уровни модели OSI

Физический уровень. Стратегическим направлением при решении задачи повышения эффективности mesh-сетейявляется переход от систем с жесткой структурой до адаптивных систем. В Интернет адаптивных системах алгоритмы передачи и приема сигналов могут согласованно зависить от изменения внешних условий. Алгоритмы адаптации должны позволять в условиях минимальной априорной информации достигать оптимальных параметров системы. В перспективных системах беспроводного доступа предлагается обеспечивать высокую скорость передачи информации за счет использования адаптивной модуляции и кодирования (АМК). Идея АМК заключается в адаптивной изменении вида модуляции и коррекционного кода в зависимости от состояния канала связи. Структура модема и кодека при этом зависит от отношения сигнал / шум в канале.

Другим из направлений решения задачи повышения эффективности mesh-сетей является применение методов пространственной обработки сигналов в системах беспроводного доступа, — много выходов» (Multiple-input multiple-output -в частности технологии «много входов MIMO). В технологии MIMOсочетании пространственно-временные методы приема с использованием адаптивных антенн и методы пространственно-временного кодирования и пространственно-

временного разделения сигналов. Для реализации пространственно-временного разделения сигналов в системах MIMO множество выходов (излучающих антенн) осуществляют передачу по нескольким путям (Лучах), а принимается это множество сигналов как множество потоков на несколько приемных антенн (разнесенных в пространстве). Ключевым свойством MIMO есть возможность превратить эффект многолучевого распространения, который значительно ухудшает качество радиосвязи, в преимущество для пользователя. При применении технологии MIMO становится возможным увеличение эксплуатационных показателей системы радиодоступа без увеличения полосы частот системы. В общем случае, в соответствии с технологией MIMO, структура системы имеет в своем составе N передатчиков (передающих антенн) и М приемников (приемных антенн). Использование технологии MIMOв системах радиодоступа позволяет значительно увеличить частотную эффективность (пропускная способность) системы. Так применения в системе двух передатчиков и двух приемников приводит к двукратному росту пропускной способности при неизменной полосе частот, выделенной для работы системы.

Канальный уровень. По сравнению с классическими беспроводными WLANs МАС-протоколы для mesh-сетей требуют децентрализованного функционирования узлов на расстояние больше, чем одна ретрансляция и должны учитывать мобильность абонентов и направленность трафика (абонент-шлюз). Использование случайных протоколов доступа в mesh-сетинеэффективен и потому перспективен: использование гибридных схем временного и кодового разделения каналов; использования нескольких каналов вместо одного (в одном маршрутизаторе несколько радиоинтерфейсов); интеграция в беспроводные маршрутизаторы различных протоколов (IЕЕЕ 802.11, IЕЕЕ 802.16, IЕЕЕ 802.15) и другие.

Сетевой уровень. Основная задача обеспечение передачи пакета от уровня отправителя к адресату с помощью нескольких ретрансляций. В этом отношении mesh-сети радикально отличаются от технологий 3G, WLANs, WMANs, использующих единственный беспроводной канал и поэтому не требуют сетевого уровня. В mesh-сетях (как и в MANEТ) узлы строят и поддерживают маршруты для передачи пакетов. Основными требованиями к методам маршрутизации является: масштабируемость, эффективность, надежность, адаптивность, обеспечения заданного качества обслуживания (QoS) и другие. На сегодня значительное количество методов маршрутизации предложено для MANET. Однако в MANET трафик может существовать между любой парой узлов и все узлы мобильные, тогда как в mesh-сетях трафик имеет направленность (абонент-шлюз), кроме этого абоненты могут быть как мобильными, так и стационарными. Понятно, что ряд протоколов маршрутизации, предложенных для MANET, с определенными доработками может быть использован и для mesh-сетей. Для максимизации производительности при передаче трафика могут применяться различные метрики, учитывающие полосу пропускания, уровень сигнала, его стабильность, задержку или другие параметры канала (узла).

Транспортный уровень. Протоколы транспортного уровня специально пока не предложены для mesh-сетей. Однако значительное количество протоколов, предложенных для MANET, могут служить основой для создания протокола транспортного уровня, ориентированного на mesh-сети. Транспортные mesh-сети строятся на основе фиксированных устройств, поэтому поддержки мобильности не требуется, стоимость устройств и уровень энергопотребления не так важны, а основным требованием является высокая эффективность работы сети — высокая пропускная способность с обеспечением дифференцированных (или даже гарантированных) условий передачи потоков информации через многошаговые соединения. Большинство работ по решению задачи повышения эффективности транспортной mesh-сети направлена ​​на разработку универсальных схем назначения каналов, что приводит к высокой сложности алгоритмов, затрудняет их практическую реализацию и снижает их эффективность. Эффективны подходы, ориентированные на конкретный сценарий использование mesh-сети. В ряде статей предложены и исследованы новые алгоритмы назначение каналов для транспортной mesh-сети с древовидной топологией, предназначенной для построения высокоскоростной и надежной сети беспроводных магистралей в масштабах города или района.