浅谈无线Mesh网络

孙智博



浅谈无线Mesh网络

孙智博

中南大学信息科学与工程学院，湖南 长沙 410000

无线Mesh网络（Wireless Mesh Network，WMN），又叫无线网状网、无线网格网，是当今热门的无线网络技术之一。WMN的研究起源于Ad hoc网的发展，它与Ad hoc网的发展联系密切。WMN结构可主要分为三类，其中混合 Mesh 网络被相关领域专家认为是目前应用前景最好的Mesh结构。WMN也具有很多传统网络不具备的优势，有着广泛的应用前景。

无线Mesh网络；宽带无线接入；无线多跳网

1 无线Mesh网络的起源

WMN的出现，主要是用户应用需求不断增长所催生的：（1）传统的基于基站方案的无线通讯系统是通过无线网络接入，来处理用户移动业务问题，但是实际上却无法适应业务量需求快速的增长；（2）移动蜂窝通信系统的出现和近年来的不断发展，很大程度上缓解了用户业务量与系统资源量之间的不匹配问题，但只适用于人口稠密的地区；（3）无线Mesh网的研究起源于Ad hoc网的发展，它与Ad hoc网的发展联系密切。尽管Ad Hoc网络技术一直在与移动蜂窝通信技术同时快速发展，但在很长时期内因为某些原因并没有在民用通信领域范畴内进行推广应用；（4）无线局域网能够有效延伸因特网的服务范围，但是在实现过程中，在很多地区的运用并没有收到很好的成效，尤其是在技术上也无法实现像蜂窝网络一样的优越的信号服务范围。[1]

为了可以实现无线通信中“无处不在”的服务目的，需要在基于移动Ad Hoc的网络技术基础上，继续研发出一种完全适用于民用通信领域的无线多跳网络技术，WMN技术应运而生。

2 无线Mesh网络的结构

无线Mesh网络中包含两类节点：Mesh路由器和Mesh客户端。无线Mesh路由器除了具有传统无线路由器的功能外，还具有可以运行在Mesh网络环境下的路由功能。为进一步提升Mesh网络的易扩展性，Mesh路由器通常有多个无线接口，这些接口使用相同或者不同的无线访问技术。Mesh客户端一般只有一个无线接口，也具备构成Mesh网络的必要功能，因此也可以像路由器一样工作，但是它不具有网关或者网桥的功能。

可将无线Mesh网络分为三类：客户端Mesh网络、主干Mesh网络以及混合Mesh网络。[2]

客户端Mesh网络提供了一种对等网络，其中的节点仅包括具备Mesh路由性能的增强型Mesh客户端，因此在这种网络中不需要Mesh路由器。客户端Mesh网络中，节点能够任意挪动，并且网络的拓扑结构是动态变换的。数据包是通过多个节点一跳一跳转发到目的节点。

主干Mesh网络结构是由Mesh路由器组成，是一个可以实现自配置和自愈强大功能的网络。这样的结构能够降低系统建设成本，同时也提高了网络可靠性和健壮性。通过Mesh路由器的网关功能与因特网相连，并为Mesh客户端提供宽带网络接入服务。这种网络结构下，经过运用包含IEEE 802.11在内的多种协议，来完成网络中的数据传输。一般Mesh客户端和已有的无线网络能够通过Mesh路由器接入到更高层Mesh结构的网络中，经过路由选择及管理控制等功能为移动终端选择与其他网络通信的最佳途径。

在混合Mesh结构中，Mesh客户端能够直接通过Mesh路由器接入Mesh网络，也可以经过其他Mesh客户端，通过多跳接入Mesh网络。这种方式提供了与另外一些网络结构之间的连接，如因特网、无线局域网、WiMAX、移动蜂窝网和传感器网络。相比前几种结构，混合Mesh网络被相关领域专家认为是目前应用前景最好的Mesh结构。

3 无线Mesh网络的特点

WMN是一种近年来才发展起来的先进的网络结构，引起了包括运营商、设备厂家在内的很多部门的通信技术人员的普遍注意。因为它本身具有低廉的成本、高速的传输速度、广泛的运用范围、方便的维护工作等特点，这就使得无线Mesh网络可能成为未来通信发展的新方向。（1）相比现在我们常见的Wi-Fi技术，它主要运用了单点网状拓扑结构，覆盖范围仅局限在热点单跳范围内。而采用了Mesh网络结构后，单跳变为多跳，覆盖的范围得到很大的扩展；（2）组建网络的方式变得更加灵活，维护工作也变得非常方便；（3）它还能够大大提高了网络的组建效率，因为这种网络的组网快捷方便，只需要在选定的地方加入专用Mesh路由器即可将已有的设备与新设备相连接，从而构成无线网络；（4）在节约成本方面，一般来说，无线网络的投资运营所冒风险相对传统的网络技术来说很小，投入的技术成本也相对很低；并且无线网络通信技术可以进行无限的扩展；（5）无线Mesh网络可以自组织、自愈、自均衡，健壮性和可靠性相比传统的无线网络增强不少，还提供了可以保障系统正常运行的冗余策略和通信负载平衡功能。（6）更加强劲的兼容能力，可以与现有的其余种类的无线网络兼容，并且可以进行协调工作。例如，基于802.11协议的无线Mesh网络可以兼容其他运行802.11协议的无线设备，这些Mesh网络也可以同WiMAX、蜂窝网络等进行协调工作。

4 无线Mesh网络的应用

（1）随着蜂窝通信网的发展，足以支撑大多数安全性要求不那么严格的网络传输中，因此，无线Mesh网络可以更多地应用于复杂环境下应急网络的搭建，以及各种专用、私有的网络之中（例如各种视频监控网络、统计数据网络等等）。

（2）无线Mesh网络在城市的特定区域，家庭房间内，企业以及公共场所等诸多领域具有广泛的应用前景。无线Mesh网络可以和多种宽带无线接入技术，如WLAN、3G、4G等移动技术相结合，组成一个含有多跳无线链路的无线网状网。

总而言之，无线Mesh网络正处在不断发展阶段，我们有必要去关注这种技术的发展和应用，把握住技术进步的机遇，不断充实自己，跟上时代的步伐。

[1]秦裕斌，陈建华，黄晓.无线Mesh网络技术及其应用[J].通信技术，2009，42（12）：144-146.

[2]何明，裘杭萍，肖登海，等.新一代无线Mesh网络[J].电信科学，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