### 无线Zigbee网络标准解析
#### 一、IEEE 802.11s无线Mesh网络标准
**背景及挑战：**
随着无线局域网（WLAN）的广泛应用，传统的WLAN面临着覆盖范围受限的问题。由于发射功率的限制，WLAN的覆盖范围一般在100米左右。为了解决这一难题，业界引入了无线Mesh网络技术，通过增加接入点（AP）数量的传统方法不仅成本高昂，而且效果有限。
**技术原理：**
IEEE 802.11s任务组专注于研究支持无线分布式系统（WDS）的协议，并为无线Mesh网络（WMN）定义了媒体接入控制（MAC）层和物理层协议。这一标准允许WLAN中的多个AP通过自配置多跳的方式组网，从而有效地扩展了网络覆盖范围。
**关键组件：**
- **Mesh媒体接入协调功能组件（MMACFC）：** 位于物理层之上、Mesh路由组件之下，负责解决节点之间的竞争问题以及多跳节点间数据包的发送接收调度。
- **分布式协调功能（DCF）与增强型分布式信道接入机制（EDCA）：** MMACFC类似于802.11 WLAN中的DCF或802.11e中的EDCA，通过对这些机制的改进来适应多跳Mesh网络的需求。
- **安全的Mesh链路：** 建立后，Mesh节点需要与其他节点协调以确保数据包能够通过多跳路径有效转发。
**目标与优势：**
IEEE 802.11s旨在克服传统AP功能上的局限性，使其具备Mesh路由器的功能。这种方式下的WMN具有更高的可靠性、更大的伸缩性和更低的成本。在新的WLAN架构中，AP自动形成WMN的骨干网，使得网络更加灵活且高效。
#### 二、IEEE 802.15无线Mesh网络标准
**IEEE 802.15标准簇概述：**
IEEE 802.15标准簇主要针对无线个域网（WPAN）的开发，定义了WPAN的物理层和MAC层。其中，IEEE 802.15.4标准专门针对低数据速率和长电池寿命的应用设备，为WPAN提供了全面的网络解决方案。
**ZigBee协议：**
运行在IEEE 802.15.4的MAC和物理层之上，ZigBee协议定义了三种网络拓扑结构：星形、簇形和Mesh结构。在Mesh结构中，网络中的所有无线节点都能够直接相互通信，并通过多跳传输将数据信息传送给中心节点。这种结构增强了网络的容错能力和降低了源节点所需的发送功率。
**IEEE 802.15.5标准：**
目前仍在开发中，旨在为WMN提供MAC层的支持，无需依赖ZigBee或IP路由。802.15.5标准继承了802.15.1至802.15.4的一些基础理念，但全面支持Mesh结构。在802.15.5标准中，Mesh网络被定义为一个个域网（PAN），包括两种组网方式：全网状拓扑和部分网状拓扑。其中，全网状拓扑允许每一个节点与其他任何一个节点直接相连，而部分网状拓扑只允许部分节点与其他所有节点相连。
**关键技术挑战：**
- **碰撞避免的信标调度策略：** 确保网络中节点之间有效避免信号冲突。
- **路由算法：** 设计高效的路由策略以提高数据传输效率。
- **分布式安全问题：** 在Mesh网络中保障数据的安全传输。
- **能效操作模式：** 针对低功耗应用优化网络性能。
通过以上分析，我们可以看到IEEE 802.11s和IEEE 802.15标准簇为无线Mesh网络的发展提供了强有力的技术支撑，极大地扩展了无线网络的覆盖范围和应用场景，为未来的无线网络技术发展奠定了坚实的基础。
