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无线Mesh网络是一种具有分层结构的新型无线网络,其主要目标是实现“最后一公里”宽带接入,并以较低的网络部署成本和维护成本提供高速的数据覆盖能力。因此,无线Mesh网络被广泛视为下一代无线通信系统的关键网络结构。 无线MESH网络允许多种通信系统共存,如蜂窝网络、Wi-Fi,WiMAX,以及AdHoc网络等。但是,这种多系统共存的局面也使得无线Mesh网络中存在很多挑战。目前构建大规模高性能多跳无线Mesh网络时的主要技术问题还没有完全解决,而采用传统802.11网卡的无线Mesh网络利用单接口单信道进行传输,导致网络中相邻链路间产生干扰,严重影响了Mesh网络的容量。因此,如何提高无线信道的利用率,增加系统的容量是设计无线Mesh网络的一个关键问题。 信道分配是增加无线网络系统容量的最有效措施之一。为了充分利用有限的无线信道资源,无线Mesh网络也采用了一些新技术和措施。比如,为每个节点配置多接口,采用动态接口切换协议、多信道路由协议以及智能天线等。上述措施从不同方面提高了无线Mesh网络的性能。但是,在提高无线网络性能的同时这些新技术也带来了新的问题和挑战。例如,当前大多数协议基于单接口/静态信道分配的网络模型。因此,这些协议不能直接应用于多接口以及接口的信道动态变化的网络环境。本文主要研究了混合信道分配多接口无线Mesh网络资源分配相关问题。具体包括路由技术、信道分配方案的设计与验证,并取得了如下研究成果: ①研究了无线Mesh网络架构和协议的最新发展,并分析了无线Mesh网络发展中面临的机遇和挑战。无线Mesh网络架构主要涉及到网络规划、网络集成、网络的可扩展性等内容。无线Mesh协议可以兼容各种先进的无线技术,并为不同类型的应用提供不同等级的服务质量(QoS)。 ②研究了多信道无线Mesh网络的路由技术,并提出了一种基于节点状态的路由算法——NSBDSR。在本文中,既讨论了基于跳数的路由度量标准,也研究了基于链路质量的路由度量标准,并且所提的NSBDSR路由算法适用于单接口单信道、单接口多信道和多接口多信道无线Mesh网络。NS2仿真实验表明,该算法不仅能有效地降低路由中断概率、减少网络时延,而且能改善端到端吞吐量和丢包率,提高数据传输效率等多项QoS指标。 ③研究了多接口多信道无线Mesh网络信道分配问题,分析了信道分配过程面临的主要挑战,并对现有信道分配方案进行了比较,提出了一种基于节点状态的混合式信道分配算法——BNS-CA。通过NS2仿真平台测试,该算法不仅可以较好地提升信道负载平衡,增强网络容量,而且即使在节点接口数量少于有效信道数量时,也能使信道得到有效的分配,保证网络的连通性。