无线mesh网络:新型无线网络技术-中文百科频道

简介

在传统的无线局域网(WLAN)中，每个客户端均通过一条与AP(Access Point)相连的无线链路来访问网络，形成一个局部的BSS(Basic Service Set)。用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的接入点(AP)，这种网络结构被称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。

这种结构的最大好处在于：如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问。

其实人们熟知的Internet就是一个Mesh网络的典型例子。例如，当我们发送一份E-mail时，电子邮件并不是直接到达收件人的信箱中，而是通过路由器从一个服务器转发到另外一个服务器，最后经过多次路由转发才到达用户的信箱。在转发的过程中，路由器一般会选择效率最高的传输路径，以便使电子邮件能够尽快到达用户的信箱。

与传统的交换式网络相比，无线Mesh网络去掉了节点之间的布线需求，但仍具有分布式网络所提供的冗馀机制和重新路由功能。在无线Mesh网络里，如果要添加新的设备，只需要简单地接上电源就可以了，它可以自动进行自我配置，并确定最佳的多跳传输路径。添加或移动设备时，网络能够自动发现拓扑变化，并自动调整通信路由，以获取最有效的传输路径。

五大优势

快速部署和易于安装

安装Mesh节点非常简单，将设备从包装盒里取出来，接上电源就行了。由于极大地简化了安装，用户可以很容易增加新的节点来扩大无线网络的复盖范围和网络容量。在无线Mesh网络中，不是每个Mesh节点都需要有线电缆连接，这是它与有线AP最大的不同。

Mesh的设计目标就是将有线设备和有线AP的数量降至最低，因此大大降低了总拥有成本和安装时间，仅这一点带来的成本节省就是非常可观的。无线Mesh网络的配置和其他网管功能与传统的WLAN相同，用户使用WLAN的经验可以很容易应用到Mesh网络上。

非视距传输

利用无线Mesh技术可以很容易实现NLOS配置，因此在室外和公共场所有着广泛的应用前景。与发射台有直接视距的用户先接收无线信号，然后再将接收到的信号转发给非直接视距的用户。按照这种方式，信号能够自动选择最佳路径不断从一个用户跳转到另一个用户，并最终到达无直接视距的目标用户。这样，具有直接视距的用户实际上为没有直接视距的邻近用户提供了无线宽带访问功能。无线Mesh网络能够非视距传输的特性大大扩展了无线宽带的应用领域和复盖范围。

健壮性

实现网络健壮性通常的方法是使用多路由器来传输数据。如果某个路由器发生故障，信息由其他路由器通过备用路径传送。E-mail就是这样一个例子，邮件信息被分成若干数据包，然后经多个路由器通过Internet发送，最后再组装成到达用户收件箱里的信息。

Mesh网络比单跳网络更加健壮，因为它不依赖于某一个单一节点的性能。在单跳网络中，如果某一个节点出现故障，整个网络也就随之瘫痪。而在Mesh网络结构中，由于每个节点都有一条或几条传送数据的路径。如果最近的节点出现故障或者受到干扰，数据包将自动路由到备用路径继续进行传输，整个网络的运行不会受到影响。

结构灵活

在单跳网络中，设备必须共享AP。如果几个设备要同时访问网络，就可能产生通信拥塞并导致系统的运行速度降低。而在多跳网络中，设备可以通过不同的节点同时连接到网络，因此不会导致系统性能的降低。

Mesh网络还提供了更大的冗馀机制和通信负载平衡功能。在无线Mesh网络中，每个设备都有多个传输路径可用，网络可以根据每个节点的通信负载情况动态地分配通信路由，从而有效地避免了节点的通信拥塞。而目前单跳网络并不能动态地处理通信干扰和接入点的超载问题。

高带宽

无线通信的物理特性决定了通信传输的距离越短就越容易获得高带宽，因为随着无线传输距离的增加，各种干扰和其他导致数据丢失的因素随之增加。因此选择经多个短跳来传输数据将是获得更高网络带宽的一种有效方法，而这正是Mesh网络的优势所在。

在Mesh网络中，一个节点不仅能传送和接收信息，还能充当路由器对其附近节点转发信息，随着更多节点的相互连接和可能的路径数量的增加，总的带宽也大大增加。

此外，因为每个短跳的传输距离短，传输数据所需要的功率也较小。既然多跳网络通常使用较低功率将数据传输到邻近的节点，节点之间的无线信号干扰也较小，网络的信道质量和信道利用效率大大提高，因而能够实现更高的网络容量。比如在高密度的城市网络环境中，Mesh网络能够减少使用无线网络的相邻用户的相互干扰，大大提高信道的利用效率。

结构

无线Mesh网络是一种与传统的无线网络完全不同的网络。传统的无线接入技术中，主要采用点到点或者点到多点的拓扑结构。这种拓扑结构中一般都存在一个中心节点，例如移动通信系统中的基站、802.11无线局域网(WLAN)中的接入点(AP)等等。

中心节点与各个无线终端通过单跳无线链路相连，控制各无线终端对无线网络的访问；同时，又通过有线链路与有线骨干网相连，提供到骨干网的连接。而在无线Mesh网络中，采用网状Mesh拓扑结构，是一种多点到多点网络拓扑结构。在这种Mesh网络结构中，各网络节点通过相邻其他网络节点，以无线多跳方式相连。

在WMN中包括两种类型的节点：无线Mesh路由器和无线Mesh用户端。WMN的系统结构根据节点功能的不同分为3类：骨干网Mesh结构、客户端Mesh结构、混合结构。

骨干网Mesh结构是由Mesh路由器网状互连形成的，无线Mesh骨干网再通过其中的Mesh路由器与外部网络相连。Mesh路由器除了具有传统的无线路由器的网关、中继功能外，还具有支持Mesh网络互连的路由功能，可以通过无线多跳通信，以低得多的发射功率获得同样的无线复盖范围。

客户端Mesh结构是由Mesh用户端之间互连构成一个小型对等通信网络，在用户设备间提供点到点的服务。Mesh网用户终端可以是手提电脑、手机、PDA等装有无线网卡、天线的用户设备。这种结构实际上就是一个Ad hoc网络，可以在没有或不便使用现有的网络基础设施的情况下提供一种通信支撑。

Mesh客户端可以通过Mesh路由器接入骨干Mesh网络形成Mesh网络的混合结构，如图1所示，其中虚线和实线分别表示无线和有线连接。这种结构提供与其他一些网络结构的连接，增强了连接性，扩大了复盖范围。

标准

在网络中，无线网络的种类很多，那么这里我们就来介绍一下无线Mesh网络标准的相关内容。首先我们会根据几个无线网络的类型进行一下比较，之后对于无线Mesh网络标准的相关内容再来详细了解下。

IEEE802.16是技术标准的制定者，WIMAX是技术和产业链的推动者，它们的关系与WiFi和802.11的关系相类似，二者的工作范围和组织形式不同，但有着非常紧密的联系与合作，WiMAX为IEEE一致性标准做出了重要的贡献，并随着802.16标准化的发展，WIMAX也在逐步地推进一致性测试工作。

802.16可以支持10~66GHz的视距传播频段，以及11GHz以下的非视距传播频段。根据不同频段的传播特性，其应用也有所不同。对于10~66GHz的视距传播频段，由于终端需要有室外天线，其应用主要是为中小企业提供Backhaul的无线传输。

对于11GHz以下的非视距传播频段，由于能够实现室内复盖，其应用将主要集中在为个人用户提供宽带数据业务。除此之外，802.16还可以实现企业WiFi热点区域的后端传输功能，以及LAN局域网互联、数据专线、窄带业务和基站互联等。家庭的客厅里大人需要用电脑处理公务，而孩子和家人则想用电脑看动画片或电影;会议室里面只有一台控制电脑，一方面需要用电脑播放企业宣传片，另外一方面还要用电脑处理一些文件。有了SmartAir的多任务模式，一切都可以轻松完成。

只要切换一下投影模式到拓展模式，客厅或者会议室的大屏幕液晶(或高清投影机)上就可以播放广告片或者电影大片了，而自己却可以在电脑上工作，互不影响。

相比其它移动通信系统，802.16系统具有较高的频谱利用率和传输速率，因而它适合提供宽带上网和移动视频业务。与其它有线接入手段（如xDSL，Cable，光纤接入等）相比，802.16宽带无线接入具有部署速度更快，扩展能力更强，灵活性更高的优点。对于人口密度较低及不便于铺设xDSL的地区，可以用802.16提供“无线DSL”服务，面向家庭和小企业范围应用。在中等规模企业楼宇内，802.16可以支持高速率连接，代替光纤接入。对于新兴的运营商，由于缺乏本地的有线接入资源，也可以选择802.16提供无线宽带接入，开展业务，开拓市场。