无线mesh网络简介

无线mesh网络，由mesh routers（路由器）和mesh clients（客户端）组成，其中mesh routers构成骨干网络，并和有线的internet网相连接，负责为mesh clients提供多跳的无线internet连接。

无线Mesh网络（无线网状网络）也称为“多跳（multi-hop）”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。

　　在传统的无线局域网(WLAN)中，每个客户端均通过一条与AP相连的无线链路来访问网络，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 供的冗余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。

　　与传统的WLAN相比，无线Mesh网络具有几个无可比拟的优势：

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覆盖范围和网络容量。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。

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覆盖范围。

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。

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余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。

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。

　　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覆盖范围。

　　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，扩大了覆盖范围。