物联网多媒体通信的轻型Mesh协议分析

物联网多媒体通信的轻型Mesh协议分析

施云龙

吉林吉大通信设计院股份有限公司，吉林长春，130012

摘要：Mesh网络与传统网络相比，可以做到让架构中每个节点都可接收和发送信号，可伸缩性也比较强，故而得到了广泛运用。本文主要对该网络应用下的物联网多媒体通信轻型Mesh协议进行了研究。

关键词：Mesh协议；物联网；多媒体通信需求

引言：近些年，许多行业开始高度重视一种新型网络技术，即无线Mesh网络，这种网络可支持多种业务通信的实时性要求，在信号传输上也更为稳定，文章主要就物联网多媒体通信的轻型Mesh协议进行了探讨。

1.无线Mesh网络

无线Mesh网络的基本定义是，可看作是一种自愈合、自组织以及多跳型新型宽带无线网络架构。这种网络通常呈现出分布式，且具有着较高速率和容量，故而最开始是在军方通信业务中被应用，但随着人们对MANET技术的了解越来越深入，无线Mesh网络也开始成为越来越多领域关注的焦点，其是承袭了部分的传统无线局域网的新型网络，可以看作是As hos网络和WLAN的相互融合，具有两者的优点。

传统无线局域网的每个客户端都会具有一条无线链路来和固定接入点连接，从而实现网络访问，若用户相互间具有通信需求，则也是要先对固定接入点进行访问。而无线Mesh网络与此截然不同，其各项设备节点都可以直接作为路由器或是固定接入点，能够开展信号的收发，节点可以对某一个或多个节点实施通信，若是最近接入点的流量过大，其也会自动选择邻近的流量较小的节点来传输信息，避免通信发生拥塞情况，这也就是多跳类型的网络访问。无线Mesh网络的体系结构当中，主要包含了Mesh终端、Mesh路由器以及Mesh网关等三个部分，站点的网络结构还包括三种类型，即对等式、架构式以及混合式。无线Mesh网络的特征包括安装简易、可快速部署、结构灵活、具有健壮性、高宽带、非视距传输以及通信负载平衡等。

2.物联网多媒体通信的轻型Mesh协议运用

2.1无线Mesh网络的应用

在无线Mesh网络技术兴起之后，其相关设施也被快速研发，使得该项网络在实际工作与生活中被广泛应用，比如说由于其网络结构的组建较为容易，因此许多偏远的办公区域开始运用无线Mesh网络，相对于传统网络而言其更加节省时间，这种网络的信号也具有健壮性特征，使其在通信方面应用效果良好，故而也常常被用作灾后网络重建，在两栋独立建筑之间，也可通过Mesh网络来建立临时性联系，故而在比较大的区域或是校园内，内外部网络覆盖都会基于Mesh协议，其还具备了良好扩展能力，可供未来满足带宽的需求，灵活调整技术，多媒体通信方面主要涉及到数据应用、IP电话通信以及视频监控等。无线Mesh网络是基于因特网无线接入而发展起来的，对于物联网多媒体通信来说，其最为典型的表现应用就是在一些城市建筑物群内部和外部、特殊区域、家庭内、复杂街道以及办公区等，许多国外企业推出的无线Mesh网络都是适用移动宽带的接入，还可进行传输，预优先相关路由协议，具有多个方向上的额定向天线收发，再加上其数据速率水平更高，已经对现有的移动通信系统产生竞争态势[1]。

2.2物联网多媒体业务

在当前智能物联网的发展背景下，物联网多媒体业务也开始朝向多态化、人性化以及智能化方向发展，使得产品创新增加了亿万级。许多业务开始普及了实时性的要求，比如说视频会议业务、VOIP业务等，这也使得接入网络的带宽标准变得更高，需重点关注为用户接入网络级的Qos路由保证，但在许多实际案例中，没有优秀的路由协议成为一项重要难题。对于Qos工作方面，相关业务的物联网通信主要需注意两点，其一是应尽量找到满足需求的路由协议，同时在业务推进时也要对路由加以维护，保证稳定性；其二是应尽可能保证网络资源利用率的有效提高，使得网络性能可以满足高吞吐量，从技术优化来说，路由的时效性与正确性都十分关键，因此要控制协议、信令等组件。此外，Qos路由实现的难点还包括几点，一是无线网络链路的质量很难准确预测，且在信号传输时也会出现多径效应现象，路径中可能存在干扰或损耗，使得带宽预留计算出现误差；二是相关信令缺少了合适的模型；三是路由应当为跨层设计且不同层之间相互协同与支持，因此路由协议也必须要对链路层、物理层以及网络层的技术要求综合考虑；四是若网络控制采用了分布模式，那么其拓扑的动态特性会导致Qos难以保证；五是在路由建立过程中，需要对多条路径的资源开展预约，这样才能使得路由建立成功的概率更高，但这也会导致协议实现上相对困难。

2.3基于物联网多媒体通信的轻型Mesh路由协议

该路由协议采用分布模式，当物联网终端业务出现通信需求时，会将该需求信息通知到路由器端，随后路由器就会快速进入到发现流程中，这个流程当中所有路由器为了尽可能节省网络带宽的资源，都会采用选择性泛洪，同时依靠资源预约功能来确保需求资源充足，对于目的节点位置的路径则是利用高效选择算法，业务可以依据需求在多条路径信息中选择最符合要求的路径集合，从而支持业务通信。在业务持续开展过程中，要确保信令的有效性还需调整路径带宽，将相关Mesh路由协议报文和信令进行结合，从而使其带宽利用率进一步提高，但也要注意保留一定可扩展条件。若是无线网络链路出现的堵塞问题，那么独立路径的优先级特点有利于为业务通畅推进提供支持，在网络拓扑发生剧变时，多路径特征也有助于高效收敛，其也以链路层协议为基础，让Qos可以集合MAC层，体现出一些优势。例如，其资源预约功能、维护功能、建立功能以及释放功能都更为有效，扩展性也会更佳，可支持移动性且做到快速切换，其容错性和负载均衡的能力也比较强，当节点或链路出现异常情况时，还可以自我恢复。此次研究是考虑到无线Mesh网络在未来宽带领域的应用价值，因此是基于原本高性能的Mesh路由协议，再加入了Qos因素的考虑，这种轻型Mesh协议可以为今后组网规模的扩大提供更有力的支持，具有很高的研究价值

[2]。

结论：综上所述，无线Mesh网络作为一种先进的新型无线宽带网络，现已经实现在物联网多媒体通信业务中的运用，而实际业务通信还会出现协议不适应的难题，故而研发了一种轻型Mesh协议。由本文分析可知，基于物联网多媒体通信的轻型Mesh路由协议，使得资源预约、维护、建立以及释放等功能效果更佳，同时也具有可扩展性，对于该领域通信的未来发展研究来说很有价值。

参考文献：

[1]田秀霞,刘天顺,牛晓宇,周傲英.面向泛在电力物联网云端数据的轻型动态完整性审计方案[J].计算机学报,2020,43(12):2298-2314.

[2]李晓晴. 物联网互联轻型目录协议及服务的设计与管理系统的实现[D].北京邮电大学,2015.