基于模式感知的无线异构网络融合方案
第３１卷第３期 ２０１ １年６月 Ｖｏ１．３ｌ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０】１
基于模式感知的无线异构网络融合方案
曾桂根 ，韩小燕 ，陈伏州 ，郑宝玉。
／Ｉ．南京邮电大学信号处理与传输研究院，江苏南京２１０００３、 １ ２．南京邮电大学通信与信息＿＿１：程学院，江苏南京２１０００３ １ ｌ３．南京六九零二科技有限公司，江苏南京２ｌ００ｏ３ Ｊ
摘要：文中以全ＩＰ核心网络为基础，提出了一种集蜂窝网、ＷＩＡＮ、ＵＷＢ、蓝牙和因特网等多种无线网络于一体的 异构网络融合体系结构，设计出了与该网络相关的模式感知模块、多模无线接入服务器（ＭＭＷＡＳ）、路由和ＱｏＳ保 障等方面的软硬件方案，介绍了用网络设备和我们研发的多模终端、ＭＭＷＡＳ等搭建的验证平台，在该验证平台上
实现了不同无线通信模式之间的短信、语音和文件通信。 关键词：异构网络；软交换；多模无线接入服务器；路由
中图分类号：ＴＮ９２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５４３９（２０１１）０３－００１４－０７
Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｓｃｈｅｍｅ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ Ｍｏｄｅ Ａｗａｒｅｎｅｓｓ
ＺＥＮＧ Ｇｕｉ．ｇｅｎ ，ＨＡＮ Ｘｉａｏ．ｙａｎ ，ＣＨＥＮ Ｆｕ－ｚｈｏｕ ，ＺＨＥＮＧ Ｂａｏ－ｙｕ
／，１ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｉ’ｒｏｅｅｓｓｉｎｇ＆Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｍｉｎｇ ２１０００３，Ｃｈｉｎａ 、 ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｎｆ ｌ＇ｅｌｅｅｏｎｍｍｎｉｃａｔｉｏｎｓ＆［ｎｆ１）ｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｅｏｍｎｍｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００３，Ｃｈｉｎａ Ｉ ｌ３ Ｎａ ｊｉ ｇ ６９ｏ２ Ｔ （．１］．Ｉ ；ｎ ｅｆｌ ｃⅢｎｐａ ｙ，Ｎａｎｊｊ ｇ ２ ｌｏｏｏ３，ｃ ｎａ ｊ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｏｖｅｒａｌｌ ＩＰ ｃｏｒｅ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ａｎ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｎｅｔｗｏｒｋ
ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ．ｗｈｉｃｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ，ＵＷＢ，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ａｎｄ
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｃｈｅｍｅｓ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ—ｒｅｌａｔｅｄ ｍｏｄｅ．ａｗａｒｅ ｍｏｄｕｌｅ．Ｍｕｌｔｉ．Ｍｏｄｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ
Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｒｖｅｒ（ＭＭＷＡＳ），ｒｏｕｔｉｎｇ ａｎｄ ＱｏＳ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｉｔ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｅｖｉｃｅｓ．ｍｕｌｔｉ．ｍｏｄｅ ｔｅｒｍｉｎａｌｓ ａｎｄ ＭＭＷＡＳ．Ｅｘ—
ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ＳＭＳ，ｖｏｉｃｅ ａｎｄ ｆｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｅｒｍｉｎａｌｓ ｗｉｔｈ
ｄｉ ｒｅｎｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ；ｍｕｌｔｉ—ｍｏｄｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｅｃｅｓｓ ｓｅｒｖｅｒ；ｒｏｕｔｉｎｇ
０ 引 言
无线通信网络的蓬勃发展使无线通信模式日益
多样化。但不同的通信模式之问相对独立，难以互
联互通， 一模式的通信设备很容易成为信息孤岛。
解决不同通信模式问的互联互通是无线通信网络发
展的必然选择。异构网络融合的目的，就是将各种
小同通信模式连接在一起、实现不同模式通信设备 之间的互联互通 。
近年来，业界已就异构网络融合问题相继提出了
一些解决方案，最典型的是欧共体研究活动（ＲＡＥＣ，
Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，
１９９８—２Ｏ０２）ＦＰ５（ｔｈｅ ｆｉｖｅ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ Ｐｒｏｇｗａｍｍｅｓ）中的
ＩＳＴ（ｈｆｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）计划，包括 ＢＲＡＩＮＩ引、ＭＯＢＹ ＤＩＣＫ［ 、ＥＶＯＬＵ３￣Ｅ 、ＷＩＮＥＧＬＡＳＳ Ｅ ］
等项目；ＢＲＡＩＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ ｆｏｒ ＩＰ—ｂａｓｅｄ
收稿日期：２０１０－０６一Ｉ９；修同日期：２０１０－１０－０９ 基金项日： 家高科技研究发展计划（８６３ｉｔ－￣ｔＩ）（２００９ＡＡ０１Ｚ２４１）资助项目 通讯作者：曾梓根电 ：（０２５）８３４９２０３５ Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｇｇ＠ｎｊｕｐｔ．ｅｄｕ．ｅｎ ｅ ｅ Ｓ 、Ｊ Ｉ 版咖 Ｎ 学 科 然 自ｍ ｅ 报 ａ 学坞 Ｓ 学 大 Ｓ 电” Ｂ Ｌ 由ｇ 京 ａ 南
ａ 第３ ｊ｝ｑ 曾挂根等：基于模式感知的无线抖构 络融合方案
Ｎｅｔｗｏｒｋ）提出了ＷＩＡＮ与通 【＿｝ｊ移动通信系统（ＵＭＴＳ）
融合的开放体系结构；ＭＯＢＹ ＤＩＣＫ重点探讨了 ＩＰ
网络体系下的移动网络和ＷＩＡＮ的融合问题；ＥＶＯ—
Ｉ ｕｒＩＴＥ旨在设计、规范和开发全ＩＰ摹础没施、向以不同
无线模式（ＵＭＴＳ和ｗＩ＿ＪＡＮ）接入网络的用户提供无缝
多媒体服务。￣ｑＮＥＧＬＡＳＳ则从用户的角度研究了
ＷＬＡＮ ｊ ＵＭ ＩＳ的融合 ＦＰ５ ＩＳ＇Ｉ 阶段的异构网络融
合的研究课题都未能提供一个支持网络、终端、业务管
理与控制的完 甲 和体系架构。为此ＲＡＥＣ提出了
Ｐ６ ＩＳＴ汁划（２００２—２００６）， 注于体系的完 构建和 整合。主要项Ｈ仃ＡＮ（Ａｍｂｉｅｎｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１ ６ｊ，ＷＩＮＮＥＲ
（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｗｏｒｈｌ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ） 。其中，ＡＮ项
¨试图在链路层（１ｉｎｋ］ｋｌｙｅｒ）实现Ｂ３Ｇ（ｂｅｙｏｎｄ ３Ｇ）网
络中，整合多种无线接人技术，开发出一种通用的无线
接ｌ＿Ｊ技术，实现对异构无线卒中接ｕ技术的统一。目
前 施的ＦＦｒ７（２００７—２０１３）ＩＣＴ（ｈｆｆｏｎｎａｔｉｏｎ ａｎｔ｛
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｌｍｏｌｏｇｉｅｓ）汁划，要求在２（Ｄ９年和
２０１０年完成提案、标准的框架，对于异构网络的融合办
案仍 足概念模型，系统化架构还住建设中。欧洲的
Ｄａｉｄａｌｏｓ 项ｆ＝Ｉ研究３ＧＰｔ 和 ＡＮ网络等无线通信 技术的融合。ＭＩＲＡＩ “ 是日本 ｅ—Ｊａｐａｎ计划之卜
的一个围立项目，用了 各种小同的无线系统之问的融
合，需要厅发和部署新的接入网络以及通用核心网络，
因此不是一种有效的异构 联方案。
尽管全球很多研究机构都在努力探索，并已提
出ｒ一些初步方案，但是面对未求多家网络运营商
和业务提供商共存的通信市场，以及多种无线网络
和移动终端共存的通信环境，异构网络融合还有很
多问题需要解决？
本文在全ＩＰ核心网络的基础ｆ：，结合当前的认知 无线电感知技术“、无线网状刚络即Ｍｅｓｈ网络技术¨
及软交换技术，引入了模式感知、多模无线接入暇务器
（ＭＭＷＡＳ）等新思路，提出了．种新的异构网络融合方
案 在该方案【｛ｌＪ，有效解决Ｊ，不同模式的短距离无线没
备之问及这些没备与广域网之『口Ｊ的 获互通，对网络架
构、用户汴册更新、路ｒｆ１方法等提出了解决思路；该方案
的关键技术在我仃Ｊ研制的演示平台卜得到ｒ验证。
模式感知异构网体系结构
１．１ 网络构架
在多种无线和有线网络问保持通信的连续性，实
现小同通信模式问的瓦联百通，是网络融合的根本
点。第■代蜂窝网（３Ｇ）已向伞ＩＰ无线网络过渡， ＷＩ ＡＮ、ＷＩＭＡＸ、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ等无线接入网也是基于ＩＰ
的网络，未来网络的融合将向全ＩＩ 发展，即结构、协
议和业务全ＩＰ化，其核心网也必然是全ＩＰ的，它能
提供基－『：ＩＰ的多媒体业务。各种有线和无线网络
（如蜂窝移动通信网、卫星网络、公共电话交换网、
ＷＩ ＡＮ、移动Ａｄ Ｈｏｅ网、ＧＰＲＳ、ＷｉＭａｘ、ＷＳＮ等），通
过全ＩＰ的核心网络融合成Ｉｎｔｅｒｎｅｔ骨下网，成为大覆
盖范围、高数据速率和高性价比的综合网络。
下一代网络（ＮＧＮ）以ＩＰ网络为骨１ 网，其核心
是软交换技术。为此，我们以ＮＧＮ核心网络作为异
构 络的骨Ｔ网络。
随着硬件成本的降低，住一个网络节点或终端
上融合多种无线接入模式成为＿ｕ『能”。 为了有效
利用现有的网络资源、使各种尢线通信模式相互协
调，我们在异构网络融合方案中，增加多模无线接入
服务器ＭＭＷＡＳ（Ｍｕｌｔｉ—Ｍｏｄｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｒｖｅｒ
）设备；在ＭＭＷＡＳ中，通过模式感知技术和软交换
技术，将多种短距离无线接入模式融合在～・起，各个
ＭＭＷＡＳ 还可以以无线Ｍｅｓｈ的方式实现互联。
各种移动终端ＭＴⅡ三足无线多模的，通过感知模块
可以感知各种无线接入方式的状态。
融合了ＮＧＮ核心 、ＭＭＷＡＳ和无线Ｍｅｓｈ技术的
异构网络体系架构，如图ｌ所示 其中，软交换设备足
ＮＧＮ的核心系统，由地址解柝／路山服务器、业务提供服
务器、网络管理和计费服务器、媒体网火控制服务器、数
据库和各种媒体网关构成 ，主要完成呼叫控制、资源
分配、协议处理、计费、路由和认证、业务提供等功能。
ｌ 关 ＰＳＴＮ关Ｉ淼篙 ｌ｛篙芰Ｉ１网父ｊ ｆ媒体『斓关ｌ Ｉ媒体ｌ删关１ ｌ体网关ｌ１网炎Ｉ
Ｈ｛ Ｈ ２Ｉ舶 郴 ｓ十Ｐ
媒体网关控制器
软 、Ｉ 务 父 地 ｝圳络 厂 赫 《 提供 换 雠瓴｜ 爸 理 没 路由 和汁赞 《 备 服务器 服务器 Ｉ 至 Ｉ库 服务器
１ ０
ＳＩＰ服务器
ｌ ｌ Ｊ ＭＭＷＡＳ５ —————— ————＼ｌ ＭＭ、、 ＡＳ４ ！： 入
ＭＭＷＡＳｌ ＭＭＷＡＳ２
图１
基于模式感知的异构网络体系结构
异构网络
.
.
一异构网络的融合技术发展现状
近年来，人们已就异构网络融合问题相继提出了不同的解决方案BRAIN提出了WLAN与通用移动通信系统(UMTS)融合的开放体系结构；DRiVE项目研究了蜂窝网和广播网的融合问题；WINEGLASS则从用户的角度研究了WLAN与UMTS的融合；MOBYDICK重点探讨了在IPv6网络体系下的移动网络和WLAN的融合问题；MONASIDRE首次定义了用于异构网络管理的模块。虽然这些项目提出了不同网络融合的思路和方法，但与多种异构网络的融合的目标仍相距甚远。最近提出的环境感知网络和无线网状网络，为多种异构网络融合的实现提供了更为广阔的研究空间。
通信技术近些年来得到了迅猛发展，层出不穷的无线通信系统为用户提供了异构的网络环境，包括无线个域网(如Bluetooth)、无线局域网(如Wi-Fi)、无线城域网(如WiMAX)、公众移动通信网(如2G、3G)、卫星网络，以及Ad Hoc网络、无线传感器网络等。尽管这些无线网络为用户提供了多种多样的通信方式、接入手段和无处不在的接入服务，但是，要实现真正意义的自组织、自适应，并且实现具有端到端服务质量(QoS)保证的服务，还需要充分利用不同网络间的互补特性，实现异构无线网络技术的有机融合。
异构网络融合是下一代网络发展的必然趋势。在异构网络融合架构下，一个必须要考虑并解决的关键问题是：如何使任何用户在任何时间任何地点都能获得具有QoS保证的服务。异构环境下具备QoS保证的关键技术研究无论是对于最优化异构网络的资源，还是对于接入网络之间协同工作方式的设计，都是非常必要的，已成为异构网络融合的一个重要研究方面。目前的研究主要集中在呼叫接入控制(CAC)、垂直切换、异构资源分配和网络选择等资源管理算法方面。传统移动通信网络的资源管理算法已经被广泛地研究并取得了丰硕的成果，但是在异构网络融合系统中的资源管理由于各网络的异构性、用户的移动性、资源和用户需求的多样性和不确定性，给该课题的研究带来了极大的挑战。
基于无线Mesh的异构网融合跨层设计研究
开发案例
０ 引言 基于无线Ｍｅｓｈ的异构 网融合跨层设计研究★ 周 锋 ，一 ． 卞金洪 （１．江苏盐城工学院信息工程学院，盐城２２４０５１；２．东南大学信息科学与工程学院．南京２１００９６） 摘 要：Ｍｅｓｈ网络即“无线网格网络”，它是一个无线多跳网络，是由Ａｄ Ｈｏｃ网络发展而来，是解决 “最后一公里”ｆ＊ｌ题的关键技术之一。跨层设计思想是异构网络融合的一项关键理论创新。 提出打破传统的分层设计思想，将网络的各层统一起来，整体进行设计、分析、控制和优化。 关键词：无线Ｍｅｓｈ网络；跨层设计；异构网融合
无线Ｍｅｓｈ网络，英文原称Ｗｉｒｅｌｅ８５ Ｍｅｓｈ Ｎｅｔｗｏｒｋ， 即ＷＭＮ．又称作无线网状网或者无线网格网。Ｍｅｓｈ无 线网络．由于其不需要任何固定的基础设施的支持、能 够快捷而简单的组网，并且具有自动组网的能力、自动 修复的能力，能够非常方便地与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ、Ｗｉ—Ｆｉ、 ＷｉＭＡＸ、３Ｇ等网络无缝融合。因此。Ｍｅｓｈ无线网络引 起了越来越多人的注意．日益成为国内外科研的热点． 具有非常大的研究价值和实用价值．其势必成为未来 无线网络的一个发展趋势 １ 无线Ｍｅｓｈ网络概述 无线Ｍｅｓｈ网络是一个动态自组织、自配置的网 络。它具有传统无线网络所没有的优势和特点。无线 Ｍｅｓｈ网络它是一个无线多跳网络．是由Ａｄ Ｈｏｅ网络 发展而来．是解决“最后一公里”接入问题的关键技术 之一 在向下一代网络演进的过程中．无线是一个不可 或缺的技术。无线Ｍｅｓｈ可以与其他网络协同通信，是 一个动态的可以不断扩展的网络架构．任意的两个设 备均可以保持无线互联。目前。无线Ｍｅｓｈ网的研究在 全世界十分活跃 信道资源的分配与管理对十无线 Ｍｅｓｈ网的性能优化起着十分重要的作用。因此．无线 Ｍｅｓｈ网的多信道协议也成为研究的热点。无线Ｍｅｓｈ 网络具有高可靠性、低成本、覆盖范围广、自组网、结构 灵活、易维护等优点 无线Ｍｅｓｈ网络的种种优点．决定了它可以在各种 环境下提供多种服务。无线Ｍｅｓｈ网络可以应用于家 庭、企业、校园、应急通信等各种网络环境。如在地震的 环境下．基础网络设施都处于瘫痪中．而大多数救援人 员都处于移动状态。无线Ｍｅｓｈ网络自组网。结构灵活 的特点可以满足对数据调度、应急通信等业务需求。 ２ 无线Ｍｅｓｈ网络跨层设计思想 由于无线网络的复杂性以及无线环境的不确定因 素．网络的容量和误比特率都是时变的。采用优化的调 制编码和差错控制方案可以改进物理信道的性能．但不 能保证稳定的容量、低的丢包率和高的可靠性连接。因 此．分层设计方法己经无法保证网络的最佳资源利用率 和用户的ＱｏＳ需求。为了进一步提高无线网络的性能． 物理层必须和ＭＡＣ、路由和传输等层协同工作。因此，人 们提出了跨层设计思想，并应用到各种无线网络中。 ２．１跨层设计的必要性 传统的无线通信设计严格按照分层的ＯＳＩ模型来 进行设计．只单独对各个协议层进行一些设计和优化． 模块化的思想简化了网络整体设计的复杂性，满足了 信息隐藏原则 但这种设计思想摒弃了协议层之间的 跨层交互．使不同协议层之间存在一定的信息冗余．这 种严格的分层模型不能对无线资源进行整体系统化得 ★基金项目：盐城工学院校级科研项目（Ｎｏ．ＸＫＹ２０１１０３４） 收稿日期：２０１１—１０—１７ 修稿日期：２０１１－１１－１７ 作者简介：周锋（１９８１－），男，硕士，讲师，研究方向为嵌入式系统应用、无线传感网络、信号与信息处理等 砌 ｛＋笛加
基于感知的同构Ad-Hoc网络互联的实现
基于感知的同构Ad-Hoc网络互联的实现
杨盈霄;武穆清
【期刊名称】《数据通信》
【年(卷),期】2008(0)3
【摘 要】提出了一种基于IEEE802.11无线网卡和Linux操作系统平台的同构Ad-Hoc网络自适应地进行网络融合的实现方案.介绍了软、硬件开发平台,互联流程及采用的主要机制和算法,并通过组网测试验证了方案的可行性.方案具有良好的通用性和扩展性,为实现多个同构Ad-Hoc网络的互联提供了一定的参考,可在野外作业、战地通信、救灾现场等领域发挥独有的特色.
【总页数】4页(P36-38,42)
【作 者】杨盈霄;武穆清
【作者单位】北京邮电大学通信网络综合技术研究所,北京,100876;北京邮电大学通信网络综合技术研究所,北京,100876
【正文语种】中 文
【中图分类】TN91
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3.基于网络互联的显示和控制系统体系架构设计与实现 [J], 钱幸存 4.基于I-WLAN的WiMAX与移动网络互联实现研究 [J], 陈怡莲
5.基于AD-HOC实现汽车远程诊断应用探究 [J], 蔡建兵
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Mesh架构
无线Mesh网络之关键技术、架构及应用
Mesh 2008-11-15 20:39:08 阅读124 评论0 字号：大中小 订阅
摘要：本文介绍了无线Mesh网络（WMNs）的概念及特点，简要分析了无线Mesh网络的体系结构及关键技术。重点对无线Mesh网络应用场景及模式进行了分类归纳，并对未来无线Mesh网络的演进发展方向进行了探讨。
1.无线Mesh网络的概念及特点
随着无线通信技术和Internet高速发展，融合二者实现Mobile Internet成为目前的研究热点。宽带无线Mesh网络（Wireless Mesh Networks, 又称无线网状网、无线网格网等）也因此越来越多地得到人们的关注。无线Mesh网络是一种基于多跳路由、对等网络技术的新型网络结构，具有移动宽带的特性。它由Ad-Hoc网络发展变化而来，承袭了Ad-Hoc网络动态扩展、自组网、自配置、自管理以及自愈合等优良特性[1]。
无线Mesh网络与传统无线网络相比具有如下特点：
(1)无线Mesh网络可以看作是Ad-Hoc网络的商用化版本、是Ad-Hoc与IEEE 802系列网络融合的产物，也可以看作是因特网的一种无线版本。
(2)传输速率高：由于采用多跳传输，减小传输距离，使得路径损耗大大降低，从而获得高的数据速率。此外，还可融合其他先进空口技术（如OFDM、UWB、MIMO等）进一步提高传输速率。
(3)覆盖范围大：由于支持多跳中继，终端用户可以通过无线路由器或其他节点中转连接至网络。接入点的覆盖范围大大增加，并且可支持非视距范围的覆盖。
(4)可靠性高：无线Mesh网络配备多条冗余路由。一旦其中一条链路中断，数据包可自动重新寻路继续传输，不会影响整个网络的运行。从而避免出现单跳网络中一个节点出现故障，造成大范围服务中断的问题。
(5)网络配置和维护简便快捷：无线Mesh网络所需设备小巧轻便，易于安装。并且由于其路由选择特性使得链路中断，局部扩容和升级而不影响整个网络的运行。
异构网络 2
一 异构网络
异构网络(Heterogeneous Network）是一种类型的网络，其是由不同制造商生产的计算机，网络设备和系统组成的，大部分情况下运行在不同的协议上支持不同的功能或应用。
所谓异构是指两个或以上的无线通信系统采用了不同的接入技术，或者是采用相同的无线接入技术但属于不同的无线运营商。利用现有的多种无线通信系统，通过系统间融合的方式，使多系统之间取长补短是满足未来移动通信业务需求一种有效手段，能够综合发挥各自的优势。由于现有的各种无线接入系统在很多区域内都是重叠覆盖的，所以可以将这些相互重叠的不同类型的无线接入系统智能地结合在一起，利用多模终端智能化的接入手段，使多种不同类型的网络共同为用户提供随时随地的无线接入，从而构成了异构无线网络。
异构网络融合是下一代网络发展的必然趋势。下一代无线网络是异构无线网络融合的重要原因是：基于异构网络融合，可以根据用户的特点（例如车载用户）、业务特点（例如实时性要求高）和网络的特点，来为用户选择合适的网络，提供更好的QoS。一般来说，广域网覆盖范围大，但是数据传输速率低，而局域网正好相反。因此在实际应用中，多模终端可以根据自身的业务特点和移动性，来选择合适的网络接入。与以往的同构网络不同，在异构网络环境下，用户可以选择服务代价小，同时又能满足自身需求的网络进行接入。这是由于这些异构网络之间具有互补的特点，才使异构网路的融合显得非常重要。因此一些组织提出了不同的网络融合标准，这些组织有3GPP（The 3rd Generation Partnership Project）、MIH（The IEEE 802.21 Media Independent Handover working group）和ETSI（The
European Telecommunications Standards Institute）。
通信技术近些年来得到了迅猛发展，层出不穷的无线通信系统为用户提供了异构的网络环境，包括无线个域网(如Bluetooth)、无线局域网(如Wi-Fi)、无线城域网(如WiMAX)、公众移动通信网(如2G、3G、4G、5G)、卫星网络，以及Ad Hoc网络、无线传感器网络等。尽管这些无线网络为用户提供了多种多样的
一种基于可信度的异构网络汇聚路由协议
第２４誊第 期 安徽 １－程科技学 院学报 ２００９年１２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｕｎ。ｉｖｅｒ。ｓｉ。ｔｙ ｏ’ｆ。Ｔｅｅ’ｈ ｇｙ ｎｄ…Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏ１．２４．Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．，２００９
文章编号：１６７２—２４７７（２００９）０４．００４２．０４
一种基于可信度的异构网络汇聚路由协议
许金生，周鸣争 ，朱 程，叶 青
（安徽工程科技学院安徽省电气与传动控制重点实验室，安徽芜湖 ２４１０００）
摘要：无线传感器网络使用多跳通信的模式从感测区域中收集环境数据．为了延长网络的寿命，提出一种基于 可信度的异构网络汇聚路由协议．利用节点的剩余能量、可信度以及节点与汇聚节点之间距离选择簇首．在可 信度高于一定阈值的前提下，能量剩余高和距离基站较近的节点比能量剩余少和距离基站较远的节点拥有 更多的机会成为簇首，模拟实验结果表明．该协议减少了网络中的能量消耗，延长了网络的生命周期． 关 键 词：无线传感器网络；可信度；异构；汇聚路由
中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标识码：Ａ
无线传感器网络（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，简称ＷＳＮｓ）是由部署在感测区域大量的微型的、具有
感知、计算和通信能力的传感器节点，通过无线自组网的方式形成一个多跳的自组网系统口］．但由于节点
的能量、计算资源、通信能力和节点可靠性都是十分有限的．所以，设计有效的路由协议来延长网络的寿命
是重要的挑战．目前，路由协议可分为平面路由和层次路由两大类［２］．异构传感器网络（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ
ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）是指由多种不同类型的传感器节点构成的网络［３］．其中能量异构是最重要的异构类型，
在无线传感器网络中放置少量的能量异构的节点可以有效地延长网络寿命和增加网络的可靠性．
本文中提出了一种基于可信度的异构网络汇聚路由协议．在分层的异构传感器网络中以分布式的方
式选择簇头，簇首选取的概率依赖于节点的剩余能量，节点距离基站（ｓｉｎｋ）的距离和节点的可信度．在可
无线传感器网络中基于神经网络的数据融合模型_俞黎阳
俞黎阳讲师,博士,主要研究方向为无线传感器网络;王能教授,博士生导师,主要研究方向为无线移动通信、协议一致性测试等;张卫教授,博士生导师,主要研究方向为无线传感器网络、组播技术等。计算机科学2008Vol3512
无线传感器网络中基于神经网络的数据融合模型
俞黎阳王能张卫
(华东师范大学计算机科学技术系上海200241)
摘要数据融合技术通过减少传感器节点间的数据通信量,可以有效地节省传感器节点能耗,延长无线传感器网络
的寿命。提出了独特的基于神经网络的数据融合模型(NNBA),该模型巧妙地将无线传感器网络的分簇层次结构与
神经网络的层次结构相结合,将每个簇设计为一个三层感知器神经网络模型,通过神经网络方法从采集到的大量原始
数据中提取特征数据,然后将特征数据发送给汇聚节点。以森林火灾实时监测网为应用实例,设计神经元模型及功能
函数,并给出NNBA模型的仿真测试结果。
关键词无线传感器网络,数据融合,神经网络,森林火灾
Neura-lnetworkBasedAggregationFrameworkforWirelessSensorNetworks
YUL-iyangWANGNengZHANGWei
(Dept.ofComputerScience&Technology,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200241,China)
AbstractDataaggregationisanefficientwaytosaveenergyandtoprolonglifetimeofnetworkinwirelesssensornet-
works.ProposedNNBA,adataaggregationframeworkforclusteredwirelesssensornetworks.NNBAposesathree-lay-
无线传感器网络数据融合技术研究
科技信息 计算机与网络
无线传感器网络数据融合技术研究
西安航空技术高等专科学校计算机工程系 马新华 ［摘要］针对无线传感器网络中各个节点单独传送数据到汇聚节点，浪费传感器节点的能量，并降低信息收集的效率，通过基于平 面路由的数据融合，基于层次路由的数据融合和基于地理位置路由三个方面对无线传感器网络数据融合协议进行了分析和比较。 ［关键词］无线传感器网络数据融合融合算法 无线传感器网络综合了传感器，嵌入式计算，网络及通信，分布式 信息处理等技术，其利用大量的微型传感计算节点通过自组织网络以 协作方式进行实时监测，感知和采集各类环境或监测对象信息，成为连 接物理世界、数字虚拟世界和人类社会的桥梁【Ｌｑ。无线传感器网络在环 境监测，资源监测，灾害污染监测，公共安全和国防，智能交通灯各个领 域都有广泛的应用前景，也是国际上信息领域的研究热点和竞争的焦 点。 在采集信息的过程中，融合多源节点数据以减少冗余的数据传输， 并将融合后的数据发送到汇聚节点的过程，通过有效的数据融合技术 可以节省能量消耗，获得更准确的信息，提高无线传感器网络数据收集 的效率。本文从平面路由的数据融合、层次路由的数据融合和地理位置 路由数据融合三个角度出发，对无线传感器网络中数据融合技术进行了 详细的分析和比较。 １．无线传感网络数据融合 数据融合是一种多源信息的综合技术，通过对来自不同传感器的 数据进行分析和综合，可以获得被测对象及其性质的最佳一致估计。将 经过集成处理的多种传感器信息进行合成，形成对外部环境某一特征 的一种表达方式。无线传感器网络中的大量传感器节点需要对信息进 行联合处理，消除噪声与干扰，实现对观测目标连续跟踪和测量等一系 列问题的处理方法，就是多传感器数据融合技术 。 多传感器数据融合研究的对象是各类传感器采集的信息，这些信 息是以信号，波形，图像，数据，文字或声音等形式提供的。数据融合的 基本目的是通过融合得到比单独的各个输入数据更多的信息，其主要 包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别和情况评估和预测。 这一点是协同作用的结果，即由于多传感器的共同作用，使系统的有效 性得以增强。 ２．数据融合算法分析 ２．１需求 ‘ 在传感器网络中，数据融合可以节省整个网络的能量、增强所收集 数据的准确性以及提高收集数据的效率三个方面。 （１）节省能量 传感器网络是由大量的传感器节点覆盖到监测区域而组成的，监 测区域的相互重叠导致信息冗余度增加，这样不仅消耗更多能量，汇聚 节点并未获得更多的信息。数据融合可以对冗余数据进行网内处理，在 满足应用需求的前提下将需要传输的数据量最小化。 （２）获得更准确的信息 由于传感器节点受到成本及体积的限制、无线通信易受到干扰和 恶劣的工作环境影响，仅收集少数几个分散的传感器节点的数据较难 确保信息的准确性，需要通过对监测同一对象的多个传感器所采集的 数据进行融合，来有效地提高所获得信息的精度和可信度。 虽然可以在数据全部单独传送到汇聚节点后进行集中融合，但这种 方法得到的结果不如网内融合的结果精确，数据融合需要数据源局部 信息的参与，如数据产生的地点、产生数据的节点归属的组（或簇）等。相 同地点的数据，如果属于不同的组可能代表完全不同的数据含义，正是 局部信息的参与使得局部信息融合比集中数据融合有更多的优势。 （３）提高数据收集效率 在网内进行数据融合，可以在一定程度上提高网络收集数据的整 体效率。数据融合减少了需要传输的数据量，可以减轻网络的传输拥 塞，提高无线信道的利用率，并降低数据的传输延迟。 ２．２数据融合技术 ２．２．１应用层数据融合 无线传感器网络能够实现多任务请求，应用层应当提供方便和灵 活的查询提交手段，为用户提供一个屏蔽底层操作的用户接口，数据形 式有利于网内的计算处理，减少通信的数据量和减小能耗。 （１）ＴＡＧ数据融合模式：ＴＡＧ是一个简单的查询内部的数据融合 模型，分为查询分发阶段和数据收集阶段。在查询分发阶段，使用一个 直接连接到工作站或基站的传感器节点作为汇聚节点，汇聚节点把查 询请求分发到整个网络中，并在分发查询请求的过程中建立起一棵用 于传输数据的生成树。在数据收集阶段，每个节点将自己采集到的数据 与从子节点中收集到的数据融合起来，将融合后的结果通过生成树发 送给汇聚节点。 ＴＡＧ系统的数据融合模式在不考虑节点失效或连接失效的情况 下，可以获得很好的能量利用率和查询处理效率。但是只要生成树中的 一个节点连接失效，整个子树产生的数据都将丢失，特别是当失效发生 在离汇聚节点很近的地方的时候，对于数据的准确性、实时性以及系统 的正常运行会造成更大的影响。 （２）ＴＩＮＡ数据融合模式：利用传感器节点采集数据的时间一致性 进行网内融合的机制。只有当前采集的数据与上一次采集的数据的差 值大于某个用户指定的容忍限度时，节点才进行数据发送。ＴＩＮＡ一种 时间域上的数据融合，引入了数据时间一致性的概念。 ＴＩＮＡ数据融合模式对监测数据波动较小的环境中十分有效，能够 显著地减少网络中的数据传输量。然而，当监测数据波动较大时，ＴＩＮＡ 的作用就会下降，ＴＩＮＡ对于节点存储空间的要求比较高，转发节点需 要保存大量的额外信息。 ２．２．２网络层数据融合 这一节分别讨论了基于路由的数据融合和查询数据融合。 （１）基于路由的数据融合 无线传感器网络中的路由方式可以根据是否考虑数据融合分为两 类：以地址为中心的路由和以数据为中心的路由，其中只有后者考虑数 据融合［４１。 １）基于ＤＤ路由的融合：定向扩散（Ｄｉｒｅｃｔｅ ｄｉｎｆｕｓｉｏｎ）路由中的数据 融合包括路径建立阶段的任务融合和数据发送阶段的数据融合，定向 扩散路由的数据融合采用的是“抑制副本”的方法，即对转发过的数据 进行缓存，发现重复的数据将不予转发。这种方法不仅简单，与路由技 术相结合还能够有效地减少网络中的数据量。 ２）基于层次路由的融合：ＬＥＡＣＨ是基于层次的路由算法，其操作 分成“轮”来进行，每一轮具有两个运行阶段：包括簇建立阶段和数据通 讯阶段。在数据通信阶段，簇内节点把数据发给簇首，簇首进行数据融 合并把结果发送给汇聚节点，ＬＥＡＣＨ协议的特点是分簇和数据融合， 这种方式降低了节点发送功率，减少了不必要的链路，减少节点间干 扰，达到保持网络内部能量消耗的均衡，延长网络寿命的目的日。 ３）基于链的融合：ＰＥＧＡＳＩＳ是ＬＥＡＣＨ的改进，首先将网络中的所 有节点连接成一条单链，然后随机选取一个节点作为首领，并向其他节 点发出收集数据请求，数据从单链的两个端点向首领流动，中间节点在 传递数据前要执行融合操作，首领节点将结果传送给汇聚节点。 ４）基于安全模式的融合：ＥＳＰＤＡ是一种基于分簇的路由协议算法， 每个节点收集到数据后，并不是直接将数据包发送给簇头，而是将反映 数据特征的模式编码发给簇头节点，簇头节点根据模式编码判断是否 对该节点的数据感兴趣或该节点数据是否冗余。ＥＳＰＤＡ既减少了簇内 节点和簇头的通信量，也增加了无线传感器网络的安全性。因为模式编 码是经过安全加密和压缩的，而且大小也小于数据包的大小。 基于路由的数据融合可以在一定程度上节约能耗，延长无线传感 器网络的生命周期，但是它们都是针对单个查询请求所做的数据融合， 并不是根据数据包的内容来决定是否融合。 （２）基于查询之间的数据融合 在无线传感器网络的应用中往往都是很多查询请求并发执行的， 而这些查询之间往往又存在着数据的冗余，查询之间的数据融合对于 节约整个无线传感器网络的功耗、延长生命周期都具有极为重要的作 用。查询之间的数据融合包括两个阶段：查询请求分发阶段和数据收集 阶段。在查询请求分发阶段，每个节点将感兴趣的查询请求放人缓冲 区，并对查询请求进行分析，判断出哪些查询请求中包含冗余信息，从 而决定对哪些查询请求进行融合。在数据收集阶段， （下转第２４５页）
基于Mesh技术的网络融合与协同
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基于Ｍｅｓｈ技术的网络融合与协同
作者：田 峰 杨 震
来源：《中兴通讯技术》2008年第03期
摘要：无线网络在网络、技术、终端、运营管理等各个方面越来越体现出异构的特点。异构网络的有效融合与协同可以通过Mesh技术完成。异构网络的融合为IP层面的融合，是对网络共性的整合，异构网络的协同则是对网络个性的整合。通过网络间的融合与协同，对异构网络分离的、局部的优势能力与资源进行有序整合，最终实现无处不在、无所不能的智能性网络。
关键词：异构网络；网状网；网络融合；网络协同
无线通信技术飞速发展，出现了无线局域网(WLAN)、WiMAX、Wi-Fi、无线个域网(WPAN)、无线Mesh网(WMN)、无线传感器网(WSN)、Ad Hoc、3G和B3G移动通信网络等许多新型的采用不同组网技术的异构网络，给人们的工作和生活方式带来了深刻变革。但在人们体验着通信技术带来的获取信息越来越便利的同时，由于无线通信网络朝着高速化、宽带化、泛在化的方向发展，各种无线接入技术纷纷涌现，使得未来网络的异构性更加突出。其实，不仅在无线接入方面具有这样的趋势，在终端、网络、业务和运营管理等方面，异构化、多样化的趋势也同样引人注目。如何将这些异构无线网络融合在一起，互联互通，并且多网协同工作，提供覆盖广、带宽高、移动性高且费用低廉的接入服务，将是下一代无线通信系统的发展方向，也是网络运营商以及通信行业产业价值链上各个其他环节所共同关注的问题。
1 无线网络的异构性
针对不同的无线频段特性、迥异的组网接入技术和多样的业务需求，不同无线技术所使用的空中接口设计及相关协议在实现方式上具有差异性和不可兼容性。无线网络及其通信系统的异构性主要体现在如下几个方面[1]：
(1)频谱资源异构
由于不同频段物理特性不同，适用于各种频段的无线技术也不同，各个区域频谱规划方式也有显著区别，导致特定频段上实现的无线技术总是需要满足特定的技术和业务需求。
移动互联网下异构无线网融合技术研究
移动互联网下异构无线网融合技术研究
摘 要：异构无线网络是利用众多网络的互补特性来为用户提供方便安全的接入机制和更好的服务特性。当前无线宽带通信技术的快速发展，用户业务多样化、个性化需求的不断增长，决定了异构网络融合相关技术研究具有很高的应用价值。重点阐述了异构无线网络的特点及不同的异构类型。
关键词：移动互联网；异构无线网络；3G；WLAN；IPv6
0 引言
随着对无线网络带宽的更高追求以及业务的多样化，网络模式越来越复杂，从提供全球漫游和无缝接入的3G，到提供局域网和城域网的WLAN，再到提供设备与设备之间短距离无线传输的Bluetooth等，无线通信网络多样化的发展格局日益显现。
然而目前不同的通信网络之间是相对独立的，很难互联互通，单一模式的通信设备必然会成为信息孤岛。没有哪个移动通信系统能够满足人们所有通信需求。因此用户和市场的需求激励着人们去探讨实现这种通信要求的可能性。但是重新开辟一种全新的统一的机制是不现实的，因为目前的各种网络投资已经非常大，因此未来的移动通信系统发展需要考虑在多种无线网络间保持通信的连续性，将不同通信模式之间的互联互通，实现异构无线网络融合。
异构无线网络就是将各种不同通信模式连接在一起、实现不同模式通信设备之间的互联互通的网络。异构无线网络需要利用众多网络的互补特性来为用户提供方便可靠的接入机制和更好的服务特性。怎么样将这些网络融合到一起，实现互联互通，提供覆盖范围更为广泛的、带宽更高的、移动性更强的并且费用较低的接入服务，将是下一代通信系统行业所共同关注的问题。无线宽带通信技术的快速发展，用户业务多样化、个性化需求的不断增长决定了异构无线网络融合相关技术研究具有很高的理论价值以及实际应用价值。
异构无线网络的研究在1995年美国加州大学伯克利分校发起的BAR-WAN计划中最早被提出，在该计划中提出了多模移动终端在无线局域网和无线广域网之间的垂直切换方案。之后研究人员在异构无线网络的基本架构及核心功能的实现方面取得了杰出的成果。