一種新的準(zhǔn)則適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)。麗N使用多網(wǎng)卡和多信道 以提高網(wǎng)絡(luò)容量。WCETT是為多網(wǎng)卡多信道無線MESH網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，但是必需的帶寬計(jì) 算很復(fù)雜。為此本發(fā)明提出一種新的路由準(zhǔn)則SMETT，以避免復(fù)雜的帶寬計(jì)算，并且設(shè)計(jì)一 種名為傳輸感染因子(TIF)的傳輸干擾模型使ETT更接近真正的傳輸。為此在本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中包括雙網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)增設(shè)路由單元，用于計(jì)算路徑的預(yù)期傳輸時間SMETT 并形成路由計(jì)算結(jié)果，并依據(jù)所述結(jié)果控制所述第一、第二無線網(wǎng)卡中的分組路由或轉(zhuǎn)發(fā) 操作。 無線MESH網(wǎng)絡(luò)(麗N)在近幾年里已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。由于它的一些特殊的應(yīng) 用已經(jīng)引起了商業(yè)的注意和巨大的興趣。雖然麗N是由Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來，但它是一種 全新的拓?fù)?，Ad Hoc的路由已經(jīng)不再適用于麗N。絕大部分傳統(tǒng)的Ad Hoc路由準(zhǔn)則是選擇 從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)。如果麗N也使用最小跳數(shù)準(zhǔn)則，則容易在路由中包括較 長的無線鏈路，導(dǎo)致較低的吞吐量，從而影響其達(dá)到最佳性能。因此路由準(zhǔn)則可以根據(jù)無線 鏈路的質(zhì)量來選擇較好的路徑。MESH路由問題的關(guān)鍵就在于改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)容量和提高個別傳輸 的性能上?？梢酝ㄟ^在每個節(jié)點(diǎn)上安裝多個網(wǎng)卡來改進(jìn)麗N容量的方法。這樣可以使節(jié)點(diǎn) 能夠同時地傳輸和接收數(shù)據(jù)。同時每個節(jié)點(diǎn)有多個網(wǎng)卡，也能提供一個實(shí)現(xiàn)多信道的策略。
本發(fā)明提供的新路由準(zhǔn)貝U，稱為SMETT(Sum of Motivated ExpectedTransmission Time)，是為多網(wǎng)卡多信道環(huán)境而設(shè)計(jì)的。與WCETT不同的是它不考慮無線鏈路的帶寬。因 為無線網(wǎng)路的帶寬不容易計(jì)算，該如何避免帶寬的計(jì)算是一個主要議題。而且在研究中，當(dāng) 計(jì)算ETT(預(yù)期的傳輸時間)的時候，也考慮到鏈路的干擾。在無線網(wǎng)路中，如果它們在彼 此的干擾范圍里，無線鏈路上的傳輸可能互相干擾。因此，進(jìn)一步提供一種傳輸感染因子 (TIF)用于我們的準(zhǔn)則SMETT。 在無線MESH網(wǎng)絡(luò)(麗N)體系結(jié)構(gòu)中，每個節(jié)點(diǎn)有多個網(wǎng)卡和多條信道。這里不考 慮如何分配頻道。假設(shè)體系結(jié)構(gòu)的每個路由節(jié)點(diǎn)都是相對固定的，在給定區(qū)域的每個點(diǎn)至 少被一個AP覆蓋。為了覆蓋一個大的區(qū)域，需要很多的AP。通常情況下，把每個AP連接到 以太網(wǎng)上，再依次連接到Internet是不現(xiàn)實(shí)的。因此只有一些AP連進(jìn)有線基礎(chǔ)設(shè)施，作為 網(wǎng)關(guān)工作。移動終端用戶直接從AP或從多跳AP訪問互聯(lián)網(wǎng)。 在有線網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)楦鞴?jié)點(diǎn)是獨(dú)立的，所以鏈路上的任何傳輸都不會干擾其他鏈 路上的傳輸。然而，在本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中，如果它們在彼此的干擾范圍內(nèi)， 一個無線 鏈路上的傳輸就有可能干擾其他的鏈路。 這里采用IEEE 802. 11DCF子程序，其利用一個簡單的載波偵聽多路訪問(CSMA) 算法。當(dāng)一個分組想要傳輸時，它通過傳輸分組占用介質(zhì)。如果偵聽到介質(zhì)是空閑的，那么 分組將會被傳輸。否則，在當(dāng)前沖突窗口大小內(nèi)任意選擇的退避計(jì)算器工作，并且讓退避計(jì) 算器開始倒計(jì)時，直到媒體空閑。當(dāng)它感覺媒體忙碌時，節(jié)點(diǎn)中止計(jì)算器的倒計(jì)時窗口。這 稱為二進(jìn)制指數(shù)退避。 當(dāng)本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中包括雙網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)傳輸一個分組時，它需要為可 能的重傳將發(fā)送的分組存在緩沖器中。當(dāng)分組被確認(rèn)收到時，緩沖器中的分組才被移去。 如果有任何傳輸失敗，緩沖器會為重傳保護(hù)丟失的分組。因此緩沖器不空的時候?qū)黾印?由于如果一個分組仍然存在緩沖器中，節(jié)點(diǎn)會試著占用媒體，這會影響在它的干擾范圍內(nèi) 的節(jié)點(diǎn)的傳輸。 為此，本發(fā)明進(jìn)一步提出預(yù)期傳輸時間(ETT)，之前，首先簡短地描述ETX準(zhǔn)則。 ETX度量準(zhǔn)則用于測量傳輸?shù)念A(yù)期數(shù)量，包括重傳(需要在鏈路上發(fā)送一個單播分組)。ETX 的推導(dǎo)開始于前向和反向鏈路的分組損失概率的測量，分別用Pf和pr表示，然后計(jì)算預(yù)期 傳輸數(shù)量。
從計(jì)算分組傳輸不成功概率開始，因?yàn)?02. 11協(xié)議需要的是傳輸成功，所以分組 必須成功地被應(yīng)答。讓P表示從x到y(tǒng)的分組傳輸不成功的概率
p = Hi,) X (1-Pr) (1) 802. 11MAC將會重傳一個傳輸不成功的分組。讓S (K)表示分組從x到y(tǒng)經(jīng)k次嘗
試后成功發(fā)送的概率。 S(k) = p(k-l)*(l_p) (2) 最后，從x到y(tǒng)成功地傳送一個分組的必需的預(yù)期傳輸數(shù)量用ETX表示 ETX準(zhǔn)則用于路由選擇。它將選擇最低的積累ETX的路徑。但是ETX準(zhǔn)則不一定 能為麗N選擇較高吞吐量的路徑。例如，它可能選擇802. llb鏈路，但不選損失概率比較低 的802. 11a鏈路。因此，本發(fā)明給出一個信道差異性優(yōu)先選擇，提供一種新的準(zhǔn)則，稱為預(yù) 期傳輸時間(ETT)。它定義為"帶寬修正ETX"。讓S表示分組的大小(例如1024個字節(jié))， B表示鏈路的帶寬(原始數(shù)據(jù)率)。那么ETT表示為
ETT = ETX*S/B (4) 根據(jù)方程(3)和(4)來計(jì)算ETT，需要知道向前和反向損失率(pf和pr)以及每個 鏈路的帶寬。有兩種方法可以獲得每個鏈路的帶寬。 一種方法是每個802. 11網(wǎng)卡給定值 的固定帶寬，但是固定速率不可能適合實(shí)際傳輸。另一個方法是讓網(wǎng)卡自動地為每個分組 選擇帶寬，這也是不現(xiàn)實(shí)的。 在前面，已經(jīng)闡述802. 11DCF如何工作，說明無線節(jié)點(diǎn)的緩沖器能影響鏈路上的 傳輸。如果緩沖器是空的，只要它接受，節(jié)點(diǎn)能發(fā)送分組。那么它不影響其他傳輸。然而， 如果無線節(jié)點(diǎn)緩沖器長時間不空，就不會傳輸剛剛收到的分組。因此節(jié)點(diǎn)緩沖器不空的時 間會影響鏈路上其它的傳輸。 TIF不但解釋一個鏈路上最初的傳輸負(fù)載，而且解釋因丟失分組重傳而增加的負(fù) 載。例如，傳輸時間是方程(4)ETT的2倍，如果鏈路的損失率是0，即ETX二 l，那么TIF二 0.5，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的緩沖器一半時間不空，節(jié)點(diǎn)的傳輸是忙碌的。然而，如果鏈路的損失率是 0.5，緩沖器由于重傳不會是空的。那么，TIF二1。 由于ETT表示鏈路的損失概率，因此TIF與它有關(guān)?，F(xiàn)在假設(shè)鏈路K_l和鏈路K 是連續(xù)的鏈路，它們的ETT分別是ETXK—i和ETXK。當(dāng)ETXK/ETXK—工小于1. 0時，鏈路K會比鏈 路K-1有較多的空閑時間，那么TIFK可表示為TIFK—^ETXk/ETXk—lt)當(dāng)大于1. 0時，意味著節(jié) 點(diǎn)K緩沖器是充滿的，一些分組可能被丟棄。因此，TIFK可以表示為
z —5t;^ 、 .，rd *-^
、 斑w乂 這里，進(jìn)一步提出激勵預(yù)期傳輸時間METT， METT考慮了傳輸干擾。它是一種"干 擾調(diào)整的ETT"。首先，假設(shè)路徑的源節(jié)點(diǎn)是處于無干擾理想狀態(tài)。因此，首先設(shè)定TIF初 值為TIF1 = 1 。然后，讓ETXk表示鏈路k預(yù)期的傳輸次數(shù)，S是分組的大小(例如1024字 節(jié))，而Dk是鏈路k發(fā)送數(shù)據(jù)速率。因此，鏈路的干擾調(diào)整k定義為
11<formula>formula see original document page 12</formula>A, (6) 因?yàn)楦蓴_，如果緩沖器不空，所有的分組將會競爭占用媒體。如TIF定義，如果真 正的傳輸時間是方程(4)的2倍，那么TIF二0.5。因此TIF與METT是反比，且最初的ETT 被定義為(4)，鏈路的激勵ETT(METT)必須分開TIFk。因?yàn)門IF能表示真正的傳輸，所以使 用B(鏈路的帶寬)是不必要的，因此在這里改為使用Dk(鏈路的發(fā)送速率)。
根據(jù)方程(3) 、 (5)和(6)計(jì)算METT，還需要了解正向和反向的損失概率(Pf和p》、 傳輸率、每個鏈路的傳輸感染因子(TIF)。 Pf和Pr的值可通過用廣播分組技術(shù)來估計(jì)，無線 節(jié)點(diǎn)定期地(每秒一次)送出廣播探測分組。廣播分組不由802. IIMAC轉(zhuǎn)發(fā)。無線節(jié)點(diǎn)跟 蹤從每個相鄰節(jié)點(diǎn)在滑動時間窗口期間(十秒)收到的探測分組數(shù)，包括它們自己的探測 信息。無線節(jié)點(diǎn)能從相鄰節(jié)點(diǎn)在時間窗口內(nèi)收到的探測分組數(shù)直接計(jì)算Pr，還可以使用從 相鄰節(jié)點(diǎn)收到的最后一個探測分組有關(guān)它們自己的信息來計(jì)算Pf。然后計(jì)算ETX。同樣， 也能使用方程(5)計(jì)算TIF。 通過計(jì)算，可以得到所有鏈路的METT。下面提出如何計(jì)算在源節(jié)點(diǎn)上所有的 METT。本發(fā)明提出的路徑準(zhǔn)則稱為SMETT(激勵ETT的總和)。它是路徑的預(yù)期傳輸時間。 因此能設(shè)定SMETT是路徑上所有單跳的METT的總和。
(7) 同時，SMETT需要考慮信道差異性的影響。只是增加METT不能保證這個特性，因 為不能區(qū)別在不同的頻道上的單跳。為了反映這一點(diǎn)，本發(fā)明提出的路徑準(zhǔn)則定義附加項(xiàng) &。 A= 2>^^l《j《k 佶坦j上的單桷i (8) Xj是信道j上單跳的傳輸時間總和，總吞吐量受瓶頸頻道支配，瓶頸頻道有最大的 Xj。另外，可以引入一個可調(diào)參數(shù)13用來計(jì)算SMETT。S鵬7T = (1 一到* i METTi + * ， (Xj: 上述的新路由準(zhǔn)則可以避免計(jì)算網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且考慮可能是整個傳輸?shù)钠款i的干 擾，因此它更適合真實(shí)的世界。 在本發(fā)明人進(jìn)行的路由仿真中，顯示這個新的路由準(zhǔn)則工作得很好與單跳計(jì)數(shù) 準(zhǔn)則和WCETT準(zhǔn)則相比較，平均吞吐量比單跳計(jì)數(shù)準(zhǔn)則改進(jìn)20%以上，比WCETT改進(jìn)10% 以上，整個丟失概率也減少。 此外，本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)可以應(yīng)用到以下兩種Mesh系統(tǒng)模式中
1)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)狀網(wǎng)模式(Infrastructuremeshing) 這里本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中包括雙網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)可以是無線路由器，該模式 在AP與終端用戶之間形成無線回路。移動終端通過本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中包括雙網(wǎng)卡 的無線節(jié)點(diǎn)的路由選擇和中繼功能與IAP形成無線鏈路，IAP通過路由選擇及管理控制等功能，為移動終端選擇與目的節(jié)點(diǎn)通信的最佳路徑，從而形成無線回路。同時，移動終端通
過IAP可與其他無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相連，從而實(shí)現(xiàn)無線寬帶接入。采用該結(jié)構(gòu)可降低系統(tǒng)成
本，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和可靠性。 2)終端用戶網(wǎng)狀網(wǎng)模式(Clientmeshing) 這里本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中包括雙網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)可以是終端設(shè)備，終端設(shè)備 自身配置無線收發(fā)裝置-網(wǎng)卡，通過無線信道的連接形成一個點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，這是一種任 意網(wǎng)狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)可以任意移動，可能會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。在這 種環(huán)境中，由于終端設(shè)備的無線通信覆蓋范圍有限，兩個無法直接通信的終端設(shè)備可以借 助其他終端的分組轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在任一時刻，終端設(shè)備在不需要其他基礎(chǔ)設(shè)施的條 件下可獨(dú)立運(yùn)行，它可支持移動終端較高速率的移動，快速形成寬帶網(wǎng)絡(luò)，終端用戶模式事 實(shí)上就是一個Adhoc網(wǎng)絡(luò)，它可以在沒有或不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下提供一種 通信支撐環(huán)境。 由于兩種模式具有優(yōu)勢互補(bǔ)性，因此，本發(fā)明可以應(yīng)用到同時支持兩種模式的無 線Mesh網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)能在一個廣闊的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多跳的無線通信，移動終端設(shè)備既可以 與其他無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)無線寬帶接入，又可以在不具備基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的條件下 與其他用戶進(jìn)行直接通信，并且可以作為中間的路由器轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，送往目的節(jié) 點(diǎn)。 此外，本發(fā)明特別適合應(yīng)用于終端設(shè)備頻繁移動于固定線路的無線通信區(qū)域中， 比如鐵路、公路、河運(yùn)系統(tǒng)中。 參閱圖4，所述本發(fā)明無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)中包括雙網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)是作為星型Mesh 網(wǎng)絡(luò)的二級基站。所述基站包括第一無線網(wǎng)卡和第二無線網(wǎng)卡。所述第一無線網(wǎng)卡包括 第一天線，為全向天線，所述第二無線網(wǎng)卡包括第二天線，是定向天線。其中第一無線網(wǎng)卡 與第二無線網(wǎng)卡通過處理單元連接，所述處理單元還連接雙數(shù)據(jù)速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲 器(DDR2)、閃速存儲器(FLASH)、電可擦可編程只讀存儲器(EEPR0M)、兩個設(shè)備的小型多協(xié) 議串行端口 (WAN1， WAN2)、通用串行總線(USB)、 JTAG調(diào)試端口、處理器跟蹤端口 (TRACE PORT)、熱感應(yīng)器(TEMP&THEMEL)、時鐘振蕩器(RTC) 、RS-232端口以及多個LED指示燈。上 述各單元參數(shù)詳細(xì)如下
處理單元AMCC PPC 405Ex(667Mhz) 第一無線網(wǎng)卡Atheros 802. lln Mini-PCI-E，通過PCI-E-1線路與處理單元連 接。 第二無線網(wǎng)卡Atheros 802. 11a/b/g/n Mini-PCI-E，通過PCI-E-2線路與處理單 元連接。雙數(shù)據(jù)速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器(DDR2) :4*512Mb， 200Mhz， 1. 8v。
閃速存儲器(FLASH) :Spansion(S29GL512N)。
電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM) :AT2402。 兩個設(shè)備的小型多協(xié)議串行端口 (WAN1，WAN2):通過88E1111與處理單元連接。
通用串行總線(USB):通過RTU433與處理單元連接。
JTAG調(diào)試端口 (2 X 8)。熱感應(yīng)器(TEMP&THEMEL):通過I2C與處理單元連接。
時鐘振蕩器(RTC) :X1205，通過fC與處理單元連接。 本發(fā)明所指的路由單元可由EEPROM和處理單元共同組成，路由單元的功能由 EEPROM和處理單元共同實(shí)現(xiàn)，比如路由計(jì)算規(guī)則、程序可以固化在所述EEPROM中，在計(jì)算 時由處理單元從所述EEPROM調(diào)出，并在處理單元內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可 以暫存在所述DDR2或FLASH中，最后的運(yùn)算結(jié)果用于控制第一、第二無線網(wǎng)卡進(jìn)行實(shí)際的 分組路由或轉(zhuǎn)發(fā)操作。 值得說明的是，本發(fā)明中的無線節(jié)點(diǎn)不限于只包括兩個無線網(wǎng)卡，根據(jù)需要，可以
配備第三、第四或更多無線網(wǎng)卡。 綜上，本發(fā)明至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果 1)在網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)無縫連接； 2)有效提高無線MESH網(wǎng)絡(luò)中的移動性，保障網(wǎng)絡(luò)切換時通信的連續(xù)性和可靠性； 3)成本低，只需要在網(wǎng)絡(luò)的一個無線節(jié)點(diǎn)中增設(shè)一無線網(wǎng)卡； 4)新路由準(zhǔn)則可以避免計(jì)算網(wǎng)絡(luò)帶寬，更適合真實(shí)的世界，平均吞吐量比單跳計(jì)
數(shù)準(zhǔn)則改進(jìn)20%以上，比WCETT改進(jìn)10%以上，整個丟失概率也減少。 此外，本發(fā)明應(yīng)用在無線MESH網(wǎng)絡(luò)中，還具備以下優(yōu)點(diǎn) 1)自組織 無線節(jié)點(diǎn)和授權(quán)最終用戶可即時加入網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，并可連接至所有
其他節(jié)點(diǎn)。 2)自愈 如果網(wǎng)絡(luò)中的某臺設(shè)備發(fā)生故障或從其拓?fù)湮恢蒙喜鹦?，網(wǎng)絡(luò)會自動適應(yīng)這種改 變。既使發(fā)端與對端之間的連接涉及多臺中繼設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)也會找到從發(fā)端到對端的新的路由。 3)多跳式 每個無線節(jié)點(diǎn)和終端設(shè)備均能轉(zhuǎn)發(fā)和路由發(fā)送至另一個對端的數(shù)據(jù)包，能選擇并
確定一個從發(fā)端到對端的最佳路由。 4)點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) 自組織網(wǎng)絡(luò)通常由平等的網(wǎng)元構(gòu)成，只要發(fā)端和對端的距離足夠近，就能直接連 接發(fā)端和對端。而不必通過中央管理節(jié)點(diǎn)。 以上對本發(fā)明所提供的一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)通過具體實(shí)施方式
進(jìn)行了詳細(xì)介紹， 以上實(shí)施方式的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般 技術(shù)人員，在了解本發(fā)明所揭露的技術(shù)內(nèi)容后可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
權(quán)利要求
一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括至少兩個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)包括多個無線節(jié)點(diǎn)，其中每個網(wǎng)絡(luò)中的至少一個無線節(jié)點(diǎn)包括第一無線網(wǎng)卡，用于與本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他無線節(jié)點(diǎn)以及本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備進(jìn)行無線通信；第二無線網(wǎng)卡，連接所述第一無線網(wǎng)卡，用于將本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他無線節(jié)點(diǎn)及本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述另一網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)無線節(jié)點(diǎn)的第二無線網(wǎng)卡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二無線網(wǎng)卡中的天線 是定向天線，其無線發(fā)射與接收的角度正對所述另一網(wǎng)絡(luò)中的相同無線節(jié)點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二無線網(wǎng)卡進(jìn)一步包 括功放，用于將所述天線需要進(jìn)行發(fā)射的信號進(jìn)行放大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一無線網(wǎng) 卡與第二無線網(wǎng)卡通過處理單元連接，所述處理單元還連接雙數(shù)據(jù)速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲 器、閃速存儲器、設(shè)備的小型多協(xié)議串行端口以及RS-232端口 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述本無線節(jié)點(diǎn)是 終端設(shè)備或無線路由器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)中包括所 述第一、第二網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)處于所述多個無線節(jié)點(diǎn)的中間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)中包括所述第一、 第二網(wǎng)卡的無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括路由單元，用于計(jì)算路徑的預(yù)期傳輸時間SMETT并形成路 由計(jì)算結(jié)果，并依據(jù)所述結(jié)果控制所述第一、第二無線網(wǎng)卡中的分組路由或轉(zhuǎn)發(fā)操作，所述 SMETT是路徑上所有單跳的激勵預(yù)期傳輸METT的總和，以下述公式表示<formula>formula see original document page 2</formula>其中，所述METT定義為<formula>formula see original document page 2</formula>其中，S是分組的大小，而Dk是鏈路k發(fā)送數(shù)據(jù)速率，ETXk表示鏈路k預(yù)期的傳輸次數(shù)， TIFk是傳輸感染因子，分別定義為<formula>formula see original document page 2</formula>其中，<formula>formula see original document page 2</formula>S(K)表示分組從x到y(tǒng)經(jīng)k次嘗 試后成功發(fā)送的概率，P表示從x到y(tǒng)的分組傳輸不成功的概率，pf和Pr表示前向和反向 鏈路上的分組損失概率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)期傳輸時間SMETT進(jìn)一步受信道差異性的影響，該影響定義為附加項(xiàng)Xi，如下<formula>formula see original document page 3</formula>佶遒jil的單賴i其中，Xj是信道j上單跳的傳輸時間總和，則，<formula>formula see original document page 3</formula>其中，e是可調(diào)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)。所述無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)包括至少兩個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)包括多個無線節(jié)點(diǎn)，其中每個網(wǎng)絡(luò)中的至少一個無線節(jié)點(diǎn)包括第一無線網(wǎng)卡，用于與本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他無線節(jié)點(diǎn)以及本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備進(jìn)行無線通信；第二無線網(wǎng)卡，連接所述第一無線網(wǎng)卡，用于將本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他無線節(jié)點(diǎn)及本無線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述另一網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)無線節(jié)點(diǎn)的第二無線網(wǎng)卡。本發(fā)明可以有效提高無線MESH網(wǎng)絡(luò)中的移動性，保障網(wǎng)絡(luò)切換時通信的連續(xù)性。
文檔編號H04L12/56GK101729334SQ20081021673
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者曾小云, 黃帆波 申請人:深圳市華訊盈通訊技術(shù)有限公司