当前业界和学术界主要有两种做法:一种是沿用有线网络中普遍采用的路由协议,例如OSPF、RIP等链路状态、距离向量协议;另一种是开发无线下专用的路由协议,如PWRP算法、MR-LQSR算法等。
Mesh路由的目的是为了寻找最优或相对最优的回传路径。在无线网络中,网络性能同发送成功概率息息相关。在无线Mesh网络中,一个好的路由算法必须兼顾减少路由跳数以及降低某条链路上packet error的概率。在这个意义上,传统的有线路由协议并不适合于无线Mesh路由,因为它通常无法考虑一条无线链路上packet error的概率。因此,单从性能角度来考察,必须开发适用于无线环境的Mesh路由协议。
然而,从实现的复杂性考虑,沿用传统有线路由协议是最快捷的方式,而且目前实际部署的Mesh网络规模都还有限,使用传统有线路由协议也能较好地满足性能上的需求,因此,在一定时期内,使用传统有线路由算法还不失为一种有效的解决方法。但从长远的发展来看,开发无线下专用的Mesh路由算法势在必行,而且除了兼顾减少跳数以及减小某条链路上packet error的概率外,负载均衡、路由开销等等也是需要考虑的因素。目前,许多科研机构与厂商都在进行无线Mesh路由算法的研发。
北电无线网状网解决方案
无线网状网作为新一代的无线Mesh,是一种基于多跳路由、对等网络技术的新型网络结构。比起传统的Mesh网,它具有移动宽带的特性,同时可以动态地不断扩展,自组网、自管理,自动修复、自我平衡,在组网方式、传输距离以及移动性上都有了很大的改进。特别是,它具有兼容Wi-Fi的特性,因此无线网状网对Wi-Fi在增加传输距离和移动性、扩展Wi-Fi应用上提供了很大帮助。
在清华大学无线实证网络系列报道(二)中我们介绍了Tropos + Motorola Canopy的Single-Band、Single-Radio无线Mesh方案,这里我们介绍一下北电(Nortel)无线网状网解决方案。
北电无线网状网解决方案的最大特点在于它采用Multi-Band、Multi-Radio方式,将移动用户终端的接入部分和无线AP之间的中继部分从空间和频率上进行了划分:在无线AP与移动用户终端间采用基于2.4GHz的802.11b/g,而在无线AP之间则采用基于5.8GHz的802.11a,避免了两者间的射频干扰。同时,考虑到802.11a的传输特性,无线接入点AP 7220间可以通过增加外置高增益定向天线来提高无线中继距离。
北电另一特点在于它基于全新的无线社区网(Community Area Network,如图2)概念建立了一种创新的公共无线区域网架构。所谓社区接入网(CAN)由一组呈网状分布的无线AP构成,社区接入网中AP均采用Peer to Peer方式,通过工作于5.8GHz的802.11a无线中继链路互联,将传统WLAN中的无线“热点”扩展为真正大面积覆盖的无线“热区”。在系统组成上,采用Wireless Gateway + CAN结构。Gateway主要提供移动性和安全性方面的功能,CAN则负责用户终端的接入,并将用户数据信息通过无线方式汇聚到NAP(即CAN中接入到有线网络的AP)。
在无线Mesh路由方面,北电目前采用OSPF协议来实现回传路径选择,这在现阶段网络规模不大、跳数有限的情况下,可以达到较好的性能。
此外,北电在安全方面也别具特色。Gateway(Wireless Gateway 7250)与每个无线AP间均建立经过加密的IPSec隧道,以便安全地传送所有用户的数据业务、内部信令处理和OAM&P管理信息,也就是说数据在AP和Gateway之间的传送都处于IPSec保护之下。不过Gateway并不涉及用户的认证工作。对于具有WPA(802.11i)功能的用户而言,无线AP会将用户的认证信息经过IPSec加密隧道“透明地”传送到网络中心的RADIUS认证服务器进行合法性认证。通过认证后,AP与用户间的传输资料就会以WPA/802.11i加密算法加密,用户的传输资料将经由IPSec加密隧道,在无线AP与无线网关WG 7250间传送。另外,AP不仅支持多种用户Wi-Fi Protected Access (WPA):EAP-TLS、EAP-TTLS、EAP-PEAP;还在AP间采用以WPA为基础的认证功能,对新加入网络的无线AP进行认证,防止非法AP接入,并使用基于WPA的加密功能,保证邻近AP间传送的路由和通信控制协议的安全。
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