无线Mesh网络的概念及关键技术

无线Mesh网络的概念及关键技术

来源：中国联通网站作者：出处：https://www.wendangku.net/doc/2c16737704.html, 2008-04-17 进入论坛

摘要：无线Mesh网络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，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，成为无线宽带接入的一种有效手段。文章简要介绍无线Mesh网络的概念和系统特性，详细阐述摩托罗拉Mesh技术的系统结构、频率配置和关键技术等。

0、引言

无线Mesh网络（WMN）技术曾是一项军事技术，战场上的移动网络需要很高的数据速率、很低的被检出概率和防止人为干扰的能力，而Mesh技术就具备了这些能力。随着人们对802.11a、802.11b和802.11g等局域网（LAN）技术了解的深入，Mesh技术才逐步成为企业界和消费者瞩目的焦点，并沿着不同的分支演进。

目前，业界讨论最多的“无线网状网”技术是一种灵活的广域无线局域网（WLAN）解决方案，它突破了Wi-Fi技术对每个接入点的有线连接要求，将多个接入点通过无线方式连接在一起，无需进行布线就可形成一个无线网络或“热区”，从而在室内和室外提供宽广的无线覆盖。目前，许多知名厂商（如摩托罗拉、思科、Strix、Tropos等）都已经有成熟产品问世，促进各个行业组织制订标准，以推进网状网技术的可操作性。

目前，基于Mesh技术的无线网络集成了健壮的安全性和全面的可管理性，可提供移动宽带和灵活的自组网通信，并拥有对局部区域可靠和安全的覆盖能力，已成为符合国际电联（ITU）公众保护及救灾（PPDR）业务要求的一项优秀解决方案。Mesh网络不仅有助于改善城市信息化的应用环境，而且对提升城市的综合服务能力也有十分明显的作用。

1、无线Mesh网络的概念

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Ad hoc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。

其实我们熟知的Internet就是一个Mesh网络的典型例子。当我们发送一份Email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，经过多次路由转发才到达用户的信箱。在转发过程中，路由器一般会选择效率最高的传输路径，以便使电子邮件能尽快到达用户的信箱。因此，无线Mesh网络可看作“Internet 的无线版”。

2、无线Mesh网络的特性

1）自组织

网络节点和授权最终用户可即时加入网络，扩展网络覆盖范围，并可连接至所有其他节点。

2）自愈

如果网络中的某台设备发生故障或从其拓扑位置上拆卸，网络会自动适应这种改变。既使发端与对端之间的连接涉及多台中继设备，网络也会找到从发端到对端

的新的路由。

3）多跳式

每个网络节点和用户端设备（无线通信单元）均能转发和路由发送至另一个对端的数据包，能选择并确定一个从发端到对端的最佳路由。

4）点对点网络

自组织网络通常由平等的网元构成，只要发端和对端的距离足够近，就能直接连接发端和对端。而不必通过中央管理节点。

3、无线Mesh网络的结构和实现模式

笔者参与了2007年在上海进行的无线Mesh技术测试和组网应用的研究，比较了解无线Mesh技术的系统性能和关键技术，下面详细介绍试验所采用的Moto Mesh技术。

在采用Moto Mesh技术建设的网络中，其拓扑结构呈格栅状，典型结构如图1所示。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。

图1 MotoMesh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Ad hoc路由选择功能。此外，实现对无线接入网络的控制和管理，将传统的智能性分散到接入点（AP/IAP）中，大大节省了骨干网络的建设成本，提高了网络的可延展性。在IAP的下层配置WR，为底层的移动终端设备（即用户）提供分组路由和转发功能，从IAP下载并实现无线广播

软件更新。根据当时可使用的节点配置临时决定转发分组信息的路由，即实现动态路由。在该网络结构中，通过使用WR可以实现移动终端设备与接入点间通信范围的弹性延展。

终端用户/设备兼备主机和路由器两种角色。一方面，节点作为主机运行相关的应用程序；另一方面，节点作为路由器需要运行相关的路由协议，参与路由发现、路由维护等常见的路由操作。

Moto Mesh系统有两种典型的实现模式：

1）基础设施网状网模式（infrastructure meshing）

该模式在接入点与终端用户之间形成无线回路。移动终端通过WR的路由选择和中继功能与IAP形成无线链路，IAP通过路由选择及管理控制等功能，为移动终端选择与目的节点通信的最佳路径，从而形成无线回路。同时，移动终端通过IAP可与其他网络相连，从而实现无线宽带接入。采用该结构降低了系统成本，提高了网络覆盖率和可靠性。

2）终端用户网状网模式（client meshing）

终端用户自身配置无线收发装置，通过无线信道的连接形成一个点到点的网络，这是一种任意网状网的拓扑结构，节点可以任意移动，可能会导致网络拓扑结构也随之发生变化。在这种环境中，由于终端的无线通信覆盖范围有限，两个无法直接通信的用户终端可以借助其他终端的分组转发进行数据通信。在任意时刻，终端设备在不需要其他基础设施的条件下可独立运行，它可支持移动终端较高速率的移动，快速形成宽带网络，终端用户模式事实上就是一个Ad hoc网络，它可以在没有或不便利用现有网络基础设施的情况下提供一种通信支撑环境。

由于两种模式具有优势互补性，因此，同时支持两种模式的网络能在一个广阔的区域内实现多跳的无线通信，移动终端既可以与其他网络相连，实现无线宽带接入，又可以在不具备基础设施网络的条件下与其他用户进行直接通信，并且可以作为中间的路由器转发其他节点的数据，送往目的节点。

4、Moto Mesh网络的频率配置

Mesh网络作为典型的多点对多点网状结构，节点的移动会导致网络拓扑结构频繁变化，网管需要定期收集各节点的连接信息，这将会增加网络负荷，加大网络的系统开销。同时，在无线网络中，受外界环境各种衰落的影响，信号的质量变化较大，又会造成信道的不稳定。Moto Mesh系统通过4个相对独立的模块，能根据客户需要进行灵活配置，有效解决链路回传与用户接入的信道共享问题，提高了系统稳定性和频谱利用率。

一套Moto Mesh系统中有两套标准的802.11（Wi-Fi）射频组件和两套摩托罗拉网状网络架构（MEA）移动宽带射频组件，其中一套Wi-Fi和MEA射频组件工作在2.4GHz

免许可频段，另一套工作频率为4.9GHz公共安全许可频段，即

2.4GHz-WiFi/24GHz-MEA/4.9GHz-WiFi/4.9GHz-MEA。

2.4GHz频段使用的频率范围为2400MHz～248

3.5MHz，共分为4个信道，3个Mesh 信道（其中第一个为控制信道），1个802.11g信道，4个信道带宽均为20MHz。

4.9GHz频段所使用的频率范围为4940MHz～4990MHz，共分为2个信道，第一个信道为Mesh信道，信道带宽为20MHz，控制和数据共享该信道。第二个为802.11a信道，信道带宽为10MHz。

Moto Mesh架构采用多套射频组件和多个频段，所以能为公共安全、市政工程和公共接入提供彼此独立的专用无线宽带接入服务。IAP的双重独立同传连接实现了公共网络与其他无关回传网络的物理分离，提高了公共安全用户的通信安全性。

5、MotoMesh网络的关键技术

5.1网状可扩展路由（MSR）

摩托罗拉Mesh网络采用了一种专有的距离矢量路由算法MSR，可提供多种已知路由，但不维持关于某个地区内的所有节点的信息。这种距离矢量算法沿着最佳路由转发数据包，同时维持两个备份路由。通过衡量链路规格选择最佳路由。多种链路规格的组合可提高系统在数据包可靠性、延迟和抖动方面的性能。提供备份路由是为了支持在混乱的环境中迅速改变的移动节点的信号特征。

因为无线网络具备根本不同的特性，所以针对有线网络设计的路由协议不可用于移动自组织网络，主要问题是无线链路的不可靠性。选择距离最短的通道通常不是这些移动无线协议最重要的特性。诸如快速路由汇聚、高反应能力、链路可靠性、避免拥塞、负载平衡、限制每个节点必须进行的处理、电池性能和传输功率（自干扰）等才是无线移动自组织网络更重要的特性。

对最初找到连接至对端的路由时的延迟及当前路由发生故障时找到另一个替代路由时

的延迟来说，路由设置时延非常重要，它与蜂窝网络中的越区切换类似。较低路由成本对最大限度提高用户系统的吞吐量非常重要。网络可扩展性会受路由成本的影响，因为一旦达到允许的路由成本限值，就不能再扩展网络。移动性支持通过在无线自组织网络中进行越区切换以及在有线网桥必须进行的上下文切换实现。路由规格的可用性会影响在一个高度动态的拓扑网络中快速、准确地做出明智决策的能力。

5.2自适应控制传输协议（ATP）

ATP是负责确定传输功率和数据率的算法，可用于确保在相应节点实现最可靠的接收。

选择路由时必须对连接至所有可用相邻节点的链路的输入质量进行测量，以便在选择连接至每个对端的下一个跳跃点时，做出考虑周全的决策。该质量值主要以能量值的形式表示，其中包含了与每个相邻节点进行通话时所使用的功率水平和数据率。能量值转换为链路阻值，并且沿整个路由扩散。能量值是用于评估能否成功地将数据包发送至相邻节点或通过特定路由发送数据包的重要规格。

ATP可提供关于链路丢失的实时信息。由ATP算法确定链路丢失，以衡量传输成功和传输失败的信号质量，从而实现良好信号瞬间丢失与真正的坏信号之间的平衡。当路由选择收到该通知时，将该相邻节点用作下一个跳跃点的任何对端均必须立即切换至另一个替代路由。该相邻链路状态被设置为断开，在重新设置之前，不可被用作下一个跳跃点。

ATP业务旨在支持MSR协议以数据包为单位，平衡地实现可靠的传输和尽可能最高的数据率。

5.3正交分割多址接入技术（QDMA）

摩托罗拉公司的QDMA无线通信平台运行在2.4GHz ISM频段和4.9GHz频段，是专门为广域范围内通信的最优化以及移动网状网系统设计的。

在2.4GHz的ISM频段，由于它在接入控制（MAC）子层使用多信道方式（3个数据信道和1个控制信道），因此与单个信道相比，更适用于高密度的WMN终端设备。QDMA 技术提供一个高性能的射频前端，该前端包含类似于多抽头Rake接收机的功能和一种克服射频环境快速变化的公平算法。

QDMA可在较广的移动通信范围内提供较强的纠错能力，同时，增强的抗干扰能力和信号的灵敏度可为基于QDMA技术的通信网络提供达到250mph的移动速度，适于部署在直升飞机中，理论上可提供最高达6Mbps的突发数据率，并且可在超过80mph的速度下保持1Mbps的吞吐量。

5.4正交频分复用技术（OFDM）

无线Mesh系统物理层可采用OFDM技术。OFDM技术是将高速的数据流通过串/并变换，分配到传输速率相对较低的若干个正交子信道中，在每个子信道上进行窄带调制和传输，减少了子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此，每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的，大大消除了符号间干扰。所采用的数字信息调制有时间差分移相健控（TDPSK）和频率差分移相键控（FDPSK），以快速傅里叶变换（IFFT

和FFT）算法实施数字信息调制和解调功能。由于无线信道的频率选择性，所有的子信道不会同时处于深衰落中，因此，可以通过动态比特分配以及动态子信道分配的方法，利用信噪比高的子信道提升系统性能。由于窄带干扰只能影响一小部分子载波，因此OFDM系统在某种程度上能抵抗这种干扰。

OFDM技术结合了分集、时空编码、干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大程度地提高系统性能，使无线Mesh系统性能得到进一步优化。

6、结束语

从国外的研究情况来看，2004年1月，IEEE802.11 Working Group专门正式成立了网状网研究组（Mesh Study Group），标志着Mesh技术正式迈上了广泛标准化道路。

同时，其他标准（如802.15.3a、802.15.4和专用短程通信（DSRC））也开始探索如何通过网状网嵌入式设备来改进其现有技术，IEEE802.16已经将网状网技术纳入其MAC层协议标准中。随着无线网络带宽的增加和融入更多的安全性，无线Mesh技术会越来越显示出其优势，成为无线宽带领域中的生力军。

国内的Mesh技术市场推广工作也在逐步展开，个别大学进行了校园无线网状网接入的尝试。此次上海针对Moto Mesh技术系统进行的性能研究是目前国内搭建规模最大、技术测试最深入的一次技术试验，初步摸清了Moto Mesh系统的容量、传输吞吐率、多级跳接、移动性能等性能指标，对自组织对等网、虚拟专用网络（VPN）管理能力、多业务接入能力以及系统安全性方面功能也进行了验证。

我们有理由相信，随着无线Mesh技术研究的不断深入，其应用的领域会越来越广，它在无线宽带接入方面有着非常大的市场潜力。

MESH和星型网络结构

mesh Mesh网络即””,它是“（multi-hop）”网络，是由网络发展而来，是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。在向演进的过程中，无线是一个不可缺的技术。mesh 可以与其它网络。是一个动态的可以不断扩展的网络架构，任意的两个设备均可以保持无线互联。 目录 1 1. 2. 3. 4. 2 1. 2. 3. 3 4 5

1简介 .无线网状网(WMN)技术是面向基于IP接入的新型无线移动通信技术，适合于区域环境覆盖和高速无线接入。基于呈网状分布的众多间的相互合作和协同，具有高速和高频谱效率的优势，具有动态自组织、自配置、自维护等突出特点 Mesh网络的五大优势引 1.快速部署和易于安装 2.非视距传输() 3.健壮性 4.结构灵活 5.高带宽 MESH组网方案 Mesh组网需综合考虑信道干扰、跳数选择、频率选取等因素。本节将以基于的WLAN MESH为例，分析实际可能的各种组网方案。下面重点分析单频组网和双频组网方案及性能。 单频MESH组网 单频组网方案主要用于设备及频率资源受限的地区，分为单频单跳及单频多跳。单频组网时，所有的Mesh AP和有线接入点Root AP的接入和回传均工作于同一频段，以图2为例，可采用上的信道g进行接入和回传。按照产品实现方式及组网时信道干扰环境的不同，各跳之间采用的信道可能是完全独立的无干扰信道，也可能是存在一定干扰的信道（实际环境中多为后者）。此时由于相邻之间存在干扰，所有节点不能同时接收或发送，需要在多跳范围内用CSMA/CA的MAC机制进行协商。随着跳数的增加，每个Mesh AP分配到的将急剧下降，实际单频组网性能也将受到很大限制。

无线mesh网络

在传统的无线局域网(WLAN)中，每个客户端均通过一条与AP(Access Point)相连的无线链路来访问网络，形成一个局部的BSS(Basic Service Set)。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。 2Mesh网络的五大优势编辑 与传统的WLAN相比，无线Mesh网络具有几个无可比拟的优势： 快速部署和易于安装 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。 非视距传输(NLOS) 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

无线mesh网络设计方案

无线mesh网络设计方案 关于本方案 本方案为黄河科技学院信息工程学院无线mesh网络硬件平台设计提供详细的需求分析和设计方案，包括但不限于硬件平台、软件设计、数据库、项目人员分配、项目完成计划。 第1章概述 1.1项目背景 无线mesh网络设计方案为无线mesh团队提供算法的支持平台。 第2章总体设计 2.1总体设计目标 本项目由软件和硬件两部分组成 硬件： 1、做板子。有显示、键盘组成。LPC2148芯片。 （1）、步骤一：以LPC2148开发板为平台，连接Unet测试板。以RS232串口连接。Unet测试板用5V供电，和LPC2148开发板的串口1以电缆连接。LPC2148串口2监控水表、电表等。 （2）、步骤二：画SCH板子，自己做板，焊接。 2、底层程序 （1）、显示部分 （2）、键盘 （3）、U_Net连接部分。用RS232连接。 （4）、连接电表、水表等。用RS485。 （5）、数据的发送和接受。 3、上位机程序。 （1）、串口通信部分。 （2）、显示部分 （3）、数据库部分

（3）、TCP\IP和web服务器链接部分。 4、web服务器部分 （1）、TCP\IP和上位机连接部分 （2）、显示部分 （3）、数据库部分 （4）、界面部分 2.2软件系统协议设计说明 Unet协议操作流程 （1）NP 发送的时候，串口是透明的，但是在网络层会有地址码，所以AP收到会知道来自哪个NP，只是需要用API的格式表现出来 （2）基本上 unet不需要额外的操作设置，NP透传上报数据到AP，AP透传广播到所有的NP或者API的格式发到某一个NP。 （3）unet 地址改不了，固化了的 1001 1002 1003 （4）NP 2400 （5）如果接的是NP，NP是没有透明模式的，用+++返回OK就说明PC和模块通信是可以的 Unet 的设置 1、AP （1）API设置命令，串口 9600,n,8,1 +++ATAP 0 ATWR ATCN 收到OK为正确接收。 （2）透传的设置命令，串口 2400,n,8,1 +++ATAP 1 ATWR ATCN 收到OK为正确接收。 2、NP （1）输入 +++ 返回 ok；传输模式到AT命令集。 （2）输入 ATCN ，从AT命令集到透传模式。 3、数据发送 （1）、AP数据发送 7E 00 15 01 00 FF FF 00 01 23 45 67 89 AB CD EF 01 23 45 67 89 AB CD EF 80 NP数据接收 01 23 45 67 89 AB CD EF 01 23 45 67 89 AB CD EF （2）、NP发送 1234567890ABCDEF AP接收 7E 00 15 81 10 08 00 00 31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 41 42 43 44 45 46 C4

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Mesh网络简介 【导读】随着迅驰技术的成功，Intel也加大了对无线网络研究的力度，最近Intel联合其他厂商提出了新一代的无线网络架构——Mesh网络。我们可以想象一下，随着无线网络的发展，只需简单地通过无线控制设备就可以打开卧室中的DVD机，启动厨房的微波炉，甚至通过PDA问候远方的朋友。 如何实现上述的梦想呢？许多实验室和厂商都全力投入无线网络技术的研发，802.11x的标准不断被更新，新的无线网络架构和技术也不断被提出。随着迅驰技术的成功，Intel也加大了对无线网络研究的力度。 最近Intel联合其他厂商提出了新一代的无线网络架构——Mesh网络。 体验与契机 2002年初，英格兰和苏格兰北部地区的200多个用户率先体验了这一新技术。试验网络的传输频率为28GHz。Radiant公司宣称：对于分布在1000平方米范围内的600个用户，Mesh 网络能够提供8倍于目前大多数ADSL用户接入速率的高速连接，用户下载和加载时的速率高达4Mbps。这一速率使用户观看广播质量的视频聊天和视频点播成为可能，这让ADSL和电缆望尘莫及。 最近，北电网络(Nortel)也发布了Mesh网络架构，并宣称在今后它会和传统电信网络结合，形成互补的无缝漫游(Seamless Roaming)网络。北电网络行销副总经理曾旭东认为，这种高性能的Mesh网络服务将在2004年下半年或2005年有着显著增长。 美国SkyPilot公司更将智能天线技术应用于无线Mesh网络，使频谱再利用，从而大大提高了频谱的利用效率。而Mesh Networks公司开发出的相关无线硬件和智能路由软件，不仅可以构建无线Mesh网络，并可支持诸如手机和笔记本电脑等移动设备，且这些设备可以自由加入或退出网络；当两个或更多设备退出网络范围时，还可以组成自己的微网(图1)。

无线mesh网络的体系结构

无线mesh网络的3大体系结构 无线Mesh网络作为一种无线宽带接入网络技术，由于其不需要基站等预先构筑的基础设施而发展迅速，它使用分布式想法构建动态的adhoc无线多跳网络，复盖区域内的用户可以随时随地高速无线接入互联网。 无线自组织网络 无线网状网络是从无线自组织网络发展而来的。adhoc网络是多跳、无中心、adhoc网络，是多跳网络(Multi-hopNetwork)、无基础设施网络(InfrastructurelessNetwork)。 移动adhoc网络因其独立于基础架构、动态、多跳、易于构建的特性而备受关注。它们特别适用于特定的特殊环境和紧急通信，如战场推进中的军事通信，为现有的无线和有线网络提供多跳扩展，以及地震和灾难救援。 在这种网络中，终端的无线目标范围有限，使得不能直接通信的两个用户终端能够使用其它节点传送分组。每个节点同时是一个路由器，可以完成到其他节点的发现和路由功能。如图1所示，当节点n-4想要与n-1通信时，由于长距离而不能直接通信，但是通过中继节点n-3和n-2能够通信。

图1无线自组织网络图示 无线网状网络 无线mesh网络继承了无中心、无基础设施、多跳、自组织网络的特点，开发了提供IP宽带接入的新体系结构。无线网状网络由网状网络路由器和网状网络客户端两个节点组成。体系结构可分为三种类型： 1、骨干网络体系结构(基础架构/骨干WMN) 如在图2，骨干网络架构包括用于向客户机提供IP宽带接入的网状路由器。无线网格网络的主干网络可以使用包括IEEE802.11相关技术在内的各种无线技术来构筑。网状骨干是可以自我配置和自我修复的网络。通过网状路由器的网关功能与互联网连接。典型的客户端和现有的无线网络可以通过网状路由器的网关或中继功能访问无线网状骨干网络。 图2无线Mesh网络骨干架构示意图

无线Mesh网络

无线网络技术学院：信息工程与自动化专业：通信132 学号：201310404239 姓名：李园 成绩：

无线Mesh网络 摘要：无线Mesh 网络是无线局域网和移动自组织网络相结合的产物,是一种全新的网络架构.它是下一代无线网络的关键技术之一, 近几年得到了人们的广泛关注和快速 发展。为了以低成本的代价实现无处不在的高速Internet，新一代无线Mesh网络的发展势在必行。新一代无线Mesh网络旨在能够提供高性能和高可靠性的服务。简要描述了无线 Mesh网络技术原理、网络架构和协议，分析了其优缺点以及它的应用，还有未来的趋势。 一、无线Mesh网络的概念 无线Mesh网络(WMN)是一种多跳、自组织的宽带无线网络，一般由Mesh路由器和Mesh 客户节点组成。其典型结构是一种分级网络结构：Mesh路由器互联构成多跳无线骨干网， 负责数据的中继；骨干网一般通过网关节点与其他网络互联，而Mesh客户节点通过Mesh 路由器接入到WMN。通过WMN最终实现Mesh客户节点间、客户节点与Internet等其他网络间的互联互通，网络结构如图一所示。 二、无线Mesh网络研究现状 1、物理层 目前一些较前沿的物理层技术可以被用于无线Mesh网络的开发，如无线Mesh网络可以通过用不同的调制和编码速率，支持不同的传输速率。这样可以根据无线信道的质量和 网络拥塞，动态改变数据传输速率，从而保证较低的差错率。另外，将会被广泛应用于宽 带无线通信的正交频分复用技术(OFDM)、超宽带技术(UWB)、多输人多输出技术(MIMO)以及定向天线技术都可以用于无线Mesh网络的开发。除此之外，认知无线电技术也可以被 用于Mesh网络，以提高频谱利用率。 2、MAC层 无线Mesh网络的可扩展性对于MAC层的设计提出了相应的要求。目前，对于Mesh网络MAC 层的研究，主要可以分为单信道MAC和多信道MAC。 (1)单信道MAC 1)修改目前已有的MAC层协议：目前的几种无线MAC层协议多是在IEEE 802．1 1 基础上进行修改的，如对CSMA／CA算法的一些诸如竞争窗口大小、退避过程的修改。 对于多跳的无线Mesh网络来说，这样的MAC层协议还远远达不到提高全网吞吐率的

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网络与WLAN比较

无线Mesh网络与WLAN(Wi-Fi)的比较 (1)覆盖范围的扩大:现今Wi-Fi网络的传输距离最大只有300m。而且由于其穿透能力差,不能穿过金属,水或其它密度高的材料。所以通常情况下,在一般的居家或办公室里,Wi-Fi网络的传输距离大约为25～50m,且容易出现“盲点”。而基于无线Mesh网络的多跳路由性和其近似无限的扩展性,可以轻易地做到更大区域的完全覆盖。 (2)健壮性: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,因为它不依赖某一个单一节点的性能。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。 (3)结构灵活: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。无线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。 (4)更高带宽: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,而这正是无线Mesh网络的优势所在。

MESH三种技术比较

无线网状网、Zigbee、RFID三种技术分析 1999年由IBM创造的“普适计算”概念，让人们第一次畅想网络无处不在的前景；而今，网络技术的发展让这一预想有机会得以实现：无线网状网（又称为自组织网络）可以构建多点对多点的网络架构、ZigBee技术完成定位感知系统、RFID技术则负责部署网络的信息节点，这三者的融合将实现一个无所不在的信息网络。 网络技术的发展已经改变了人们的生活，很多人要问：让网络无处不在是一个梦想吗？在不远的将来，我们能利用无线网状网、ZigBee、RFID技术实现吗？那时，它又会以怎样的姿态呈现在我们面前呢？ 场景一：在一个会议室环境下，如果投影设备的显示效果不是很理想，主持人可以通过自己的移动终端设备向每个参会人员发送文件。当发言人走近与会的讨论组时，其移动终端设备可以动态加入该组，下载该组的讨论材料。通过可重新配置的上、下文敏感中间件，无线网状网将突出对环境的感知和动态自组网络通信的支持。 基础：多点对多点 自组织网络（Ad hoc）支持多点对多点的网状结构，它在组网与选路等特征上与传统无线网络存在着明显的区别。在自组织网络中，每个节点只和其临近节点通信，从一个节点发出的数据包将根据相关协议的配置逐跳（hop）传递到目的节点，这种结构与传统点对多点网络结构相比具有较多的优势。 可靠性提高：在相距较远的节点间通信时，数据包将通过多个节点的转发，逐步传递到目的节点。例如，如果一个终端距离接入点较远时，信号将通过距离较近的另外一个终端将信号转发给接入点，这样一来，无线链路长度将被缩短，对天线的传输距离和性能要求以及所需发射功率也将降低，从而减少了信号间干扰。另外，自组织网络中的每台设备都可直接通信，或者通过网络的转发而连接到其他设备。这种网络免去了昂贵的蜂窝塔的需求，同时也免除了由于通信链路集中而造成的传输瓶颈，因此，网络的传输速率和频率利用率都非常高。 冲突减轻：自组织网络可以较大程度地减轻业务执行时发生冲突。这是因为链路为网状结构，每个节点可使用的链路数大大增加，且每个网络节点都具有选路功能，如果其中的某一条链路出现了故障，节点便可以自动转向其他可选链路进行接入，因而减轻了业务执行时发生冲突的可能性，例如，雨天会给无线链路的功率造成一定的衰减，但是天气的影响是局部的、有方向性的，通常同一方向的可选路由或可选链路处于这种天气条件下的几率要大于方向相差较大的可选路由或链路，因而呈钝角关系的路由或链路受到这种天气因素的影响便会大大降低。 简化无线链路设计：相比星形网络，自组织网络在无线链路的设计上也有所简化。 维护方便：自组织网络简化了网络的维护与升级，如前所述，每个节点有多条可选路由，其中某一链路或路由被切断时并不会影响到业务的正常执行，因而局部地区的升级与扩容将不会影响到整个网络的运行，方便了网络的维护与操作。再有，自组织网络可以自行建网，这意味着系统中任何一个通信设备在打开电源后，将自动搜寻、发现和加入现有的网络，各通

Mesh与WiFi的区别

Mesh与WiFi的区别 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。无线网状网是一种基于多跳路由、对等网络技术的新型网络结构，具有移动宽带的特性，同时它本身可以动态地不断扩展，自组网、自管理，自动修复、自我平衡。相对于Wi-Fi，无线Mesh 在组网方式、传输距离以及移动性上都有很大的改进，特别是它具有兼容Wi-Fi 的特性，因此无线Mesh网络会对Wi-Fi在增加传输距离和移动性，扩展Wi-Fi 应用上提供很大帮助。同时，终端目前的普及应用又会为无线Mesh的迅速推广带来好处。因此，Wi-Fi和无线Mesh网络可以相互补充、相互融合。 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。 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。

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， 并自动调整通信路由，以获取最有效的传输路径。 成,AP均采用点对点方式通过无线中继链路互联,将传统WLAN中的无线"热点"扩展为真正大面积覆盖的无线"热区"。 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 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网络设备与无线网桥的比较

无线MESH网络设备与WDS设备的比较 对于由MESH网络设备或者WDS（无线分布系统）网络设备所组成的无线局域网来说，二者在最终的表现形式上是近乎相同的：在一定区域内互相联通的无线网络，该网络在创建时无需将所有接入点都与基础有线设施连在一起。MESH网络或者WDS网络的基本优势之一就是避免了接入点之间的有线连接，比如需要将接入点安装在室外的体育场，停车场，或者企业园区内电杆上的场景中，无线网络设备可以替代有线电缆的使用。MESH网络或者WDS网络可以在这些情况下，发挥出其相比于有线网络所独有的优势。在最简单的组网结构中，可以使用二者之中的任何一个来创建双节点——即单点对单点的无线链路（低成本的点对点链路通常也正是这么实现的）。 为了进一步讨论使用MESH网络设备组建的无线局域网与使用WDS网络设备桥接的无线局域网之间有何异同，我们首先需要讨论“路由”与“桥接”的区别，在此基础上再比较Mesh 路由和WDS桥接就比较容易了。 路由和桥接 路由是属于计算机网络架构中第三层的概念，而桥接属于第二层。“路由”是网络互连设备所使用的一个专业术语，该互连设备可以接收数据分组，并基于数据分组的第3层目的地址进行递交转发。“第3层”即网络层，在使用TCP / IP协议族的情况下，网络层决定了每个传输的数据包中和IP（互联网协议）有关的部分，“第3层地址”指的就是IP地址（如192.168.1.10）。 桥接也是一个专业术语，它指的是网络设备接收数据分组之后，根据其第2层的目标地址进行传递转发。“第2层”指OSI参考模型里的第2层，即MAC层，在以太网或 802.11协议中，MAC层包含在每个传输数据包的报头，MAC地址（如9C：2A-79：27：DF：

无线Mesh网络的概念及关键技术

无线Mesh网络的概念及关键技术 作者：电信快报祁超 摘要无线Mesh网络是一种新型的无线宽带接入网络，它融合了无线局域网和Adhoc网络的优势，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，成为无线宽带接入的一种有效手段。文章简要介绍无线Mesh网络的概念和系统特性，详细阐述摩托罗拉Mesh技术的系统结构、频率配置和关键技术等。 0、引言 无线Mesh网络（WMN）技术曾是一项军事技术，战场上的移动网络需要很高的数据速率、很低的被检出概率和防止人为干扰的能力，而Mesh技术就具备了这些能力。随着人们对802.11a、802.11b和802.11g 等局域网（LAN）技术了解的深入，Mesh技术才逐步成为企业界和消费者瞩目的焦点，并沿着不同的分支演进。 目前，业界讨论最多的“无线网状网”技术是一种灵活的广域无线局域网（WLAN）解决方案，它突破了Wi-Fi技术对每个接入点的有线连接要求，将多个接入点通过无线方式连接在一起，无需进行布线就可形成一个无线网络或“热区”，从而在室内和室外提供宽广的无线覆盖。目前，许多知名厂商（如摩托罗拉、思科、Strix、Tropos等）都已经有成熟产品问世，促进各个行业组织制订标准，以推进网状网技术的可操作性。 目前，基于Mesh技术的无线网络集成了健壮的安全性和全面的可管理性，可提供移动宽带和灵活的自组网通信，并拥有对局部区域可靠和安全的覆盖能力，已成为符合国际电联（ITU）公众保护及救灾（PPDR）业务要求的一项优秀解决方案。Mesh网络不仅有助于改善城市信息化的应用环境，而且对提升城市的综合服务能力也有十分明显的作用。 1、无线Mesh网络的概念 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网络中一种分布式路由方案

无线Mesh网络中一种分布式路由方案 摘要：在多射频多信道无线Mesh网络中，链路负载和节点位置的变化将导致网络性能的下降。针对此问题，在混合无线网状路由协议反应式路由基础上，设计了一种新的混合信道分配的分布式路由算法。该算法在路由建立的同时可实现以数据流为单位的最优信道分配，且能避免因单节点失效导致整个网络崩溃的危险。仿真结果表明，提出的RHCA算法较传统算法在网络吞吐量和端到端平均时延方面均有显著优势。另外，在节点移动场景下，所提出的分布式路由算法较其他方法能获得更高的吞吐量和更好的稳健性。 关键词：无线Mesh网络；分布式路由算法；信道分配 0 引言 在无线Mesh网络中，信道分配和路由协议是较为关键的问题，且二者联系紧密。如何协调其关系以更好地利用网络资源、提升网络性能是当前研究热点之一。对于信道分配的分类，按照网络中Mesh节点（Mesh Point，MP）射频接口数量的不同，可分为单射频信道分配和多射频信道分配。由于后者能带来更大的网络吞吐量，因此应用更为广泛[1]。此外，若根据信道更新频繁程度，又可分为静态信道分配、动态信道分配和混合信道分配[2]。而对于路由选择，按照路由建立和业务请求之间的关系，可以分为先验式路由协议[3]、反应式路由协议[4]和混合式路由协议[5]。 传统的无线Mesh网络中，信道分配和路由选择是分开进行的，一般先进行信道分配，再执行路由选择。当网络拓扑以及业务流量相对稳定时，该方式可以充分地利用网络资源。然而一旦网络拓扑或链路负载发生变动，以上方法无法根据实时信息调整资源配置，致使资源利用率大幅降低，甚至出现节点孤立，影响正常的数据传输。 针对上述问题，近年来出现了诸多关于融合信道分配和路由选择的研究，大致可分为集中式[6]和分布式[7]两类，其中分布式路由算法不需要中央处理节点，且可避免因单个节点失效导致整个网络崩溃的危险，因此得到更为广泛的研究和应用。本文主要针对多射频多信道(Multi-Radio Multi-Channel，MRMC)无线Mesh网络中网络负载及节点位置实时变化等实际场景，在混合无线网状路由协议（Hybrid Wireless Mesh Routing Protocol，HWMP）反应式路由基础上，设计了一种新的混合信道分配的分布式路由算法（Routing based on Hybrid Channel Assignment，RHCA）。 1 信道分配方案 由于本文提出的RHCA方案基于动态网络设计，因此信道分配策略应采用动态分配或混合分配。考虑到混合分配方案具有更好的网络连通性，故选择后者。 1.1 系统模型 本文无线Mesh网络模型，采用网格型网络拓扑，共设置32个节点，相邻节点间距170 m。且本文的信道分配过程只考虑如何减小链路干扰，达到以数据流为单位的链路干扰最小化信道分配。其余诸如网络负载等因素的影响则在路由选择时考虑。干扰模型方面采用文献[8]中的协议干扰模型，，当链路ei、ej节点间跳数不少于两跳时，才认为二者无相互干扰。虽然该模型是一个NP问题，但其信道分配模型融合于路由算法中，具体分配方式将在后文中详述。 1.2 接口分配策略和通信协调机制 在接口分配上，所有节点均固定使用一个无线射频接口搭配标号为1的信道作为固定接口，用于传递网络管理消息，当网络负载较重时亦可传送数据。其余接口全部用于数据传输，称为动态接口(Dynamic Radio Interface，DRI)，其分配信道在传输过程中可实时切换。

无线MESH网络设备与无线网桥的比较

无线M E S H网络设备与 无线网桥的比较 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

无线MESH网络设备与WDS设备的比较对于由MESH网络设备或者WDS（无线分布系统）网络设备所组成的无线局域网来说，二者在最终的表现形式上是近乎相同的：在一定区域内互相联通的无线网络，该网络在创建时无需将所有接入点都与基础有线设施连在一起。MESH网络或者WDS网络的基本优势之一就是避免了接入点之间的有线连接，比如需要将接入点安装在室外的体育场，停车场，或者企业园区内电杆上的场景中，无线网络设备可以替代有线电缆的使用。MESH 网络或者WDS网络可以在这些情况下，发挥出其相比于有线网络所独有的优势。在最简单的组网结构中，可以使用二者之中的任何一个来创建双节点——即单点对单点的无线链路（低成本的点对点链路通常也正是这么实现的）。 为了进一步讨论使用MESH网络设备组建的无线局域网与使用WDS网络设备桥接的无线局域网之间有何异同，我们首先需要讨论“路由”与“桥接”的区别，在此基础上再比较Mesh路由和WDS桥接就比较容易了。 路由和桥接 路由是属于计算机网络架构中第三层的概念，而桥接属于第二层。“路由”是网络互连设备所使用的一个专业术语，该互连设备可以接收数据分组，并基于数据分组的第3层目的地址进行递交转发。“第3层”即网络层，在使用TCP / IP协议族的情况下，网络层决定了每个传输的数据包中和IP（互联网协议）有关的部分，“第3层地址”指的就是IP地址（如）。 桥接也是一个专业术语，它指的是网络设备接收数据分组之后，根据其第2层的目标地址进行传递转发。“第2层”指OSI参考模型里的第2层，即MAC层，在以太网或协议