1 引言

最近幾年來寬帶無線接入技術引起了人們的廣泛關注，相對于其它寬帶接入技術，寬帶無線接入系統投資少，建設周期短，提供業務快，具有很多優點。IEEE委員會為此專門制定了IEEE802.16標準，提出了一種采用PMP網絡結構的寬帶無線接入解決方案，但是采用PMP結構，必須確保視距傳輸，對于人口密集的城市，由于存在高樓、樹木等許多障礙物，導致覆蓋范圍非常受限，所以在后來制定的IEEE802.16a標準中，又提出了一種基于無線Mesh技術的寬帶無線接入解決方案，無線Mesh網絡實際上是一種高容量高速率的多點對多點網絡，它是一種新型的可以解決"最后一公里"瓶頸問題的分布式網絡。

Mesh網絡不同于傳統的無線網絡，因為其中的每個用戶節點都是骨干網絡的一部分，可以轉發其它用戶節點的信息，并且隨著網絡節點的增加，網絡的覆蓋范圍以及靈活性也會隨之增加。

2 基于Wireless Mesh技術的寬帶無線接入網絡構成

在這種網絡結構中，所有的BS和SS都稱為節點。網絡中存在兩種節點：Mesh BS節點和Mesh SS節點，Mesh BS節點類似于PMP網絡中的BS，它和其它主干網絡相連，實現寬帶接入；Mesh SS節點既可以實現本地用戶的寬帶接入，又可以轉發其它節點的數據，把這些數據傳送到目的節點，作用類似于一個中繼站。Mesh網絡拓撲結構與PMP網絡結構最大的差別在于：在PMP網絡中，只有BS和SS之間可以直接通信，而在Mesh網絡中，SS之間也可以直接通信，并且BS和SS之間可以通過其它的SS間接通信。與一個節點直接相連的節點稱為這個節點的鄰居節點，它們之間的距離稱為"一跳"。

在使用Wireless Mesh技術構建的網絡中，網絡中的每個節點都具備路由選擇功能，每個節點只和鄰近節點進行通信，因此是一種自組織和自治理的網絡。實際上，Wireless Mesh網絡更像是Internet本身的一種無線版本，分組數據從一個路由到另一個路由進行傳遞直到到達其目的地，這些特點使Wireless Mesh網絡與傳統的蜂窩通信網絡和固定通信網絡有著顯著區別。

3 基于無線Mesh技術的寬帶無線接入網絡的優點

在過去的幾年里，寬帶無線接入系統大多采用的是PMP結構，它能夠支持較高的數據速率，多個用戶共享網絡資源，但是它的覆蓋范圍較小，工作在微米波段，基站BS和用戶站SS之間需要視距傳輸，大大減少了能夠提供服務的用戶數，容量受限，當用戶增加時，需要增加新的BS設備來保證視距傳輸，這需要花費很大的代價。而對于基于Mesh結構的寬帶無線接入網絡來說，用戶數增加時，由于每個用戶站可以作為一個中轉站，潛在地增加了網絡的覆蓋范圍。對運營商來說，采用無線Mesh網絡比采用PMP網絡具有以下優點：

（1）網絡覆蓋范圍增大，頻譜利用率提高，系統容量增加。

（2）Mesh網絡結構特有的多路由選擇特性提高了網絡的柔韌性和可用性，當某條路徑出現錯誤時，可以選擇其它的路徑。

（3）網絡具有可伸縮性，易擴容，初期建設費用低，投資成本大約是PMP網絡的15%。

（4）投資風險相對較小，在較短時間內即可收回成本獲得盈利。

總之，這種技術比起傳統的點對多點來具有諸如節能、自動配置和易擴容等很多優勢，很多公司已經開始將Wireless mesh技術用以寬帶網絡接入，并且相關的無線路由器等產品也已開始商用。

4 基于Wireless Mesh技術的寬帶無線接入網絡的幾個要害技術

采用Wireless Mesh寬帶接入網絡確實可以解決PMP寬帶無線接入網絡存在的一些問題，但是它也存在自己的問題，其中有幾個要害技術問題需要進一步研究解決。

4.1 天線技術

Wireless Mesh寬帶接入網絡中一個重要的問題就是天線的使用，因為每個節點必須和各個方向上的多個節點通信，很簡單的一種方式就是采用全向天線，但是這樣覆蓋范圍有限，并會帶來干擾，導致頻譜利用率下降，減小網絡的容量。所以不建議采用全向天線，美國的SkyPilot公司將智能天線技術應用與Wireless Mesh網絡，答應頻譜重復使用，從而大大提高了頻譜的利用效率，同時減小了干擾。

4.2 路由選擇技術

Wireless Mesh寬帶接入網絡中另外一個很重要的問題是路由選擇問題，例如從某個節點A到達其它的節點B，可以經過不同的用戶站中轉，于是就存在多條路徑，選擇哪條路徑就成為一個要害問題，這將直接影響系統的性能。而且，當節點增加或是減少時，Wireless Mesh網絡的拓撲結構就會發生變化，路由選擇問題變的更加復雜。采用Wireless Mesh技術，還會帶來"隱藏終端"問題，這些都需要進一步研究解決。實際上，Wireless Mesh技術可以看作是Ad hoc技術的簡化版本，所以可以參考Ad hoc網絡中相應的解決方法來解決Wireless Mesh寬帶接入網絡中的這些問題。

4.3 動態帶寬分配技術

寬帶無線接入系統的頻譜資源有限，因此必須使信道資源盡可能充分地被用戶利用。在IEEE 802.16標準中規定的點對多點寬帶無線接入網絡中采用了動態按需時分多址分配方式（DAMA-TDMA）, 在這種網絡中資源的治理和分配由BS負責，而在IEEE802.16a標準中規定，對于基于Wireless Mesh 技術的寬帶接入網絡，帶寬的分配可以采用集中式調度方式，或者采用分布式調度方式。假如采用集中式調度方式，由Mesh BS節點收集所有Mesh SS節點的資源請求信息，分別為它們分配一定數量的帶寬資源。假如采用分布式調度方式，包括Mesh BS和Mesh SS在內的所有節點應該相互協調，充分利用資源。任何一個節點發送數據時，不能和"兩跳"以內的鄰近區域的其它節點發送的數據產生碰撞。

5 目前發展狀況

Wireless mesh技術應用于寬帶無線接入還是剛剛開始，但是Wireless mesh技術在其它方面已經獲得了初步應用，比如在日本的Nankoku市已經使用Wireless Mesh連接了13個小學、4個中學和18個市政建筑。美國MeshNetworks公司也已經開發了相關的無線硬件和智能路由軟件，其構建的Wireless Mesh網絡支持諸如手機和筆記本等移動終端，這些終端可以自由接入或退出網絡，當兩個或更多終端退出網絡范圍時，還可以組成自己的微型網。

新頒布的IEEE802.16a標準中已經明確提出把Wireless Mesh技術應用于寬帶無線接入領域，已經引起了業界的關注，它會對目前用于駐地用戶寬帶接入網絡的DSL技術和電纜技術帶來很大的競爭壓力，很多公司已經開始將Wireless mesh技術用以寬帶網絡接入，并且相關的無線路由器等產品也已開始商用。如諾基亞公司推出的無線路由器可以安裝在屋頂上，其產品目前已經獲得超過50家運營商的青睞，他們將借此建立以用戶為基礎的高速無線網絡。另外，Wireless Mesh、智能天線和UWB技術的融合更是將深刻影響無線寬帶接入的未來。

6 結束語

本文簡單介紹了一種新的基于Wireless mesh技術的寬帶無線接入系統，重點討論了它的優點以及其中的幾個要害技術，采用Wireless Mesh技術，由于其不會受到基站覆蓋范圍的限制，很大程度上增加網絡的覆蓋范圍，并且投資風險小，網絡的可伸縮性和靈活性較大，有望給無線寬帶領域帶來重大變革。