新一代無線Mesh接入技術

　　 

    Mesh網絡技術原是一項軍方技術，隨著人們對802.11a、802.11b和802.11g等WLAN技術了解的深人，如何突破WLAN的傳統"熱點"結構，提供大面積無錢"熱區"授蓋和真正平滑漫游能力？

無線Mesh接入技術作為新一代的無線局域網技術應運而生，Mesh網絡逐步成為企業界和消費者矚目的焦點。

    "Mesh"這個詞原來的意思就是指所有的節點都互相連接，無線Mesh網絡是一種與傳統的無線網絡完全不同的網絡。傳統的無線網絡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(網狀)網絡中，每個節點都可以與一個或者多個對等節點進行直接通信。

    什么是無線Mesh網絡？　

    無線Mesh網絡（無線網狀網絡）也稱為“多跳（multi-hop）”網絡，它是一種與傳統無線網絡完全不同的新型無線網絡技術?！?/P>

    在傳統的無線局域網(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絡，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號，每個節點都可以與一個或者多個對等節點進行直接通信?！?/P>

    這種結構的最大好處在于：如果最近的AP由于流量過大而導致擁塞的話，那么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?！?/P>

    無線Mesh網絡是一種新型的無線網絡架構，它的核心指導思想是讓網絡中的每個節點都可以發送和接收信號，傳統的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技術的出現，代表著無線網絡技術的又一大跨越，有極為廣闊的應用前景。

    無線Mesh是一種非常適合于覆蓋大面積開放區城(包括室外和室內)的無線區域網絡解決方案。

    無線Mesh網的特點

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

    自配置。無線Mesh網中AP具備自動配置和集中管理能力，簡化了網絡的管理維護。

    自愈合。無線Mesh網中AP具備白動發現和動態路由連接，消除單點故障對業務的影響，提供冗余路徑。

    高帶寬。將傳統WLAN的"熱點"覆蓋擴展為更大范圍的"熱區"覆蓋，消除原有的WLAN隨距離增加導致的帶寬下降。另外，采用Mesh結構的系統，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。

    高利用率：高利用率是Mesh網絡的另一個技術優勢。在單跳網絡中，一個固定的AP被多個設備共享使用，隨著網絡設備的增多，AP的通訊網絡可用率會大大下降。而在Mesh網絡中，由于每個節點都是AP，根本不會發生此類問題；一旦某個AP可用率下降，數據會自動重新選擇一個AP進行傳輸。

    兼容性。Mesh采用標準的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聯盟

    Wi-Mesh聯盟由具有相同理念的公司所組成，期許通過一套無線網狀區域網絡標準，使無線用戶不論使用哪一家廠商產品，都能享受無縫隙通訊的便利。Wi-Mesh聯盟提案是根據IEEE標準協會(IEEEStandards　Association)指導原則所研究發展，以現有和未來的802.11通訊協定為基礎，擴大科技重復運用與相容性。

    Wi-Mesh聯盟成員來自各個領域的業界領導者，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狀區域網絡(Mesh　WLAN)標準化，以推廣多種無線通訊設備與服務間的互連性。通過伙伴間廣泛技術合作，Wi-Mesh聯盟向美國電氣與電子工程師學會(IEEE)的802.11任務小組(TGs)會議，成功提報全球最新無線網狀區域網絡標準提案。

    Wi-Mesh聯盟提案的設計目的，是針對未來802.11n高產出規格進行擴充。此一策略將為全球現有Wi-Fi網絡基地提供支持，同時在現有指定的無線電頻道中擴展建置Wi-Fi網絡。

    最近，北電網絡(Nortel)也發布了Mesh網絡架構，并宣稱在今后它會和傳統電信網絡結合，形成互補的無縫漫游(Seamless　Roaming)網絡?！　?/P>

    Mesh網絡的五大優勢　

    與傳統的WLAN相比，無線Mesh網絡具有幾個無可比擬的優勢：　

    (1)快速部署和易于安裝。

    安裝Mesh節點非常簡單，將設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點來擴大無線網絡的覆蓋范圍和網絡容量。Mesh的設計目標就是將有線設備和有線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?？捎^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?！?/P>

    (2)非視距傳輸(NLOS)。

    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著廣泛的應用前景。與發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發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到另一個用戶，并最終到達無直接視距的目標用戶。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覆蓋范圍?！?/P>

    (3)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。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，整個網絡也就隨之癱瘓。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干擾，數據包將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?！?/P>

    (4)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，就可能產生通信擁塞并導致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，因此不會導致系統性能的降低?！esh網絡還提供了更大的冗余機制和通信負載平衡功能?！　?/P>

    (5)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，因為隨著無線傳輸距離的增加，各種干擾和其他導致數據丟失的因素隨之增加。因此選擇經多個短跳來傳輸數據將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?！?/P>

    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，隨著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?！?/P>

    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將數據傳輸到鄰近的節點，節點之間的無線信號干擾也較小，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干擾，大大提高信道的利用效率。

    Mesh網絡的不足　

    盡管無線Mesh聯網技術有著廣泛的應用前景，但也存在一些影響它廣泛部署的問題?！?/P>

    (1)互操作性。

    目前影響無線Mesh技術迅速普及的一個重要障礙就是互操作性，無線Mesh網絡現在還沒有一個統一的技術標準，用戶現在要么就只能使用某一個廠商的無線Mesh產品，要么面臨如何與各種不同類型的嵌入式無線設備接口的問題，這個問題目前是影響無線Mesh技術推廣使用最重要的原因。想徹底解決互操作性問題，最終還需要業界制定統一的無線Mesh技術標準。

    (2)通信延遲。

    既然在Mesh網絡中數據通過中間節點進行多跳轉發，每一跳至少都會帶來一些延遲，隨著無線Mesh網絡規模的擴大，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用，如話音或流媒體應用等，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節點以及合適的網絡協議?！　　?/P>

    (3)安全。

    與WLAN的單跳機制相比，無線Mesh網絡的多跳機制決定了用戶通信要經過更多的節點。而數據通信經過的節點越多，安全問題就越變得不容忽視。Inte.net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。盡管有線網絡中使用的各種端到端安全技術，如虛擬專用網（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網絡的安全是一個不容忽視的問題?！　　?/P>

    Mesh網絡的應用

    從本質上說，Mesh網絡是一種類似于點對點的無線網絡架構，這種架構可以大大減少網絡的基礎設施成本(例如AP，無線路由器數量)，同時也可為無線網絡服務供應商(WISP)減少70%~75%的營運、安裝成本。

    基于Mesh網絡的優勢，它還可以在不同異構的環境下提供多種服務；當用戶在高速移動時，或者在較大范圍的區域內可以通過3G或2.5G傳輸語音、數據；在局部的范圍內可通過WLAN提供寬帶網絡服務，例如視頻點播等。隨著Mesh網絡的進一步發展，它最終可在企業的辦公環境中將辦公室電話或者手機進行整合。

    Mesh網絡在家庭、企業和公共場所等諸多領域都具有廣闊的應用前景?！?/P>

    1．家庭　

    Mesh技術的一個重要用處就是用于建立家庭無線網絡。家庭式無線Mesh聯網可以連接臺式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備，而不需要復雜的布線和安裝過程。在家庭Mesh網絡中，各種家用電器既是網上的用戶，也作為網絡基礎設施的組成部分為其他設備提供接入服務。當家用電器增多時，這種組網方式可以提供更多的容量和更大的覆蓋范圍。Mesh技術應用家庭環境中的另外一個關鍵好處是它能夠支持帶寬高度集中的應用，如高清晰度視頻等?！?/P>

    2．企業　

    目前，企業的無線通信系統大都采用傳統的蜂窩電話式無線鏈路，為用戶提供點到點和點到多點傳輸。無線Mesh網絡則不同，它允許網絡用戶共享帶寬，消除了目前單跳網絡的瓶頸，并且能夠實現網絡負載的動態平衡。在無線Mesh網絡中增加或調整AP也比有線AP更容易、配置更靈活、安裝和使用成本更低。尤其是對于那些需要經常移動接入點的企業，無線Mesh技術的多跳結構和配置靈活將非常有利于網絡拓樸結構的調整和升級?！?/P>

    3．學?！?/P>

    校園無線網絡與大型企業非常類似，但也有自己的不同特點。一是校園WLAN的規模巨大，不僅地域范圍大，用戶多，而且通信量也大，因為與一般企業用戶相比學生會更多地使用多媒體；二是網絡覆蓋的要求高，網絡必須能夠實現室內、室外、禮堂、宿舍、圖書館、公共場所等之間的無縫漫游；三是負載平衡非常重要，由于學生經常要集中活動，當學生同時在某個位置使用網絡時就可能發生通信擁塞現象?！?/P>

    解決這些問題的傳統作法是在室內高密度地安裝AP，而在室外安裝的AP數量則很少。但由于校園網的用戶需求變化較大，有可能經常需要增加新的AP或調整AP的部署位置，這會帶來很大的成本增加。而使用Mesh方式組網，不僅易于實現網絡的結構升級和調整，而且能夠實現室外和室內之間的無縫漫游。

    4．醫院　

    Mesh還為像醫院這樣的公共場所提供了一種理想的聯網方案。由于醫院建筑物的構造密集而又復雜，一些區域還要防止電磁輻射，因此是安裝無線網絡難度最大的領域之一。醫院的網絡有兩個主要的特點。一是布線比較困難：在傳統的組網方式中，需要在建筑物上穿墻鑿洞才能布線，這顯然不利于網絡拓樸結構的變化。二是對網絡的健壯性要求很高：　

    如果醫院里有重要的活動（如手術），網絡任何可能的故障都將會帶來災難性的后果?！?/P>

    采用無線Mesh組網則是解決這些問題的理想方案。如果要對醫院無線網絡拓撲進行調整，只需要移動現有的Mesh節點的位置或安裝新的Mesh節點就可以了，過程非常簡單，安裝新的Mesh節點也非常方便。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布線困難或經濟上不合算，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?！?/P>

    6．快速部署和臨時安裝　

    對于那些需要快速部署或臨時安裝的地方，如展覽會、交易會、災難救援等，Mesh網絡無疑是最經濟有效的組網方法。比如，如果需要臨時在某個地方開幾天會議或辦幾天展覽，使用Mesh技術來組網可以將成本降到最低。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com