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淺談無線MESH網(wǎng)絡(luò)接入基礎(chǔ)技術(shù) 時間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評論(0)

"Mesh"這個詞原來的意思就是指所有的節(jié)點都互相連接，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)完全不同的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)必須首先訪問集中的接入點(AP)才能進行無線連接。這樣，即使兩個802.11b的節(jié)點互相挨著，它們也必須通過接入點才能進行通信。而在無線Mesh(網(wǎng)狀)網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點都可以與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信。

什么是無線Mesh網(wǎng)絡(luò)

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)(無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò))也稱為"多跳(multi-hop)"網(wǎng)絡(luò)，它是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)完全不同的新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

在傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)(WLAN)中，每個客戶端均通過一條與AP相連的無線鏈路來訪問網(wǎng)絡(luò)，用戶如果要進行相互通信的話，必須首先訪問一個固定的接入點(AP)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被稱為單跳網(wǎng)絡(luò)。而在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無線設(shè)備節(jié)點都可以同時作為AP和路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點都可以與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信。

這種結(jié)構(gòu)的最大好處在于：如果最近的AP由于流量過大而導(dǎo)致?lián)砣脑?，那么?shù)據(jù)可以自動重新路由到一個通信流量較小的鄰近節(jié)點進行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況，繼續(xù)路由到與之最近的下一個節(jié)點進行傳輸，直到到達(dá)最終目的地為止。這樣的訪問方式就是多跳訪問。

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種新型的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它的核心指導(dǎo)思想是讓網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，傳統(tǒng)的WLAN一直存在的可伸縮性低和健壯性差等諸多問題由此迎刃而解，無線Mesh技術(shù)的出現(xiàn)，代表著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的又一大跨越，有極為廣闊的應(yīng)用前景。

無線Mesh是一種非常適合于覆蓋大面積開放區(qū)城(包括室外和室內(nèi))的無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)解決方案。

無線Mesh網(wǎng)的特點

由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無線AP構(gòu)成，AP均采用點對點方式通過無線中繼鏈路互聯(lián)，將傳統(tǒng)WLAN中的無線"熱點"擴展為真正大面積覆蓋的無線"熱區(qū)"。

自配置：無線Mesh網(wǎng)中AP具備自動配置和集中管理能力，簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理維護。

自愈合：無線Mesh網(wǎng)中AP具備白動發(fā)現(xiàn)和動態(tài)路由連接，消除單點故障對業(yè)務(wù)的影響，提供冗余路徑。

高帶寬：將傳統(tǒng)WLAN的"熱點"覆蓋擴展為更大范圍的"熱區(qū)"覆蓋，消除原有的WLAN隨距離增加導(dǎo)致的帶寬下降。另外，采用Mesh結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，信號能夠避開障礙物的干擾，使信號傳送暢通無阻，消除盲區(qū)。

高利用率：高利用率是Mesh網(wǎng)絡(luò)的另一個技術(shù)優(yōu)勢。在單跳網(wǎng)絡(luò)中，一個固定的AP被多個設(shè)備共享使用，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增多，AP的通訊網(wǎng)絡(luò)可用率會大大下降。而在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，由于每個節(jié)點都是AP，根本不會發(fā)生此類問題;一旦某個AP可用率下降，數(shù)據(jù)會自動重新選擇一個AP進行傳輸。

兼容性：Mesh采用標(biāo)準(zhǔn)的802。11b/g制式，可廣泛地兼容無線客戶終端。

除此之外，無線Mesh還提供更好的移動漫游能力，以及端到端的安全連接等等。

Wi-Mesh聯(lián)盟

Wi-Mesh聯(lián)盟由具有相同理念的公司所組成，期許通過一套無線網(wǎng)狀區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，使無線用戶不論使用哪一家廠商產(chǎn)品，都能享受無縫隙通訊的便利。Wi-Mesh聯(lián)盟提案是根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(IEEEStandards　Association)指導(dǎo)原則所研究發(fā)展，以現(xiàn)有和未來的802.11通訊協(xié)定為基礎(chǔ)，擴大科技重復(fù)運用與相容性。

Wi-Mesh聯(lián)盟成員來自各個領(lǐng)域的業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者，包括智邦科技、北電、ComNets、InterDigital、NextHop、Thomson等。他們積極合作推動全球無線網(wǎng)狀區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Mesh　WLAN)標(biāo)準(zhǔn)化，以推廣多種無線通訊設(shè)備與服務(wù)間的互連性。通過伙伴間廣泛技術(shù)合作，Wi-Mesh聯(lián)盟向美國電氣與電子工程師學(xué)會(IEEE)的802.11任務(wù)小組(TGs)會議，成功提報全球最新無線網(wǎng)狀區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)提案。

Wi-Mesh聯(lián)盟提案的設(shè)計目的，是針對未來802.11n高產(chǎn)出規(guī)格進行擴充。此一策略將為全球現(xiàn)有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)基地提供支持，同時在現(xiàn)有指定的無線電頻道中擴展建置Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。

最近，北電網(wǎng)絡(luò)(Nortel)也發(fā)布了Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并宣稱在今后它會和傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，形成互補的無縫漫游(Seamless　Roaming)網(wǎng)絡(luò)。

Mesh網(wǎng)絡(luò)的五大優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的WLAN相比，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)具有幾個無可比擬的優(yōu)勢：

(1)快速部署和易于安裝

安裝Mesh節(jié)點非常簡單，將設(shè)備從包裝盒里取出來，接上電源就行了。用戶可以很容易增加新的節(jié)點來擴大無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)容量。Mesh的設(shè)計目標(biāo)就是將有線設(shè)備和有線AP的數(shù)量降至最低，因此大大降低了總擁有成本和安裝時間，僅這一點帶來的成本節(jié)省就是非?？捎^的。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的配置和其他網(wǎng)管功能與傳統(tǒng)的WLAN相同，用戶使用WLAN的經(jīng)驗可以很容易應(yīng)用到Mesh網(wǎng)絡(luò)上。

(2)非視距傳輸（NLOS）

利用無線Mesh技術(shù)可以很容易實現(xiàn)NLOS配置，因此在室外和公共場所有著廣泛的應(yīng)用前景。與發(fā)射臺有直接視距的用戶先接收無線信號，然后再將接收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)給非直接視距的用戶。按照這種方式，信號能夠自動選擇最佳路徑不斷從一個用戶跳轉(zhuǎn)到另一個用戶，并最終到達(dá)無直接視距的目標(biāo)用戶。這樣，具有直接視距的用戶實際上為沒有直接視距的鄰近用戶提供了無線寬帶訪問功能。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)能夠非視距傳輸?shù)奶匦源蟠髷U展了無線寬帶的應(yīng)用領(lǐng)域和覆蓋范圍。

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(3)健壯性

實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)健壯性通常的方法是使用多路由器來傳輸數(shù)據(jù)。如果某個路由器發(fā)生故障，信息由其他路由器通過備用路徑傳送。Mesh網(wǎng)絡(luò)比單跳網(wǎng)絡(luò)更加健壯，因為它不依賴于某一個單一節(jié)點的性能。在單跳網(wǎng)絡(luò)中，如果某一個節(jié)點出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡(luò)也就隨之癱瘓。而在Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，由于每個節(jié)點都有一條或幾條傳送數(shù)據(jù)的路徑。如果最近的節(jié)點出現(xiàn)故障或者受到干擾，數(shù)據(jù)包將自動路由到備用路徑繼續(xù)進行傳輸，整個網(wǎng)絡(luò)的運行不會受到影響。

(4)結(jié)構(gòu)靈活

在單跳網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備必須共享AP。如果幾個設(shè)備要同時訪問網(wǎng)絡(luò)，就可能產(chǎn)生通信擁塞并導(dǎo)致系統(tǒng)的運行速度降低。而在多跳網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備可以通過不同的節(jié)點同時連接到網(wǎng)絡(luò)，因此不會導(dǎo)致系統(tǒng)性能的降低?！esh網(wǎng)絡(luò)還提供了更大的冗余機制和通信負(fù)載平衡功能。

(5)高帶寬

無線通信的物理特性決定了通信傳輸?shù)木嚯x越短就越容易獲得高帶寬，因為隨著無線傳輸距離的增加，各種干擾和其他導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的因素隨之增加。因此選擇經(jīng)多個短跳來傳輸數(shù)據(jù)將是獲得更高網(wǎng)絡(luò)帶寬的一種有效方法，而這正是Mesh網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢所在。

在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，一個節(jié)點不僅能傳送和接收信息，還能充當(dāng)路由器對其附近節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信息，隨著更多節(jié)點的相互連接和可能的路徑數(shù)量的增加，總的帶寬也大大增加。

此外，因為每個短跳的傳輸距離短，傳輸數(shù)據(jù)所需要的功率也較小。既然多跳網(wǎng)絡(luò)通常使用較低功率將數(shù)據(jù)傳輸?shù)洁徑墓?jié)點，節(jié)點之間的無線信號干擾也較小，網(wǎng)絡(luò)的信道質(zhì)量和信道利用效率大大提高，因而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的網(wǎng)絡(luò)容量。比如在高密度的城市網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，Mesh網(wǎng)絡(luò)能夠減少使用無線網(wǎng)絡(luò)的相鄰用戶的相互干擾，大大提高信道的利用效率。

Mesh網(wǎng)絡(luò)的不足

盡管無線Mesh聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景，但也存在一些影響它廣泛部署的問題。

(1)互操作性

目前影響無線Mesh技術(shù)迅速普及的一個重要障礙就是互操作性，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，用戶現(xiàn)在要么就只能使用某一個廠商的無線Mesh產(chǎn)品，要么面臨如何與各種不同類型的嵌入式無線設(shè)備接口的問題，這個問題目前是影響無線Mesh技術(shù)推廣使用最重要的原因。想徹底解決互操作性問題，最終還需要業(yè)界制定統(tǒng)一的無線Mesh技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)通信延遲

既然在Mesh網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通過中間節(jié)點進行多跳轉(zhuǎn)發(fā)，每一跳至少都會帶來一些延遲，隨著無線Mesh網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，跳接越多，積累的總延遲就會越大。一些對通信延遲要求高的應(yīng)用，如話音或流媒體應(yīng)用等，可能面臨無法接受的延遲過長的問題。目前解決這一問題主要是通過增加Mesh節(jié)點以及合適的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

(3)安全

與WLAN的單跳機制相比，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的多跳機制決定了用戶通信要經(jīng)過更多的節(jié)點。而數(shù)據(jù)通信經(jīng)過的節(jié)點越多，安全問題就越變得不容忽視。Internet本身即是使用Mesh方式進行通信的典型，它的安全隱患是眾所周知的。盡管有線網(wǎng)絡(luò)中使用的各種端到端安全技術(shù)，如虛擬專用網(wǎng)(VPN)同樣可以用來解決無線Mesh的安全問題。但正如Internet一樣，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的安全是一個不容忽視的問題。

Mesh網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

從本質(zhì)上說，Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種類似于點對點的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這種架構(gòu)可以大大減少網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施成本(例如AP，無線路由器數(shù)量)，同時也可為無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商(WISP)減少70%~75%的營運、安裝成本。

基于Mesh網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，它還可以在不同異構(gòu)的環(huán)境下提供多種服務(wù);當(dāng)用戶在高速移動時，或者在較大范圍的區(qū)域內(nèi)可以通過3G或2.5G傳輸語音、數(shù)據(jù);在局部的范圍內(nèi)可通過WLAN提供寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如視頻點播等。隨著Mesh網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展，它最終可在企業(yè)的辦公環(huán)境中將辦公室電話或者手機進行整合。

Mesh網(wǎng)絡(luò)在家庭、企業(yè)和公共場所等諸多領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.家庭

Mesh技術(shù)的一個重要用處就是用于建立家庭無線網(wǎng)絡(luò)。家庭式無線Mesh聯(lián)網(wǎng)可以連接臺式PC機、筆記本和手持計算機、HDTV、DVD播放器、游戲控制臺，以及其他各種消費類電子設(shè)備，而不需要復(fù)雜的布線和安裝過程。在家庭Mesh網(wǎng)絡(luò)中，各種家用電器既是網(wǎng)上的用戶，也作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分為其他設(shè)備提供接入服務(wù)。當(dāng)家用電器增多時，這種組網(wǎng)方式可以提供更多的容量

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