探讨宽带无线Mesh网络的关键技术与应用

◆顾春静

探讨宽带无线Mesh网络的关键技术与应用

◆顾春静

（苏州市消防救援支队 江苏 215000）

随着网络技术的飞速发展，无线网络的组网模式也发生着变化。基于人们对日常网络的需求，结合不断被更新的802.11x标准，一种覆盖范围广、接入可靠、传输带宽高、扩展性强的新型无线网络被提出，它就是无线Mesh网络。本文从宽带无线Mesh网络的简要概述以及优势分析入手，分析其核心技术，探索该网络在各领域的应用。

宽带无线Mesh网络；关键技术；应用

随着科技的飞速发展，人们利用无线网络处理各类信息、实现各种应用，但大多情况都是基于三大运营商的公共网络，在一些通信网络拥塞、设施损坏的场合下，如何快速建立无线网，如何将可靠的将现场信息传送到另一个城市，成为我们迫切需要解决的现实问题，一种具备自组织、自路由和自修复能力的无线通信及时便产生，无线Mesh网络就是近年来无线通信领域发展起来的一种结合了WLAN和移动AdHoc网络各自优势的新型网络技术，可对传统网络的带宽容量和通信可靠性有所提升，并打破了传统无线局域网络中访问需要固定接入点的问题，拓宽了访问方式，以强调网络的高速性和灵活性，在团队野外活动、机场、矿井、电力、工厂等应急通信中有广泛应用前景。

1 宽带无线Mesh网络的简要概述以及优势分析

1.1 无线Mesh网络的简要概括

无线Mesh网络又被形象地称为“多跳”网络，是由Ad hoc网络发展而来，可以与其他网络实现无缝对接协同通信，是一个动态不断扩展的网络协议架构，任意的两个设备均可以借由多条无线链路保持互联互通。首先无线Mesh网络在连接方式上实现了巨大突破。不同于传统的无线局域网，无线Mesh网络可以在任何无线设备节点处发送和接收信号，每一个节点都可以作为接入点和路由器。这样一来，就在连接方式上完成了“一对一”到“多对多”的改变。其次数据在传输的过程中如果遇到阻碍，可以另行选择临近的其他节点，直至到达访问地。最后无线Mesh网络在省略节点处排列布线需求的同时，不失分布式网络的特征，具有完整的冗余机制和重新路由功能，以保证网络的正常运行。

1.2 无线Mesh网络的优势分析

在传统单跳无线通信网络中，组网节点只具备AP（Access Point，接入点）功能，组网的任何一个AP发生故障时，网络将陷入瘫痪状态。相对于单跳网络，Mesh网络将更加稳定，其有效地避免了“一对一”模式下可能发生的个别路由器故障导致的整个网络瘫痪现象。网络构造中提供的多路径为数据传输保驾护航，即使某个节点出现流量过大而引起的堵塞问题，也不影响网络的整体运行。在布置安装方面，无线Mesh网络在便捷性上更胜一筹。在应用范围方面，无线Mesh网络技术扩大了应用范围，除了基础设施外只需提供充足的电力支持，就可以完成远端网络连接，在室外也可以使用无线网络，是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。

2 宽带无线Mesh网络的核心技术分析

2.1 骨干网架构支撑无线Mesh网络的“心脏”

在无线Mesh网络中，骨干网架构的主要组成部分是Mesh路由器，作用是为客户端提供IP宽带接入。Mesh路由器除了具有传统的无线路由器的网关、中继功能外，还具有支持Mesh网络互连的路由功能，可以通过无线多跳通信，以低得多的发射功率获得同样的无线覆盖范围。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。在无线Mesh网络中维护邻居关系十分重要，其需要MP从接收到的Beacon或者ProbeRequest“帧”中分析得出对端MP的Meshprofile信息，与“本端”信息进行匹配后方可建立联系。

2.2 客户端架构使得网络更加便民

无线Mesh网络追求在用户设备间形成点到点的无线服务，因此对客户端架构提出了更高的要求。首先，客户端架构主要由Mesh客户端组成，在用户设备间提供点到点的无线服务，由于无线Mesh网络具有多跳性的特征，所以需要在客户端形成一个能提供路由和配置功能的网络。无线Mesh网络节点不需要具备网关或中继功能，就可以完成信息的输送，这就可以理解为，一个单纯的Mesh客户端结构相当于一个由客户端组成的无线Ad-hoc网络。另外，客户端运用Mesh网络扫描技术，MP通过主动发送ProbeRequest探测帧或侦听Beacon帧，来收集临近节点的信息，以此来保障信息交换的安全性。

3 宽带无线Mesh网络的具体应用

3.1 公共场所的无线Mesh网络应用

网络的全覆盖可以为各行各业的工作提供便利，比如医院、旅游休闲场所、校园等人流量密集且具备强烈需求的公共场所更需要无线Mesh网络的支持。这些场所的建筑大多密集，构造复杂度高，而且部分区域内需要进行防辐射处理，这就加大了布线的难度。另外这些场所对网络建设的要求之高，不仅要求其覆盖面积广，还要求网速尽量快。无论是采用有线网络还是传统的无线局域网，都不可避免网络灾难引发的一系列危机事件，对人员和资源造成不同程度的损害。无线Mesh网络恰恰可以避免这些问题，既能提高安全系数，还能节省建设成本，是公共场所理想联网方案的不二之选。

3.2 复杂灾害现场救援Mesh通信应用

因Mesh无线通信系统的便携性、快速部署、可扩展性强的特点，在矿井救援、地震、山体滑坡、大跨度厂房等灾害现场有广泛应用空间，如现场公网瘫痪，可在灾害现场内部部署多个Mesh节点，利用Mesh无线通信系统提供的Wi-Fi、HDMI、“蓝牙”等接口，将图像传送到现场指挥部，利用指挥部的动中通卫星或者卫星“便携站”将音视频传送到后方指挥部。Mesh通信设备可以利用救援现场的车载供电，或者使用大功率电池，电池一般可持续供电8小时以上，可多个便携电池交替使用。在一些全密闭的地下空间，放置节点设备需要考虑可靠性和节约并举，既要能让信号稳定的传输，避免空间的不利影响，也要尽可能节约节点资源，做到系统效能最优化。

4 结束语

总而言之，新型无线网络技术成为当下网络建设的最佳选择，其核心技术蕴含了无限的人类智慧，彰显的是他们对科技时代的渴望与追求。无线Mesh网络是在传统无线局域网的基础之上进行的一次质变，主要集中在安全性能和覆盖面积上。网络成为时代发展的象征，为人类实现理想的科幻蓝图做出巨大贡献。作为一切科研活动的基础，唯有网络的与时俱进，才能为人类的创造力提供更广阔的平台。几年前，科学家的假说在大多数人眼里都是天马行空，几年后的今天，庞大的网络支撑起了科学家的幻想，并将其一点一点地变为事实。

[1]岁月.面向泛在异构网络环境的无线mesh网络安全问题研究[D].国防科学技术大学，2015.

[2]王权琦.无线Mesh网络匿名通信关键技术研究与应用[D].东北大学，2016.

[3]刘思青.基于智能天线的无线Mesh网络路由技术研究[D].东南大学，2018.

[4]徐放.Mesh技术在灭火救援应急通信中的应用[J].消防科学与技术，2014.