无线MESH网络技术简介

Mesh技术介绍

Mesh技术

1、背景

2、无线mesh网络简介

3、无线mesh网络的定义

4、无线mesh基本原理及关键技术

5、无线mesh网络系统结构

6、无线mesh具有的优势及特点

7、无线mesh网络的应用及典型应用

1、背景

无线网状网是一种新型的无线宽带接入网络，它融合了无线局域网和ad hoc 网络的优势，扩大了无线局域网的覆盖范围，且具有ad hoc网的组网灵活性强、支持移动性、易于迅速展开、系统整体抗毁能力强的特点。是一种大容量、高速率、覆盖范围广的网络，成为宽带接入的一种有效手段。无线网状网极其广泛，可以应用于偏远地区的宽带接入、网络语音通讯，政府机构、学校、企事业单位的无线宽带接入，远程医疗、安全监控、交通监测、数字城市、军队战场通讯系统等各个方面。该技术被美国《telecommunications》杂志评选为2004年十大热门通信技术之一。过去几年来，无线网状网的研究在世界各地大量的展开研究，目前在国外已经逐步明确该技术进入实用的可行性试验阶段。国内的研究人员也对无线网状网进行了初步的研究，但远没有达到实用的地步，离世界先进水平还有很大的一段距离。我们通过多年实践，创建了一套成熟的、具有世界领先技术水平的无线网状网络系统。该技术已在深圳进入试验应用阶段。该技术的核心为自主创新，并与国内相关的单位签署了技术实施合作协议，并希望能把该技术服务国家。

2、无线mesh简介

无线Mesh属于以下一代Internet为中心的世界第四代计算机网络，被业界称为“无线网状网”或“无线网中网”，又称为无线局/区/城域网或无线城市网（小到覆盖一层楼、一栋楼或一个小区，大到覆盖一个城市），它融合了现有无线局域网和Adhoc网络的优势，是一个可广泛应用视频（电视、电影）、语音（V oIP）和数据（宽带接入）传输等的，新型的大容量、高速率、覆盖范围广、成本低廉、系统整体抗毁能力强的的无线宽带网络,线Mesh也被称为世界第三代通信，即整个地域或整个城市实现无线网状网通信，将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信，能够处理图像、音乐、视频流等多媒体，提供包括网页浏览、电话会议、移动视频、电子商务等多种信息服务。还可在没有覆盖有线IP 和有线电视的地方，通过卫星等接入部署，再扩展到整个地区。

Mesh技术，是WI-FI技术的延伸，是目前世界上负责互联网“最后一公里”的，无线局/区/城域网（无线城市网）关键及理想的无线传输技术。并被认为是4G核心技术的重要组成部分，代表IT技术发展的方向。属于世界新一代及我国大力支持发展范围的宽带网络、通信网络转型技术。

3、无线mesh网络的定义

无线mesh网络即“网状网”，无线Mesh网络是基于IP协议的无线宽带接入技术，它融合了WLAN和Adhoc网络的优势，支持多点对多点的网状结构，具有自组网、自修复、多跳级联、节点自我管理等智能优势以及移动宽带、无线定位等特点，是一种大容量、高速率、覆盖范围广的网络，成为宽带接入的一种有效手段。从某种意义上讲，Mesh网络更主要的是一种网络架构思想，主要功能体现在无中心、自组网、多级跳接和路由判断选择等。

无线Mesh技术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WLAN 中，每个客户端均通过一条与接入点（AP）相连的无线链路访问网络，用户若要进行相互通信，必须首先访问一个固定的AP，这种网络结构称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可同时作为路由器，网络中的每个节点都能发送和接收信号，每个节点都能与一个或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，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。

4、无线mesh基本原理及关键技术

4.1Msh网络基本原理

Mesh网络结构主要由Mesh AP、Root AP（根AP）及相关的认证、网管系统组成，如图1所示。其中，Mesh AP主要负责为终端和其他Mesh AP提供接入和回传服务，与传统网络的最大差别在于Mesh AP可以根据无线信道和干扰情况灵活选择最佳无线路由，最终通过不同的Mesh AP和有线接入点Root AP连接到因特网。有线接入点Root AP与Mesh AP的区别在于它一端提供无线接入，另一端提供了Mesh网络最终与有线因特网连接的桥梁，实际上在一个Mesh网络中可以同时存在多个Root AP以保证与外界网络的通信流量。

图1：Mesh组网结构示意图

4.2mesh关键技术分析

1) 自配置

无线Mesh网络中的AP（包括Mesh AP、Root AP，以下同）具备自动频点检测、配置以及集中管理能力，可简化网络的管理维护。

2) 自发现、自组织、自愈合技术

无线Mesh网中AP具备自动发现和动态路由连接功能，能够消除单点故障对业务的影响，提供冗余路径。在某条链路出现错误后可以自动通过其他AP

接入有线网络。针对有线接入点的Root AP，一旦其有线链路出现故障，也将自动关闭其无线链路，使得其他连接到该Root AP的节点可以自动选择其他有线点接入，保证网络的正常运行。

3) 路由优化

路由协议是无线Mesh网络最重要的技术之一。无线Mesh网络中的路由协议不能仅仅根据“最小跳数”来进行路由选择，而要综合考虑多种性能度量指标；其次，路由协议要提供网络容错性和健壮性支持，能够在无线链路失效时，迅速选择替代链路避免业务提供中断；第三，路由协议要能够利用流量工程技术，在多条路径间进行负载均衡，尽量最大限度利用系统资源；第四，路由协议要求能同时支持路由器和用户终端[。

4）Qos保证机制

随着各种不同类型的业务在Mesh网络上的应用，尤其是在Mesh跳数较多的情况下，需要保证各种业务的接入、时延、公平性等需求，同时还需协调Mesh接入网络中的Qos策略与有线网中的QoS策略互连时的一致性，从而为用户提供端到端的业务Qos保证。

5）Mesh安全

传统网络的安全隐患在多跳的Mesh网中将被进一步放大。目前Mesh 网络中的安全解决方案主要有两种，一种是采用了多层安全架构，对客户机提供WEP、WPA保护；对AP间的数据采用64/128 bit WEP或128bit AES加密；同时在网络层使用VPN来增强整体的安全性等。另一种方案是在AP间建立经过加密的IPSec隧道，以便安全地传送所有用户的数据业务、内部信令处理和管理信息，即所有数据在AP之间的传送都处于IPSec保护之下。

5、无线mesh网络系统结构

整个网络由无线接入点（AP）、无线路由器（WR）、终端用户/设备（CLIENT）组成。（如下图所示）

图Mesh网络结构图

一个AP能在几十至上百米的范围内连接多个WR，AP的主要作用是将无线网络接入核心网，其次要将各个与WR相连的无线客户端连接在一起，使装有无线网卡的终端设备能通过AP共享核心网的资源。智能接入点（IAP）是在AP的基础上增加了Adhoc路由选择功能。此外，AP/IAP还具有网管功能，实现对无线