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淺談無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)接入基礎(chǔ)技術(shù) 時(shí)間：2015-06-28 00:00:00 來(lái)源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評(píng)論(0)

"Mesh"這個(gè)詞原來(lái)的意思就是指所有的節(jié)點(diǎn)都互相連接，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種與傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)完全不同的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)必須首先訪問(wèn)集中的接入點(diǎn)(AP)才能進(jìn)行無(wú)線連接。這樣，即使兩個(gè)802.11b的節(jié)點(diǎn)互相挨著，它們也必須通過(guò)接入點(diǎn)才能進(jìn)行通信。而在無(wú)線Mesh(網(wǎng)狀)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。

什么是無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)(無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)完全不同的新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

在傳統(tǒng)的無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)中，每個(gè)客戶端均通過(guò)一條與AP相連的無(wú)線鏈路來(lái)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，用戶如果要進(jìn)行相互通信的話，必須首先訪問(wèn)一個(gè)固定的接入點(diǎn)(AP)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被稱為單跳網(wǎng)絡(luò)。而在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無(wú)線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)作為AP和路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(guò)大而導(dǎo)致?lián)砣脑挘敲磾?shù)據(jù)可以自動(dòng)重新路由到一個(gè)通信流量較小的鄰近節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，直到到達(dá)最終目的地為止。這樣的訪問(wèn)方式就是多跳訪問(wèn)。

無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種新型的無(wú)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(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)，傳統(tǒng)的WLAN一直存在的可伸縮性低和健壯性差等諸多問(wèn)題由此迎刃而解，無(wú)線Mesh技術(shù)的出現(xiàn)，代表著無(wú)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(wú)線Mesh是一種非常適合于覆蓋大面積開(kāi)放區(qū)城(包括室外和室內(nèi))的無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)解決方案。

無(wú)線Mesh網(wǎng)的特點(diǎn)

由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無(wú)線AP構(gòu)成，AP均采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式通過(guò)無(wú)線中繼鏈路互聯(lián)，將傳統(tǒng)WLAN中的無(wú)線"熱點(diǎn)"擴(kuò)展為真正大面積覆蓋的無(wú)線"熱區(qū)"。

自配置：無(wú)線Mesh網(wǎng)中AP具備自動(dòng)配置和集中管理能力，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的管理維護(hù)。

自愈合：無(wú)線Mesh網(wǎng)中AP具備白動(dòng)發(fā)現(xiàn)和動(dòng)態(tài)路由連接，消除單點(diǎn)故障對(duì)業(yè)務(wù)的影響，提供冗余路徑。

高帶寬：將傳統(tǒng)WLAN的"熱點(diǎn)"覆蓋擴(kuò)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(hào)能夠避開(kāi)障礙物的干擾，使信號(hào)傳送暢通無(wú)阻，消除盲區(qū)。

高利用率：高利用率是Mesh網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在單跳網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)固定的AP被多個(gè)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(huì)大大下降。而在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是AP，根本不會(huì)發(fā)生此類問(wèn)題;一旦某個(gè)AP可用率下降，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)重新選擇一個(gè)AP進(jìn)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(wú)線客戶終端。

除此之外，無(wú)線Mesh還提供更好的移動(dòng)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(guò)一套無(wú)線網(wǎng)狀區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，使無(wú)線用戶不論使用哪一家廠商產(chǎn)品，都能享受無(wú)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(huì)(IEEEStandards　Association)指導(dǎo)原則所研究發(fā)展，以現(xiàn)有和未來(lái)的802.11通訊協(xié)定為基礎(chǔ)，擴(kuò)大科技重復(fù)運(yùn)用與相容性。

Wi-Mesh聯(lián)盟成員來(lái)自各個(gè)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(dòng)全球無(wú)線網(wǎng)狀區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Mesh　WLAN)標(biāo)準(zhǔn)化，以推廣多種無(wú)線通訊設(shè)備與服務(wù)間的互連性。通過(guò)伙伴間廣泛技術(shù)合作，Wi-Mesh聯(lián)盟向美國(guó)電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)的802.11任務(wù)小組(TGs)會(huì)議，成功提報(bào)全球最新無(wú)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(jì)目的，是針對(duì)未來(lái)802.11n高產(chǎn)出規(guī)格進(jìn)行擴(kuò)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(shí)在現(xiàn)有指定的無(wú)線電頻道中擴(kuò)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(huì)和傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，形成互補(bǔ)的無(wú)縫漫游(Seamless　Roaming)網(wǎng)絡(luò)。

Mesh網(wǎng)絡(luò)的五大優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的WLAN相比，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)具有幾個(gè)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：

(1)快速部署和易于安裝

安裝Mesh節(jié)點(diǎn)非常簡(jiǎn)單，將設(shè)備從包裝盒里取出來(lái)，接上電源就行了。用戶可以很容易增加新的節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)大無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)容量。Mesh的設(shè)計(jì)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(shí)間，僅這一點(diǎn)帶來(lái)的成本節(jié)省就是非常可觀的。無(wú)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(yàn)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(wú)線Mesh技術(shù)可以很容易實(shí)現(xiàn)NLOS配置，因此在室外和公共場(chǎng)所有著廣泛的應(yīng)用前景。與發(fā)射臺(tái)有直接視距的用戶先接收無(wú)線信號(hào)，然后再將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給非直接視距的用戶。按照這種方式，信號(hào)能夠自動(dòng)選擇最佳路徑不斷從一個(gè)用戶跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)用戶，并最終到達(dá)無(wú)直接視距的目標(biāo)用戶。這樣，具有直接視距的用戶實(shí)際上為沒(méi)有直接視距的鄰近用戶提供了無(wú)線寬帶訪問(wèn)功能。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)能夠非視距傳輸?shù)奶匦源蟠髷U(kuò)展了無(wú)線寬帶的應(yīng)用領(lǐng)域和覆蓋范圍。

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(3)健壯性

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)健壯性通常的方法是使用多路由器來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。如果某個(gè)路由器發(fā)生故障，信息由其他路由器通過(guò)備用路徑傳送。Mesh網(wǎng)絡(luò)比單跳網(wǎng)絡(luò)更加健壯，因?yàn)樗灰蕾囉谀骋粋€(gè)單一節(jié)點(diǎn)的性能。在單跳網(wǎng)絡(luò)中，如果某一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，整個(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)都有一條或幾條傳送數(shù)據(jù)的路徑。如果最近的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或者受到干擾，數(shù)據(jù)包將自動(dòng)路由到備用路徑繼續(xù)進(jìn)行傳輸，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行不會(huì)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(gè)設(shè)備要同時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，就可能產(chǎn)生通信擁塞并導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行速度降低。而在多跳網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備可以通過(guò)不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)連接到網(wǎng)絡(luò)，因此不會(huì)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(jī)制和通信負(fù)載平衡功能。

(5)高帶寬

無(wú)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?yàn)殡S著無(wú)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(gè)短跳來(lái)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(shì)所在。

在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅能傳送和接收信息，還能充當(dāng)路由器對(duì)其附近節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息，隨著更多節(jié)點(diǎn)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?yàn)槊總€(gè)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(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線信號(hào)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(wú)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(wú)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(wèn)題。

(1)互操作性

目前影響無(wú)線Mesh技術(shù)迅速普及的一個(gè)重要障礙就是互操作性，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)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(gè)廠商的無(wú)線Mesh產(chǎn)品，要么面臨如何與各種不同類型的嵌入式無(wú)線設(shè)備接口的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題目前是影響無(wú)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(wèn)題，最終還需要業(yè)界制定統(tǒng)一的無(wú)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(guò)中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多跳轉(zhuǎn)發(fā)，每一跳至少都會(huì)帶來(lái)一些延遲，隨著無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，跳接越多，積累的總延遲就會(huì)越大。一些對(duì)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(wú)法接受的延遲過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。目前解決這一問(wèn)題主要是通過(guò)增加Mesh節(jié)點(diǎn)以及合適的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

(3)安全

與WLAN的單跳機(jī)制相比，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的多跳機(jī)制決定了用戶通信要經(jīng)過(guò)更多的節(jié)點(diǎn)。而數(shù)據(jù)通信經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)越多，安全問(wèn)題就越變得不容忽視。Internet本身即是使用Mesh方式進(jìn)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(lái)解決無(wú)線Mesh的安全問(wèn)題。但正如Internet一樣，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的安全是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。

Mesh網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

從本質(zhì)上說(shuō)，Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種類似于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)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(wú)線路由器數(shù)量)，同時(shí)也可為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商(WISP)減少70%~75%的營(yíng)運(yùn)、安裝成本。

基于Mesh網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，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(dòng)時(shí)，或者在較大范圍的區(qū)域內(nèi)可以通過(guò)3G或2.5G傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù);在局部的范圍內(nèi)可通過(guò)WLAN提供寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如視頻點(diǎn)播等。隨著Mesh網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)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(jī)進(jìn)行整合。

Mesh網(wǎng)絡(luò)在家庭、企業(yè)和公共場(chǎng)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(gè)重要用處就是用于建立家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。家庭式無(wú)線Mesh聯(lián)網(wǎng)可以連接臺(tái)式PC機(jī)、筆記本和手持計(jì)算機(jī)、HDTV、DVD播放器、游戲控制臺(tái)，以及其他各種消費(fèi)類電子設(shè)備，而不需要復(fù)雜的布線和安裝過(guò)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(shí)，這種組網(wǎng)方式可以提供更多的容量

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