新一代無線Mesh接入技術(shù)介紹及其應(yīng)用說明

無線Mesh接入技術(shù)作為新一代的無線局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，Mesh網(wǎng)絡(luò)逐步成為企業(yè)界和消費(fèi)者矚目的焦點(diǎn)。

"Mesh"這個(gè)詞原來的意思就是指所有的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)(AP)才能進(jìn)行無線連接。這樣，即使兩個(gè)802.11b的節(jié)點(diǎn)互相挨著，它們也必須通過接入點(diǎn)才能進(jìn)行通信。而在無線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(gè)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(jìn)行相互通信的話，必須首先訪問一個(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)。而在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無線設(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由于流量過大而導(dǎo)致?lián)砣�的話，那么�?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(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(diǎn)

由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無線AP構(gòu)成，AP均采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式通過無線中繼鏈路互聯(lián)，將傳統(tǒng)WLAN中的無線"熱點(diǎn)"擴(kuò)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(dòng)配置和集中管理能力，簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理維護(hù)。

自愈合。無線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)能夠避開障礙物的干擾，使信號(hào)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(gè)技術(shù)優(yōu)勢。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，可廣泛地兼容無線客戶終端。

除此之外，無線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(huì)(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(kuò)大科技重復(fù)運(yùn)用與相容性。

Wi-Mesh聯(lián)盟成員來自各個(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(huì)(IEEE)的802.11任務(wù)小組(TGs)會(huì)議，成功提報(bào)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(jì)目的，是針對(duì)未來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(gè)無可比擬的優(yōu)勢：　

(1)快速部署和易于安裝。

安裝Mesh節(jié)點(diǎn)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(diǎn)來擴(kuò)大無線網(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(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(kuò)展了無線寬帶的應(yīng)用領(lǐng)域和覆蓋范圍�！�

(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�不依賴于某一個(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�！�Mesh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(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�的�?jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間的無線信號(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(gè)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(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(gè)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(diǎn)進(jìn)行多跳轉(zhuǎn)發(fā)，每一跳至少都會(huì)帶來一些延遲，隨著無線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(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，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的多跳機(jī)制決定了用戶通信要經(jīng)過更多的節(jié)點(diǎn)。而數(shù)據(jù)通信經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)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(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(gè)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(shí)也可為無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商(WISP)減少70%~75%的營運(yùn)、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(dòng)時(shí)，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(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線網(wǎng)絡(luò)。家庭式無線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和更大的覆蓋范圍。Mesh技術(shù)應(yīng)用家庭環(huán)境中的另外一個(gè)關(guān)鍵好處是它能夠支持帶寬高度集中的應(yīng)用，如高清晰度視頻等。　

2．企業(yè)　

目前，企業(yè)的無線通信系統(tǒng)大都采用傳統(tǒng)的蜂窩電話式無線鏈路，為用戶提供點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)則不同，它允許網(wǎng)絡(luò)用戶共享帶寬，消除了目前單跳網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，并且能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的動(dòng)態(tài)平衡。在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中增加或調(diào)整AP也比有線AP更容易、配置更靈活、安裝和使用成本更低。尤其是對(duì)于那些需要經(jīng)常移動(dòng)接入點(diǎn)的企業(yè)，無線Mesh技術(shù)的多跳結(jié)構(gòu)和配置靈活將非常有利于網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級(jí)�！�

3．學(xué)�！�

校園無線網(wǎng)絡(luò)與大型企業(yè)非常類似，但也有自己的不同特點(diǎn)。一是校園WLAN的規(guī)模巨大，不僅地域范圍大，用戶多，而且通信量也大，因?yàn)榕c一般企業(yè)用戶相比學(xué)生會(huì)更多地使用多媒體；二是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的要求高，網(wǎng)絡(luò)必須能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)、室外、禮堂、宿舍、圖書館、公共場所等之間的無縫漫游；三是負(fù)載平衡非常重要，由于學(xué)生經(jīng)常要集中活動(dòng)，當(dāng)學(xué)生同時(shí)在某個(gè)位置使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)就可能發(fā)生通信擁塞現(xiàn)象�！�

解決這些問題的傳統(tǒng)作法是在室內(nèi)高密度地安裝AP，而在室外安裝的AP數(shù)量則很少。但由于校園網(wǎng)的用戶需求變化較大，有可能經(jīng)常需要增加新的AP或調(diào)整AP的部署位置，這會(huì)帶來很大的成本增加。而使用Mesh方式組網(wǎng)，不僅易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)升級(jí)和調(diào)整，而且能夠?qū)崿F(xiàn)室外和室內(nèi)之間的無縫漫游。

4．醫(yī)院　

Mesh還為像醫(yī)院這樣的公共場所提供了一種理想的聯(lián)網(wǎng)方案。由于醫(yī)院建筑物的構(gòu)造密集而又復(fù)雜，一些區(qū)域還要防止電磁輻射，因此是安裝無線網(wǎng)絡(luò)難度最大的領(lǐng)域之一。醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)主要的特點(diǎn)。一是布線比較困難：在傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式中，需要在建筑物上穿墻鑿洞才能布線，這顯然不利于網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的變化。二是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的健壯性要求很高：　

如果醫(yī)院里有重要的活動(dòng)（如手術(shù)），網(wǎng)絡(luò)任何可能的故障都將會(huì)帶來災(zāi)難性的后果�！�

采用無線Mesh組網(wǎng)則是解決這些問題的理想方案。如果要對(duì)醫(yī)院無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行調(diào)整，只需要移動(dòng)現(xiàn)有的Mesh節(jié)點(diǎn)的位置或安裝新的Mesh節(jié)點(diǎn)就可以了，過程非常簡單，安裝新的Mesh節(jié)點(diǎn)也非常方便。而無線Mesh的健壯性和高帶寬也使它更適合于在醫(yī)院中部署。

5．旅游休閑場所　

Mesh非常適合于在那些地理位置偏遠(yuǎn)布線困難或經(jīng)濟(jì)上不合算，而又需要為用戶提供寬帶無線Internet訪問的地方，如旅游場所、度假村、汽車旅館等。Mesh能夠以最低的成本為這些場所提供寬帶服務(wù)�！�

6．快速部署和臨時(shí)安裝　

對(duì)于那些需要快速部署或臨時(shí)安裝的地方，如展覽會(huì)、交易會(huì)、災(zāi)難救援等，Mesh網(wǎng)絡(luò)無疑是最經(jīng)濟(jì)有效的組網(wǎng)方法。比如，如果需要臨時(shí)在某個(gè)地方開幾天會(huì)議或辦幾天展覽，使用Mesh技術(shù)來組網(wǎng)可以將成本降到最低。