第9章_无线Mesh网络要点
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？网络拓扑结构
第9章 无线Mesh网络
主讲：林科
Baidu Nhomakorabea
内容提要
概述 无线Mesh网络的结构 无线Mesh网络MAC协议 无线Mesh网络路由协议 无线Mesh网络的应用模式
9.1 概述
无线Mesh网络(WMN，Wireless Mesh Network，又称无线网状网、无线网格网等) 和无线传感器网络一样，也是一种应用性的 网络技术，主要是以前面几章介绍的各种网 络技术为基础的，特别是和移动Ad Hoc网络 技术有着非常密切的联系。
WMN结构示意图
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。 当任意两个节点之间的一条链路失效后，路由器会经由 一个或多个别的路由器找到一条替代路径。 Internet就是一个Mesh网络的典型例子。
实现无线Mesh的几种方案
无线mesh网络具有诸多优于其它类型无线部署的优势。这 些优势主要集中在降低网络关键环节的成本——安装、维护 以及运行维护等方面。以某些情况下，由于网络拓扑结构、 缺少有线基础设施、或者是在客户室内或室外位置布线成本 高等原因，无线mesh网络成为部署网络基础设施的唯一可 行方案。 无线Mesh的方案有很多种，但是大部分的方案都来源于最 初的无线分布式系统（Wireless Distribution System, WDS）概念。WDS是一种使用无线桥接和无线repeating的 无线AP模式，无线桥接也就是只能在AP之间进行通讯，AP 不接受无线客户端的访问；而无线repeating既允许AP之间 互相通讯，也允许AP与无线客户端进行通讯。
无线Mesh网络：
基于移动Ad Hoc网络的技术基础开发的一种完全 适用于民用通信的无线多跳网络技术，以实现无线通 信中无处不在的通信目标。 无线Mesh网络的核心指导思想是让网络中的每 个节点都可以发送和接收信号，传统的WLAN一直存 在的可伸缩性低和健壮性差等诸多问题由此迎刃而解。 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，是一种与传统的无线网 络完全不同的网络。
传统基站方案的无线通信系统
即使两个节 点实际上就 是互相挨着， 它们也必须 通过接入点 才能进行通 信。
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。
WMN技术应运而生 802.11 宽带无线网络接入已经渐渐的普及开来。现在的 802.11x 技术很好地支持了单中心节点（比如单AP（Access Point））方式的部署（比如家庭使用，小型的公司和孤立的 热点），但是还不能很好的支持多中心节点部署的情况（比如 大型的企业，校园等）。传统的解决办法是把所有的AP 直接 连接到一个Internet 的网关上去（每一个AP 都用有线和主干 网络相连），这样部署无线网络的花费将会随着网络规模的增 加而大幅增加。 为了能够实现无线通信中无处不在的通信目标，需要基 于移动Ad Hoc网络的技术基础，开发出一种完全适用于民用 通信的无线多跳网络技术，WMN技术就随着这一需求而出现。 通过无线把各个AP 连接成一个多跳的网中网（Mesh network)，然后由一个核心AP 接入有线网络（该AP 称为 Super Joint）。这样一个AP-AP 的Mesh network结构需要 对现在的网络路由协议进行改进。
实现无线Mesh的几种方案
1、单频方案——所有信息都在同一信道上 单频模式是无线mesh最脆弱的方案。接入点仅使用一个信道， 此信道由无线客户端和回程流量（在AP之间转发）共享。当更 多的AP加入到网络中的时候，用于回程流量的带宽将会占据越 来越高的比例，仅仅留很少一部分容量给无线客户端。此现象的 原因是由于无线是一个共享的媒质。 本方案的AP不能同时发送和接收数据。而且在其覆盖范围内另 一个AP正在传输的时候，该AP也不能发送数据。这种对可用共 享带宽的竞争是基于类似以太网的无线冲突避免原则 (CSMA/CA)。简单计算一下就会发现，在单频方案中每个无线 客户端只能获得很有限的吞吐量。 举例来说，假设你有5个AP，每个AP有20个无线客户端与之相 连，所有的AP和客户端共享同一个802.11b信道（5Mbps）， 这样等价于每个用户只能获得少于50Kbps的吞吐量——比拨号 连接还要慢。
9.1.1 无线Mesh网络的起源
传统的基于基站方案的无线通信系统是通过“最后一公里” 的无线接入，无法适应业务需求的增长 。 蜂窝移动通信系统的出现，大大缓解了用户业务与系统资源 之间的矛盾。但只适用于人口稠密、有永久用户业务需求的 地区。 移动Ad Hoc网络技术一直在悄悄地与蜂窝移动通信技术平行 发展；但在相当长的一段时期内并没有在民用通信领域得到 很好的应用。 无线局域网有效延伸了因特网的覆盖范围，但是商业化进程 在很多地区并不成功。技术上也无法做到像蜂窝网络一样无 处不在的信号覆盖。
实现无线Mesh的几种方案
2、双频方案——回程共享 在双频方案中，一个频道专门用来连接无线客户端，而另一个频 道专门用来进行无线回程传输——回程信道同时由ingress和 egress流量共享。这意味着什么呢？无线客户端流量将得到一 些的改善，但是全网的性能仍然由于回程的瓶颈问题而不理想。 3、多频方案——结构化的无线mesh 在多频（或者称作结构化mesh）方案中，每个网络节点至少使 用三个频道的专用无线链路接口，其中一个频道用于客户端的流 量，第二个频道用于ingress无线回程流量，第三个频道用于 egress无线回程流量。这个无线mesh网络的方案与单频或双频 方案相比提供了很好的性能。因为每个链路都工作在独立的信道 上，专用的回程链路可以同时发送和接收数据。
第9章 无线Mesh网络
主讲：林科
Baidu Nhomakorabea
内容提要
概述 无线Mesh网络的结构 无线Mesh网络MAC协议 无线Mesh网络路由协议 无线Mesh网络的应用模式
9.1 概述
无线Mesh网络(WMN，Wireless Mesh Network，又称无线网状网、无线网格网等) 和无线传感器网络一样，也是一种应用性的 网络技术，主要是以前面几章介绍的各种网 络技术为基础的，特别是和移动Ad Hoc网络 技术有着非常密切的联系。
WMN结构示意图
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。 当任意两个节点之间的一条链路失效后，路由器会经由 一个或多个别的路由器找到一条替代路径。 Internet就是一个Mesh网络的典型例子。
实现无线Mesh的几种方案
无线mesh网络具有诸多优于其它类型无线部署的优势。这 些优势主要集中在降低网络关键环节的成本——安装、维护 以及运行维护等方面。以某些情况下，由于网络拓扑结构、 缺少有线基础设施、或者是在客户室内或室外位置布线成本 高等原因，无线mesh网络成为部署网络基础设施的唯一可 行方案。 无线Mesh的方案有很多种，但是大部分的方案都来源于最 初的无线分布式系统（Wireless Distribution System, WDS）概念。WDS是一种使用无线桥接和无线repeating的 无线AP模式，无线桥接也就是只能在AP之间进行通讯，AP 不接受无线客户端的访问；而无线repeating既允许AP之间 互相通讯，也允许AP与无线客户端进行通讯。
无线Mesh网络：
基于移动Ad Hoc网络的技术基础开发的一种完全 适用于民用通信的无线多跳网络技术，以实现无线通 信中无处不在的通信目标。 无线Mesh网络的核心指导思想是让网络中的每 个节点都可以发送和接收信号，传统的WLAN一直存 在的可伸缩性低和健壮性差等诸多问题由此迎刃而解。 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，是一种与传统的无线网 络完全不同的网络。
传统基站方案的无线通信系统
即使两个节 点实际上就 是互相挨着， 它们也必须 通过接入点 才能进行通 信。
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。
WMN技术应运而生 802.11 宽带无线网络接入已经渐渐的普及开来。现在的 802.11x 技术很好地支持了单中心节点（比如单AP（Access Point））方式的部署（比如家庭使用，小型的公司和孤立的 热点），但是还不能很好的支持多中心节点部署的情况（比如 大型的企业，校园等）。传统的解决办法是把所有的AP 直接 连接到一个Internet 的网关上去（每一个AP 都用有线和主干 网络相连），这样部署无线网络的花费将会随着网络规模的增 加而大幅增加。 为了能够实现无线通信中无处不在的通信目标，需要基 于移动Ad Hoc网络的技术基础，开发出一种完全适用于民用 通信的无线多跳网络技术，WMN技术就随着这一需求而出现。 通过无线把各个AP 连接成一个多跳的网中网（Mesh network)，然后由一个核心AP 接入有线网络（该AP 称为 Super Joint）。这样一个AP-AP 的Mesh network结构需要 对现在的网络路由协议进行改进。
实现无线Mesh的几种方案
1、单频方案——所有信息都在同一信道上 单频模式是无线mesh最脆弱的方案。接入点仅使用一个信道， 此信道由无线客户端和回程流量（在AP之间转发）共享。当更 多的AP加入到网络中的时候，用于回程流量的带宽将会占据越 来越高的比例，仅仅留很少一部分容量给无线客户端。此现象的 原因是由于无线是一个共享的媒质。 本方案的AP不能同时发送和接收数据。而且在其覆盖范围内另 一个AP正在传输的时候，该AP也不能发送数据。这种对可用共 享带宽的竞争是基于类似以太网的无线冲突避免原则 (CSMA/CA)。简单计算一下就会发现，在单频方案中每个无线 客户端只能获得很有限的吞吐量。 举例来说，假设你有5个AP，每个AP有20个无线客户端与之相 连，所有的AP和客户端共享同一个802.11b信道（5Mbps）， 这样等价于每个用户只能获得少于50Kbps的吞吐量——比拨号 连接还要慢。
9.1.1 无线Mesh网络的起源
传统的基于基站方案的无线通信系统是通过“最后一公里” 的无线接入，无法适应业务需求的增长 。 蜂窝移动通信系统的出现，大大缓解了用户业务与系统资源 之间的矛盾。但只适用于人口稠密、有永久用户业务需求的 地区。 移动Ad Hoc网络技术一直在悄悄地与蜂窝移动通信技术平行 发展；但在相当长的一段时期内并没有在民用通信领域得到 很好的应用。 无线局域网有效延伸了因特网的覆盖范围，但是商业化进程 在很多地区并不成功。技术上也无法做到像蜂窝网络一样无 处不在的信号覆盖。
实现无线Mesh的几种方案
2、双频方案——回程共享 在双频方案中，一个频道专门用来连接无线客户端，而另一个频 道专门用来进行无线回程传输——回程信道同时由ingress和 egress流量共享。这意味着什么呢？无线客户端流量将得到一 些的改善，但是全网的性能仍然由于回程的瓶颈问题而不理想。 3、多频方案——结构化的无线mesh 在多频（或者称作结构化mesh）方案中，每个网络节点至少使 用三个频道的专用无线链路接口，其中一个频道用于客户端的流 量，第二个频道用于ingress无线回程流量，第三个频道用于 egress无线回程流量。这个无线mesh网络的方案与单频或双频 方案相比提供了很好的性能。因为每个链路都工作在独立的信道 上，专用的回程链路可以同时发送和接收数据。