淺談無線Mesh網絡

孫智博

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淺談無線Mesh網絡

孫智博

中南大學信息科學與工程學院，湖南 長沙 410000

無線Mesh網絡（Wireless Mesh Network，WMN），又叫無線網狀網、無線網格網，是當今熱門的無線網絡技術之一。WMN的研究起源于Ad hoc網的發展，它與Ad hoc網的發展聯系密切。WMN結構可主要分為三類，其中混合 Mesh 網絡被相關領域專家認為是目前應用前景最好的Mesh結構。WMN也具有很多傳統網絡不具備的優勢，有著廣泛的應用前景。

無線Mesh網絡；寬帶無線接入；無線多跳網

1 無線Mesh網絡的起源

WMN的出現，主要是用戶應用需求不斷增長所催生的：（1）傳統的基于基站方案的無線通訊系統是通過無線網絡接入，來處理用戶移動業務問題，但是實際上卻無法適應業務量需求快速的增長；（2）移動蜂窩通信系統的出現和近年來的不斷發展，很大程度上緩解了用戶業務量與系統資源量之間的不匹配問題，但只適用于人口稠密的地區；（3）無線Mesh網的研究起源于Ad hoc網的發展，它與Ad hoc網的發展聯系密切。盡管Ad Hoc網絡技術一直在與移動蜂窩通信技術同時快速發展，但在很長時期內因為某些原因并沒有在民用通信領域范疇內進行推廣應用；（4）無線局域網能夠有效延伸因特網的服務范圍，但是在實現過程中，在很多地區的運用并沒有收到很好的成效，尤其是在技術上也無法實現像蜂窩網絡一樣的優越的信號服務范圍。[1]

為了可以實現無線通信中“無處不在”的服務目的，需要在基于移動Ad Hoc的網絡技術基礎上，繼續研發出一種完全適用于民用通信領域的無線多跳網絡技術，WMN技術應運而生。

2 無線Mesh網絡的結構

無線Mesh網絡中包含兩類節點：Mesh路由器和Mesh客戶端。無線Mesh路由器除了具有傳統無線路由器的功能外，還具有可以運行在Mesh網絡環境下的路由功能。為進一步提升Mesh網絡的易擴展性，Mesh路由器通常有多個無線接口，這些接口使用相同或者不同的無線訪問技術。Mesh客戶端一般只有一個無線接口，也具備構成Mesh網絡的必要功能，因此也可以像路由器一樣工作，但是它不具有網關或者網橋的功能。

可將無線Mesh網絡分為三類：客戶端Mesh網絡、主干Mesh網絡以及混合Mesh網絡。[2]

客戶端Mesh網絡提供了一種對等網絡，其中的節點僅包括具備Mesh路由性能的增強型Mesh客戶端，因此在這種網絡中不需要Mesh路由器。客戶端Mesh網絡中，節點能夠任意挪動，并且網絡的拓撲結構是動態變換的。數據包是通過多個節點一跳一跳轉發到目的節點。

主干Mesh網絡結構是由Mesh路由器組成，是一個可以實現自配置和自愈強大功能的網絡。這樣的結構能夠降低系統建設成本，同時也提高了網絡可靠性和健壯性。通過Mesh路由器的網關功能與因特網相連，并為Mesh客戶端提供寬帶網絡接入服務。這種網絡結構下，經過運用包含IEEE 802.11在內的多種協議，來完成網絡中的數據傳輸。一般Mesh客戶端和已有的無線網絡能夠通過Mesh路由器接入到更高層Mesh結構的網絡中，經過路由選擇及管理控制等功能為移動終端選擇與其他網絡通信的最佳途徑。

在混合Mesh結構中，Mesh客戶端能夠直接通過Mesh路由器接入Mesh網絡，也可以經過其他Mesh客戶端，通過多跳接入Mesh網絡。這種方式提供了與另外一些網絡結構之間的連接，如因特網、無線局域網、WiMAX、移動蜂窩網和傳感器網絡。相比前幾種結構，混合Mesh網絡被相關領域專家認為是目前應用前景最好的Mesh結構。

3 無線Mesh網絡的特點

WMN是一種近年來才發展起來的先進的網絡結構，引起了包括運營商、設備廠家在內的很多部門的通信技術人員的普遍注意。因為它本身具有低廉的成本、高速的傳輸速度、廣泛的運用范圍、方便的維護工作等特點，這就使得無線Mesh網絡可能成為未來通信發展的新方向。（1）相比現在我們常見的Wi-Fi技術，它主要運用了單點網狀拓撲結構，覆蓋范圍僅局限在熱點單跳范圍內。而采用了Mesh網絡結構后，單跳變為多跳，覆蓋的范圍得到很大的擴展；（2）組建網絡的方式變得更加靈活，維護工作也變得非常方便；（3）它還能夠大大提高了網絡的組建效率，因為這種網絡的組網快捷方便，只需要在選定的地方加入專用Mesh路由器即可將已有的設備與新設備相連接，從而構成無線網絡；（4）在節約成本方面，一般來說，無線網絡的投資運營所冒風險相對傳統的網絡技術來說很小，投入的技術成本也相對很低；并且無線網絡通信技術可以進行無限的擴展；（5）無線Mesh網絡可以自組織、自愈、自均衡，健壯性和可靠性相比傳統的無線網絡增強不少，還提供了可以保障系統正常運行的冗余策略和通信負載平衡功能。（6）更加強勁的兼容能力，可以與現有的其余種類的無線網絡兼容，并且可以進行協調工作。例如，基于802.11協議的無線Mesh網絡可以兼容其他運行802.11協議的無線設備，這些Mesh網絡也可以同WiMAX、蜂窩網絡等進行協調工作。

4 無線Mesh網絡的應用

（1）隨著蜂窩通信網的發展，足以支撐大多數安全性要求不那么嚴格的網絡傳輸中，因此，無線Mesh網絡可以更多地應用于復雜環境下應急網絡的搭建，以及各種專用、私有的網絡之中（例如各種視頻監控網絡、統計數據網絡等等）。

（2）無線Mesh網絡在城市的特定區域，家庭房間內，企業以及公共場所等諸多領域具有廣泛的應用前景。無線Mesh網絡可以和多種寬帶無線接入技術，如WLAN、3G、4G等移動技術相結合，組成一個含有多跳無線鏈路的無線網狀網。

總而言之，無線Mesh網絡正處在不斷發展階段，我們有必要去關注這種技術的發展和應用，把握住技術進步的機遇，不斷充實自己，跟上時代的步伐。

[1]秦裕斌，陳建華，黃曉.無線Mesh網絡技術及其應用[J].通信技術，2009，42（12）：144-146.

[2]何明，裘杭萍，肖登海，等.新一代無線Mesh網絡[J].電信科學，2009，25（1）：62-65.

Talking about Wireless Mesh Network

Sun Zhibo

College of information science and engineering, Central South University, Hunan Changsha 410000

Wireless Mesh Network (WMN) is one of the popular wireless networking technologies. WMN research originated in the development of Ad hoc network. It is closely associated with the development of Ad hoc network. WMN’s structure can be divided into three main classes .And experts in related fields said that Hybrid Mesh network has the best prospect. WMN also has wide range of applications and a lot of advantages that traditional networks do not have.

Wireless Mesh Network、Broadband Wireless Access、Ad hoc networks

TN929.5

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1009-6434(2016)6-0043-02