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Mesh技術(shù)詳解及與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比有什么優(yōu)勢

作者： 深方科技 時間：2019-03-29 來源：caowo.com.cn
摘要：網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)從上世紀60年代誕生以來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展極其迅速，傳統(tǒng)局域網(wǎng)的星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)等都在各個領(lǐng)域...

       網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)從上世紀60年代誕生以來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展極其迅速，傳統(tǒng)局域網(wǎng)的星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)等都在各個領(lǐng)域發(fā)揮作用，為全球幾十億人提供了穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接和大量數(shù)據(jù)流量。不過，有這樣一種局域網(wǎng)技術(shù)，它誕生得很早，卻由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并沒有得到人們的重視?？墒请S著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到今天，它的優(yōu)點又重新被重視起來，這種網(wǎng)絡(luò)就是Mesh網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。今天，我們就來為大家詳細介紹一下Mesh網(wǎng)絡(luò)究竟是個什么樣的技術(shù)。0006.jpg

       網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶給人類社會巨大的變化，它讓人們的溝通變得容易，信息傳遞更加便捷，甚至促成了技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)升級。網(wǎng)絡(luò)從早期的有線網(wǎng)、軍用網(wǎng)發(fā)展到現(xiàn)在的無線網(wǎng)、廣域網(wǎng)，大幅降低了人們之間的交流成本，從瞬間知曉天下事到全球買賣、交易，真正意義上實現(xiàn)了全球信息交流的平等。不過傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術(shù)在發(fā)展過程由于技術(shù)限制所選擇的道路，在今天看起來存在著一定的瓶頸和局限，而解決這個問題的方法，就是“回到初心”，重新走向Mesh網(wǎng)絡(luò)，也就是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

在說Mesh這個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之前有必要講述一下已面臨瓶頸的傳統(tǒng)局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

       局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)包括星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)等。最常見最廣泛使用的星型結(jié)構(gòu)是以中央節(jié)點作為核心，其他節(jié)點都連接至中央節(jié)點上，這種結(jié)構(gòu)的成本較高、可靠性較低，但是其延遲小、結(jié)構(gòu)簡單便于管理。總線型結(jié)構(gòu)則是各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都掛接在一條總線上，沒有明顯的中心，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、可擴展性好，但是缺點同樣明顯，比如維護困難、分支結(jié)構(gòu)故障查找困難。為了在使用中更安全、更高效，目前絕大部分運行中的商用局域網(wǎng)都采用多種網(wǎng)絡(luò)拓撲模式組合的方式，盡可能發(fā)揮局域網(wǎng)的性能并避免阻礙的產(chǎn)生。

       對普通用戶來說，我們一般不會去關(guān)心運營商機房應(yīng)該怎么布置，能最直接接觸到的局域網(wǎng)就是家庭、單位甚至小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)布置了。目前典型的局域網(wǎng)布置都采用星型結(jié)構(gòu)或者多層星型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通過主路由器接入，再分配至各個分路由器，最后連接至不同的主機和設(shè)備上。這樣的布線實現(xiàn)起來比較簡單，并且所需的線纜數(shù)量也比較少。這樣的布置方式和布置思想橫跨了有線和無線時代，比如在家庭中，用戶會從電信、聯(lián)通等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商處接入網(wǎng)絡(luò)，再通過無線路由器轉(zhuǎn)出多路信號或者無線信號供家中的多個有線、無線設(shè)備使用，這也是一個典型的星形結(jié)構(gòu)。

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基本網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

       局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)包括星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)等。最常見最廣泛使用的星型結(jié)構(gòu)是以中央節(jié)點作為核心，其他節(jié)點都連接至中央節(jié)點上，這種結(jié)構(gòu)的成本較高、可靠性較低，但是其延遲小、結(jié)構(gòu)簡單便于管理?？偩€型結(jié)構(gòu)則是各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都掛接在一條總線上，沒有明顯的中心，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、可擴展性好，但是缺點同樣明顯，比如維護困難、分支結(jié)構(gòu)故障查找困難。為了在使用中更安全、更高效，目前絕大部分運行中的商用局域網(wǎng)都采用多種網(wǎng)絡(luò)拓撲模式組合的方式，盡可能發(fā)揮局域網(wǎng)的性能并避免阻礙的產(chǎn)生。

       對普通用戶來說，我們一般不會去關(guān)心運營商機房應(yīng)該怎么布置，能最直接接觸到的局域網(wǎng)就是家庭、單位甚至小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)布置了。目前典型的局域網(wǎng)布置都采用星型結(jié)構(gòu)或者多層星型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通過主路由器接入，再分配至各個分路由器，最后連接至不同的主機和設(shè)備上。這樣的布線實現(xiàn)起來比較簡單，并且所需的線纜數(shù)量也比較少。這樣的布置方式和布置思想橫跨了有線和無線時代，比如在家庭中，用戶會從電信、聯(lián)通等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商處接入網(wǎng)絡(luò)，再通過無線路由器轉(zhuǎn)出多路信號或者無線信號供家中的多個有線、無線設(shè)備使用，這也是一個典型的星形結(jié)構(gòu)。

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家用網(wǎng)絡(luò)一般使用最常見的星型結(jié)構(gòu)拓撲

       星型結(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu)等局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的發(fā)展，帶來了互聯(lián)網(wǎng)的大爆發(fā)，但是其固有的缺陷卻一直無法避免，比如數(shù)據(jù)中心的安全性和可靠性、總線型布置維護難度等。雖然技術(shù)人員已經(jīng)通過各種手段加強了傳統(tǒng)局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，甚至使用了復(fù)合拓撲結(jié)構(gòu)，但由于固有的問題沒有得到解決，人們的體驗依舊難以得到保證。

       為突破傳統(tǒng)局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)的瓶頸，最近幾年，一種并不新鮮但由于技術(shù)限制一直未被重視的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)就走上了前臺，這就是Mesh——網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

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典型Mesh（網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）結(jié)構(gòu)

       說起Mesh這個單詞，英文含義非常簡單，就是網(wǎng)、網(wǎng)格、網(wǎng)狀物。從它的基本定義來講，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是：網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點都互相連接，并且每一個節(jié)點至少連接其他兩個節(jié)點，所有的節(jié)點之間形成一個整體的網(wǎng)絡(luò)。在有線時代，由于網(wǎng)線的存在，要實現(xiàn)Mesh布局的網(wǎng)絡(luò)顯得非常困難。不過在無線時代，由于脫離了網(wǎng)線的羈絆，再通過各種全新技術(shù)的應(yīng)用，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的布局就顯得相對容易了。

從網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)來看，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)具有如下特點：

節(jié)點互聯(lián)互通：局域網(wǎng)中所有的節(jié)點都是連接在一起的，任意兩個節(jié)點之間擁有多條連接通道，并且呈現(xiàn)出明顯的去中心化態(tài)勢。由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無線AP構(gòu)成，AP均采用點對點方式通過無線中繼鏈路互聯(lián)，將傳統(tǒng)WLAN中的無線“熱點”擴展為真正大面積覆蓋的無線“熱區(qū)”。

自配置：無線Mesh網(wǎng)中AP具備自動配置和集中管理能力，簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理維護。

自愈合：無線Mesh網(wǎng)中AP具備自動發(fā)現(xiàn)和冬天路由連接，消除單點故障對業(yè)務(wù)的影響，提供冗余路徑。

高帶寬：將傳統(tǒng)WLAN的“熱點”覆蓋擴展為更大范圍的“熱區(qū)”覆蓋，消除原有的WLAN隨距離增加導(dǎo)致的帶寬下降。另外，采用Mesh結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，信號能夠避開障礙物的干擾，使信號傳送暢通無阻，消除盲區(qū)。

高利用率：高利用率是Mesh網(wǎng)絡(luò)的另一個技術(shù)優(yōu)勢。在單跳網(wǎng)絡(luò)中，一個固定的AP被多個設(shè)備共享使用，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增多，AP的通訊網(wǎng)絡(luò)可用率會大大下降。而在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，由于每個節(jié)點都是AP，根本不會發(fā)生此類問題，一旦某個AP可用率下降，數(shù)據(jù)將會自動重新選擇一個AP進行傳輸。

兼容性：Mesh采用標準的802.11b/g/n/ac制式，可廣泛地兼容無線客戶終端。

從應(yīng)用的角度來看，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢也是非常明顯的：

部署速度快，安裝簡單

       無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的部署速度快、安裝難度低。由于通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)，用戶只要將設(shè)備從包裝盒中取出并連上電源后，進入配置頁面即可。這是因為在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，除了少部分節(jié)點設(shè)備需要網(wǎng)線和AP連接外，絕大部分設(shè)備都只需要一根電源線，不需要網(wǎng)線和AP連接，所有數(shù)據(jù)都是無線傳輸?shù)?。這樣一來，不但大大節(jié)約了連接速度，還降低了有線布局的難度，非常方便。

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節(jié)點之間用無線傳輸數(shù)據(jù)

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的健壯性表現(xiàn)出色

我們知道，目前常見的局域網(wǎng)中，所有的數(shù)據(jù)都接入到單一的AP中進行收發(fā)。在一個局域網(wǎng)中，如果存在一個中心AP的話，由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡缆分挥幸粭l，因此在實際使用中很容易造成數(shù)據(jù)堵塞或者失效（比如AP連接斷開或者設(shè)備損壞等）。但是在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，由于其多跳網(wǎng)絡(luò)的特性，一個節(jié)點可以連接至少兩個其他的節(jié)點，當某一個節(jié)點堵塞或者無響應(yīng)時，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)情況選擇其他的節(jié)點進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)播。換句話來說，就是無線Mesh網(wǎng)絡(luò)擁有至少一條備用路徑，因此在數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃陨戏浅８摺?/p>

實現(xiàn)非視距傳輸

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的另一個特點是能夠提供非視距傳輸。所謂非視距傳輸，是指在對原始信號覆蓋范圍外的區(qū)域提供傳輸功能。這也很好理解，因為每一個節(jié)點都擁有同時接收和發(fā)送的特性，相當于在一定程度上擴大了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。舉例來說，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)只有一個數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點，就是連接AP的中心節(jié)點，在中心節(jié)點覆蓋范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)發(fā)送和傳輸是有效的，但是距離變遠之后就無效了。

在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，每一個節(jié)點都相當于一個中繼器，相當于擴大了數(shù)據(jù)覆蓋的范圍，能夠為連接AP的節(jié)點視距之外的用戶提供網(wǎng)絡(luò)，大幅度提高了無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域和覆蓋范圍。

結(jié)構(gòu)靈活

其實結(jié)構(gòu)靈活這一點和健壯性是有關(guān)聯(lián)的，即不存在數(shù)據(jù)堵塞或者節(jié)點失效等情況。當無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中兩個節(jié)點之間需要傳遞數(shù)據(jù)時，節(jié)點可以根據(jù)連接情況和響應(yīng)情況，自動選擇響應(yīng)時間最快、傳輸速度最高的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，避免了節(jié)點通信堵塞。甚至對一些擁有極高權(quán)限的節(jié)點來說，可以同時選擇多個節(jié)點并發(fā)傳輸數(shù)據(jù)至多個目標，大大節(jié)約了數(shù)據(jù)傳輸時間，提高了效率。

高帶寬高傳輸效能

帶寬永遠是一個難以解決的問題。因為無線通訊的特性所致，只有傳輸距離較短的時候，帶寬才容易提升。但是數(shù)據(jù)的傳輸距離又和信號強弱緊密相關(guān)，而傳統(tǒng)的單中心方式覆蓋面積是有限的。由于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)非視距傳輸?shù)奶匦?，信號覆蓋更好、強度更高，更容易實現(xiàn)總帶寬的提升。另外，同樣是由于節(jié)點中繼的作用，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋出色，因此傳輸所需功率降低，對節(jié)能也有一定幫助。

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)大幅提升信號覆蓋范圍

從上面的介紹不難看出，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點非常突出，它能解決目前常見的星型結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)、總線結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的問題，還能拓展出更多涉及安全性、穩(wěn)定性和高帶寬等方面的功能。如果能應(yīng)用到新的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品上，有望引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展，實現(xiàn)更高的傳輸速度、更廣泛的信號覆蓋。

       我公司最近推出了一系列的基于Mesh無線傳輸技術(shù)的無線設(shè)備，具備傳輸無線設(shè)備所不具有的傳輸優(yōu)勢。全IP化設(shè)計、安裝使用靈活、操作維護方便，可提供多種頻段定制，擴展WIFI，GPS，3G/4G等功能，支撐一體化通信需求。靈活應(yīng)用于軍用通信專網(wǎng)、公共安全專網(wǎng)、應(yīng)急通信專網(wǎng)、行業(yè)信息專網(wǎng)、區(qū)域?qū)拵＞W(wǎng)、無線監(jiān)控專網(wǎng)、協(xié)同管理專網(wǎng)及智能傳輸專網(wǎng)等，為軍用通信、反恐處突、公安執(zhí)法、安?；顒印岆U救援、消防指揮、森林防火、林區(qū)監(jiān)控、人防 / 地震、電力巡檢、數(shù)字油田、無人機群、車隊互通、艦船編隊、海上通信、機場地勤、地鐵應(yīng)急、公路建設(shè)、水文監(jiān)測、移動采播、醫(yī)療等領(lǐng)域，提供穩(wěn)定可靠、及時高效的高清視頻、多路數(shù)據(jù)、清晰語音及可視化的指揮調(diào)度。

Mesh網(wǎng)絡(luò)無論是技術(shù)還是原理，都要好過目前我們使用的無線技術(shù)。在覆蓋面積、性能等關(guān)鍵性指標上，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)依靠先天的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，帶來了極好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果，其發(fā)展前景被廣泛看好！


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