无线Mesh网络技术在无线局域网中的应用

周 锋

（贵州轻工职业技术学院，贵州 贵阳 550025）

0 引 言

随着电子信息技术的发展，移动电子设备已经进入普通人们的生活，成为人们生活不可或缺的一部分，而人们对网络的带宽、传输速率以及稳定性等提出了越来越高的要求。特别是近年来，在校园、医院等人群密集的地方均需要网络，而传统局域网已经不能满足人们的要求。这些场所对无线网络的需求不断增长，促进了局域网中无线网络技术的发展。无线网络技术弥补了传统局域网的不足，使人们能在校园、医院等非办公区域正常上网。

一般情况下，办公区域通过无线路由器将有线网络转换为无线网络。现在无线上网常用的是WiFi，使用过程中经常会遇到以下两个问题：一是WiFi网络的传输功率会因距离的增加而减弱信号；二是接入WiFi的数量受到限制。基于这些问题，提出了增强型无线网络的技术——无线Mesh网络技术。无线Mesh网又称无线网状网，是一种基于多跳路由、高容量以及对等结构的新型网络结构[1]。无线Mesh网络技术在数据传输上支持点对多点和多点对多点的传输方式[2]，是一种非常适合覆盖大面积开放区城（包括室外和室内）的无线局域网网络解决方案。

1 无线Mesh网络技术

1.1 无线Mesh网络技术工作原理

无线Mesh网络（无线网状网络）也称为多跳（multi-hop）网络，是一种有别于传统无线网络基础上发展起来的新型无线网络技术[1,3]。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，具有移动宽频的特性，本身可以动态不断扩展，自组网，自管理，自动修复，自我平衡[3]。

局域网常见的网络拓扑结构有总线结构、星形结构、环形结构、树状结构和分布式结构5种结构类型。无线Mesh网络根据局域网的网络拓扑结构特点和节点功能的作用，划分为无线Mesh骨干网、无线Mesh客户端和无线Mesh混合网（如图1所示）。无线Mesh骨干网主要用作基础设施无线网络；无线Mesh客户端是底层设施无线网络，用户直接接入无线网络；无线Mesh混合网融合了无线Mesh骨干网和无线Mesh客户端的功能，更适合在大面积开放区城的场景部署。

图1 无线Mesh网络混合网络结构图

1.2 无线Mesh网络与WiFi的区别与联系

家用无线路由器的WiFi的传输距离很短，一般半径在10～50 m。无线路由器安放在客厅，但WiFi信号穿透障碍物的能力非常弱，衰减迅速。商用WiFi使用大功率设备，缓解了信号衰减的问题，但在有障碍物的地方效果还是会变差，人群密集的场所接入点容易达到上限。无线Mesh组网方式相对于WiFi，传输距离、访问接入点以及移动性上都有很大的改进，且具有兼容WiFi的特性，克服了WiFi传输过程中信号容易衰减和移动性问题。访问接入点采用多跳方式，扩展了容量。同时，移动终端设备的普及扩大了无线网络的应用范围，而无线Mesh网络的健壮性也满足了移动终端对移动网络的要求。因此，无线Mesh网络在WiFi的上继续发展、完善，使得两者的优势可以相互补充，相互融合。

无线Mesh网络具有多跳性质，也就是说，任何无线设备节点既可以作为接入点（AP）和路由器（每个节点具有发送和接收信号的功能），也可以与一个节点或多个节点直接进行通信。而在传统的无线局域网是单跳网络，每个客户端要通过一条与接入点（AP）相连的无线链路来访问网络。如果用户要进行网络互联通信，首先要连接一个固定的访问节点接入。多跳网络结构较单跳网络的最大优势在于：在单跳网络结构中，如果一个AP被多个客户端同时访问，容易因网络流量过大而导致拥塞，而多跳网络结构可以将数据自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点，路由到邻近节点如果网络流量过大会继续路由，从而找到合适的节点进行数据包传输，直到到达最终目的地为止。由于无线Mesh网络包括一组呈网状分布的无线AP，而AP均采用点对点方式，因此可通过无线中继链路互联的方式路由转发数据。这些AP节点将传统无线局域网中的无线“热点”扩展为大面积覆盖的无线“热区”。此外，多跳网络总是寻找最近的邻近AP节点转发数据，需要的传输功率较小。功率越小，对各节点之间的无线信号的干扰影响也较小。干扰越小，将大大提高无线网络的信道质量和信道利用效率。

2 无线Mesh网络在局域网无线网络建设中的应用

无线Mesh网络技术无论是对网络的覆盖还是临时组网都十分高效。

2.1 在高校网络中的应用

高校的特征是校园面积大、建筑面积大、空旷场所多、学生人数多以及通信量要求大。这些特征导致它对网络具有高要求，一是通信问题，二是覆盖面广，三是负载均衡的问题。以往解决这些问题的做法是增加接入点的密度，但对于室外场所效果不理想。使用无线Mesh网络方式组网，不仅能够实现网络的结构调整和升级，而且能够实现室内和室外的无缝链接。

2.2 在临时医院或应急场所网络中的应用

临时医院需要临时组网，而对于这些临时应急场景，无线Mesh网络可为这样的公共场所提供一种理想的联网解决方案。由于医院电子仪器检测设备多，还要防止电磁干扰问题，会对大功率网络设备的安装造成困扰。无线Mesh组网的高带宽和健壮性，使其适于在临时医院或应急场所中部署建网，是解决上述问题的理想方案，

3 结 论

无线Mesh网络技术融合了WiFi的技术优势，是一种非常适合于覆盖大面积开放区城的无线网络解决方案。不仅在家庭、校园和医院等公共场所等场所，而且在其他方面如应急场所、环境检测、交通以及工业等场景，以及需要快速组网或者不方便有线组网的场景，都能利用无线Mesh网络的优势快速组网。它能很好地融合其他技术如4G/5G形成互补，发挥各自的优势。