無線mesh網絡:新型無線網絡技術-中文百科頻道

簡介

在傳統的無線局域網(WLAN)中，每個客戶端均通過一條與AP(Access Point)相連的無線鍊路來訪問網絡，形成一個局部的BSS(Basic Service Set)。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)，這種網絡結構被稱為單跳網絡。而在無線Mesh網絡中，任何無線設備節點都可以同時作為AP和路由器，網絡中的每個節點都可以發送和接收信号，每個節點都可以與一個或者多個對等節點進行直接通信。

這種結構的最大好處在于：如果最近的AP由于流量過大而導緻擁塞的話，那麼數據可以自動重新路由到一個通信流量較小的鄰近節點進行傳輸。依此類推，數據包還可以根據網絡的情況，繼續路由到與之最近的下一個節點進行傳輸，直到到達最終目的地為止。這樣的訪問方式就是多跳訪問。

其實人們熟知的Internet就是一個Mesh網絡的典型例子。例如，當我們發送一份E-mail時，電子郵件并不是直接到達收件人的信箱中，而是通過路由器從一個服務器轉發到另外一個服務器，最後經過多次路由轉發才到達用戶的信箱。在轉發的過程中，路由器一般會選擇效率最高的傳輸路徑，以便使電子郵件能夠盡快到達用戶的信箱。

與傳統的交換式網絡相比，無線Mesh網絡去掉了節點之間的布線需求，但仍具有分布式網絡所提供的冗馀機制和重新路由功能。在無線Mesh網絡裡，如果要添加新的設備，隻需要簡單地接上電源就可以了，它可以自動進行自我配置，并确定最佳的多跳傳輸路徑。添加或移動設備時，網絡能夠自動發現拓撲變化，并自動調整通信路由，以獲取最有效的傳輸路徑。

五大優勢

快速部署和易于安裝

安裝Mesh節點非常簡單，将設備從包裝盒裡取出來，接上電源就行了。由于極大地簡化了安裝，用戶可以很容易增加新的節點來擴大無線網絡的複蓋範圍和網絡容量。在無線Mesh網絡中，不是每個Mesh節點都需要有線電纜連接，這是它與有線AP最大的不同。

Mesh的設計目标就是将有線設備和有線AP的數量降至最低，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省就是非常可觀的。無線Mesh網絡的配置和其他網管功能與傳統的WLAN相同，用戶使用WLAN的經驗可以很容易應用到Mesh網絡上。

非視距傳輸

利用無線Mesh技術可以很容易實現NLOS配置，因此在室外和公共場所有着廣泛的應用前景。與發射台有直接視距的用戶先接收無線信号，然後再将接收到的信号轉發給非直接視距的用戶。按照這種方式，信号能夠自動選擇最佳路徑不斷從一個用戶跳轉到另一個用戶，并最終到達無直接視距的目标用戶。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網絡能夠非視距傳輸的特性大大擴展了無線寬帶的應用領域和複蓋範圍。

健壯性

實現網絡健壯性通常的方法是使用多路由器來傳輸數據。如果某個路由器發生故障，信息由其他路由器通過備用路徑傳送。E-mail就是這樣一個例子，郵件信息被分成若幹數據包，然後經多個路由器通過Internet發送，最後再組裝成到達用戶收件箱裡的信息。

Mesh網絡比單跳網絡更加健壯，因為它不依賴于某一個單一節點的性能。在單跳網絡中，如果某一個節點出現故障，整個網絡也就随之癱瘓。而在Mesh網絡結構中，由于每個節點都有一條或幾條傳送數據的路徑。如果最近的節點出現故障或者受到幹擾，數據包将自動路由到備用路徑繼續進行傳輸，整個網絡的運行不會受到影響。

結構靈活

在單跳網絡中，設備必須共享AP。如果幾個設備要同時訪問網絡，就可能産生通信擁塞并導緻系統的運行速度降低。而在多跳網絡中，設備可以通過不同的節點同時連接到網絡，因此不會導緻系統性能的降低。

Mesh網絡還提供了更大的冗馀機制和通信負載平衡功能。在無線Mesh網絡中，每個設備都有多個傳輸路徑可用，網絡可以根據每個節點的通信負載情況動态地分配通信路由，從而有效地避免了節點的通信擁塞。而目前單跳網絡并不能動态地處理通信幹擾和接入點的超載問題。

高帶寬

無線通信的物理特性決定了通信傳輸的距離越短就越容易獲得高帶寬，因為随着無線傳輸距離的增加，各種幹擾和其他導緻數據丢失的因素随之增加。因此選擇經多個短跳來傳輸數據将是獲得更高網絡帶寬的一種有效方法，而這正是Mesh網絡的優勢所在。

在Mesh網絡中，一個節點不僅能傳送和接收信息，還能充當路由器對其附近節點轉發信息，随着更多節點的相互連接和可能的路徑數量的增加，總的帶寬也大大增加。

此外，因為每個短跳的傳輸距離短，傳輸數據所需要的功率也較小。既然多跳網絡通常使用較低功率将數據傳輸到鄰近的節點，節點之間的無線信号幹擾也較小，網絡的信道質量和信道利用效率大大提高，因而能夠實現更高的網絡容量。比如在高密度的城市網絡環境中，Mesh網絡能夠減少使用無線網絡的相鄰用戶的相互幹擾，大大提高信道的利用效率。

結構

無線Mesh網絡是一種與傳統的無線網絡完全不同的網絡。傳統的無線接入技術中，主要采用點到點或者點到多點的拓撲結構。這種拓撲結構中一般都存在一個中心節點，例如移動通信系統中的基站、802.11無線局域網(WLAN)中的接入點(AP)等等。

中心節點與各個無線終端通過單跳無線鍊路相連，控制各無線終端對無線網絡的訪問；同時，又通過有線鍊路與有線骨幹網相連，提供到骨幹網的連接。而在無線Mesh網絡中，采用網狀Mesh拓撲結構，是一種多點到多點網絡拓撲結構。在這種Mesh網絡結構中，各網絡節點通過相鄰其他網絡節點，以無線多跳方式相連。

在WMN中包括兩種類型的節點：無線Mesh路由器和無線Mesh用戶端。WMN的系統結構根據節點功能的不同分為3類：骨幹網Mesh結構、客戶端Mesh結構、混合結構。

骨幹網Mesh結構是由Mesh路由器網狀互連形成的，無線Mesh骨幹網再通過其中的Mesh路由器與外部網絡相連。Mesh路由器除了具有傳統的無線路由器的網關、中繼功能外，還具有支持Mesh網絡互連的路由功能，可以通過無線多跳通信，以低得多的發射功率獲得同樣的無線複蓋範圍。

客戶端Mesh結構是由Mesh用戶端之間互連構成一個小型對等通信網絡，在用戶設備間提供點到點的服務。Mesh網用戶終端可以是手提電腦、手機、PDA等裝有無線網卡、天線的用戶設備。這種結構實際上就是一個Ad hoc網絡，可以在沒有或不便使用現有的網絡基礎設施的情況下提供一種通信支撐。

Mesh客戶端可以通過Mesh路由器接入骨幹Mesh網絡形成Mesh網絡的混合結構，如圖1所示，其中虛線和實線分别表示無線和有線連接。這種結構提供與其他一些網絡結構的連接，增強了連接性，擴大了複蓋範圍。

标準

在網絡中，無線網絡的種類很多，那麼這裡我們就來介紹一下無線Mesh網絡标準的相關内容。首先我們會根據幾個無線網絡的類型進行一下比較，之後對于無線Mesh網絡标準的相關内容再來詳細了解下。

IEEE802.16是技術标準的制定者，WIMAX是技術和産業鍊的推動者，它們的關系與WiFi和802.11的關系相類似，二者的工作範圍和組織形式不同，但有着非常緊密的聯系與合作，WiMAX為IEEE一緻性标準做出了重要的貢獻，并随着802.16标準化的發展，WIMAX也在逐步地推進一緻性測試工作。

802.16可以支持10~66GHz的視距傳播頻段，以及11GHz以下的非視距傳播頻段。根據不同頻段的傳播特性，其應用也有所不同。對于10~66GHz的視距傳播頻段，由于終端需要有室外天線，其應用主要是為中小企業提供Backhaul的無線傳輸。

對于11GHz以下的非視距傳播頻段，由于能夠實現室内複蓋，其應用将主要集中在為個人用戶提供寬帶數據業務。除此之外，802.16還可以實現企業WiFi熱點區域的後端傳輸功能，以及LAN局域網互聯、數據專線、窄帶業務和基站互聯等。家庭的客廳裡大人需要用電腦處理公務，而孩子和家人則想用電腦看動畫片或電影;會議室裡面隻有一台控制電腦，一方面需要用電腦播放企業宣傳片，另外一方面還要用電腦處理一些文件。有了SmartAir的多任務模式，一切都可以輕松完成。

隻要切換一下投影模式到拓展模式，客廳或者會議室的大屏幕液晶(或高清投影機)上就可以播放廣告片或者電影大片了，而自己卻可以在電腦上工作，互不影響。

相比其它移動通信系統，802.16系統具有較高的頻譜利用率和傳輸速率，因而它适合提供寬帶上網和移動視頻業務。與其它有線接入手段（如xDSL，Cable，光纖接入等）相比，802.16寬帶無線接入具有部署速度更快，擴展能力更強，靈活性更高的優點。對于人口密度較低及不便于鋪設xDSL的地區，可以用802.16提供“無線DSL”服務，面向家庭和小企業範圍應用。在中等規模企業樓宇内，802.16可以支持高速率連接，代替光纖接入。對于新興的運營商，由于缺乏本地的有線接入資源，也可以選擇802.16提供無線寬帶接入，開展業務，開拓市場。