无线Mesh网络简介

r囧r小猫 2022-06-10 13:07 467阅读 0赞

无线Mesh网络是一种近年来得到快速发展的无线宽带接入网络技术，其不需要基站等事先建设的基础设施，而是利用分布式思想构建动态自组织的无线多跳网络，让处于该网络覆盖范围内的用户在任何时间、任何地点都可以对互联网进行高速无线访问。  
\#\#无线Ad-hoc网络  
无线Mesh网络由无线Ad-hoc网络发展而来。Ad-hoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络，又称为多跳网（Multi-hop Network）、无基础设施网（Infrastructureless Network）或自组织网（Self-organizing Network），整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能动态地保持与其它节点的联系。移动 Ad-hoc 网络因其具有不依赖基础设施、高动态、多跳、易于组建等特点，已得到人们的普遍关注，尤其适用于某些特殊环境或应急通信中，如战场推进中的部队通信以及发生地震、水灾后的营救等场合，同时也可为已有的无线、有线网络提供多跳扩展。在这种网络中，由于终端无线覆盖范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其它节点进行分组转发，每一个节点同时是一个路由器，它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。如图1所示，节点N4若想要与N1之间进行通讯，虽然它们之间因为距离较远无法直接通讯，但可以通过中继节点N3、N2的转发进行通讯。

![无线Ad-hoc网络示意图][Ad-hoc]  
图 1 无线Ad-hoc网络示意图

\#\#无线mesh网络  
无线Mesh网络继承了无线Ad-hoc网络无中心、无基础设施、多跳、自组织的特点，并且发展出了新的架构以适应其主要目的——提供IP宽带接入。无线Mesh网络由Mesh路由器和Mesh客户端两种节点构成，其架构可以分为三种类型：  
\#\#\#\#**1) 骨干网架构（Infrastructure/Backbone WMNs）**  
骨干网架构由Mesh路由器组成，为客户端提供IP宽带接入，如图2所示。无线Mesh网络的骨干网可以用多种无线电技术来构造，其中也包括IEEE 802.11的相关技术。Mesh骨干网是一个可以进行自配置和自愈合的网络，通过Mesh路由器的网关功能与因特网相连，普通客户端和已有无线网络可以通过Mesh路由器的网关或中继功能接入无线Mesh骨干网络中。  
![无线Mesh网络骨干网架构示意图][Mesh]  
图2 无线Mesh网络骨干网架构示意图

\#\#\#\#**2) 客户端架构（Client WMNs）**  
客户端架构由Mesh客户端组成，在用户设备间提供点到点的无线服务，如图3所示，客户端组成一个能提供路由和配置功能的网络，支持用户的终端应用。由于组成网络的节点不需要具有网关或中继功能，所以不需要Mesh路由器，单独的客户端Mesh结构可以被看作是一个由客户端组成的无线Ad-hoc网络。  
![无线Mesh网络客户端架构示意图][Mesh 1]  
图3 无线Mesh网络客户端架构示意图

\#\#\#\#**3) 混合架构（Hybrid WMNs）**  
混合架构是上述两种架构的结合，如图4所示，Mesh客户端可以通过Mesh路由器实现对网络的访问，同时也可以与其他Mesh客户端组成一个Mesh网络。由Mesh路由器组成的骨干网为客户端提供了与其它一些网络结构的连接，如因特网、WLAN、WiMax、蜂窝和传感器网络等，同时在这种无线Mesh网络结构中，可以利用客户端的路由能力为无线Mesh网络增强连接性、扩大网络覆盖范围。  
![无线Mesh网络混合架构示意图][Mesh 2]  
图4 无线Mesh网络混合架构示意图

在混合架构下，无线Mesh网络具有如下特性：

*  支持ad hoc网络，并且具有自组织、自愈合的能力
 *  是一种无线多跳网络，但同时也有由Mesh路由器所组成的骨干网架构
 *  Mesh路由器较少移动并承担路由的主要职责，这样大大减轻了Mesh客户端以及其他非Mesh终端的压力
 *  对终端的移动性有较好的支持
 *  Mesh路由器兼容各种不同的网络，不论无线网络还是有线网络，因此可以提供多种网络的接入。
 *  对Mesh路由器和Mesh客户端的能量功耗限制时不同的
 *  无线Mesh网络并不是一个孤立的网络，其需要与其他无线网络协作。

[Ad-hoc]: /images/20220610/19687c5db84847bfb5b6d452f5b9b643.png
[Mesh]: /images/20220610/6a6c5e5779424edfa03536e384af2a32.png
[Mesh 1]: /images/20220610/81905b6dc89646c28709cb637cfe038d.png
[Mesh 2]: /images/20220610/42f8762d413d4abbac56510ff5b39ec5.png