Mesh网络关键技术及组网性能分析

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1、Mesh网络关键技术及组网性能分析文章结构：1.背景2.Mesh基本原理及关键技术3.Mesh组网方案及性能分析4.Mesh产品应用    摘要：本文对Mesh网络的组网技术及系统性能进行了详细分析。首先介绍了Mesh网络的基本原理和系统结构，并对其关键技术进行了分析；然后在分析Mesh组网方案的基础上，结合产品试验结果对各方案的系统性能进行了综合评估；最后给出Mesh产品的应用建议。    关键词：无线Mesh，性能，关键技术，单频，双频组网    1.背景    在无线通信网络的发展过程中，先后涌现出多种多样的无线接入技术，通过各种灵活便捷的接入手段，使

2、用户体验到无处不在的通信网络及服务。然而，接入网络的多样性使得异构网络的互通和融合成为构建下一代无线通信网络时必须重点考虑的问题。此外，如何突破传统蜂窝网络结构的局限性，构建低成本的下一代无线网络也成为了关注的焦点。Mesh组网技术以其自组织、自管理、鲁棒性等独特的性能，成为实现宽带无线接入网络连续覆盖的一种有效手段，可以灵活地应用于多种无线环境，极有可能成为构建下一代宽带移动通信网络的关键技术之一[1]。目前，Mesh组网已逐步从概念走向产品实用化，各主流设备供应商也已纷纷推出各自的解决方案并开始商用。本文将结合运营商的实际需求以及对各主流厂家Mesh设备

3、的试验情况，从理论和实际两方面综合分析Mesh组网方案和关键技术性能，为Mesh技术的进一步成熟和应用提供参考。    2.Mesh基本原理及关键技术    2.1Mesh基本原理    Mesh网络结构主要由MeshAP、RootAP（根AP）及相关的认证、网管系统组成，如图1所示。其中，MeshAP主要负责为终端和其他MeshAP提供接入和回传服务，与传统网络的最大差别在于MeshAP可以根据无线信道和干扰情况灵活选择最佳无线路由，最终通过不同的MeshAP和有线接入点RootAP连接到因特网。有线接入点RootAP与MeshAP的区别在于它一端提供无线

4、接入，另一端提供了Mesh网络最终与有线因特网连接的桥梁，实际上在一个Mesh网络中可以同时存在多个RootAP以保证与外界网络的通信流量。图1：Mesh组网结构示意图    2.2Mesh关键技术分析    1)自配置    无线Mesh网络中的AP（包括MeshAP、RootAP，以下同）具备自动频点检测、配置以及集中管理能力，可简化网络的管理维护。    2)自发现、自组织、自愈合技术    无线Mesh网中AP具备自动发现和动态路由连接功能，能够消除单点故障对业务的影响，提供冗余路径。在某条链路出现错误后可以自动通过其他AP接入有线网络。针对有线接入

5、点的RootAP，一旦其有线链路出现故障，也将自动关闭其无线链路，使得其他连接到该RootAP的节点可以自动选择其他有线点接入，保证网络的正常运行。    3)路由优化    路由协议是无线Mesh网络最重要的技术之一。无线Mesh网络中的路由协议不能仅仅根据“最小跳数”来进行路由选择，而要综合考虑多种性能度量指标；其次，路由协议要提供网络容错性和健壮性支持，能够在无线链路失效时，迅速选择替代链路避免业务提供中断；第三，路由协议要能够利用流量工程技术，在多条路径间进行负载均衡，尽量最大限度利用系统资源；第四，路由协议要求能同时支持路由器和用户终端[2]。  

6、  4）Qos保证机制    随着各种不同类型的业务在Mesh网络上的应用，尤其是在Mesh跳数较多的情况下，需要保证各种业务的接入、时延、公平性等需求，同时还需协调Mesh接入网络中的Qos策略与有线网中的QoS策略互连时的一致性，从而为用户提供端到端的业务Qos保证。    5）Mesh安全    传统网络的安全隐患在多跳的Mesh网中将被进一步放大。目前Mesh网络中的安全解决方案主要有两种，一种是采用了多层安全架构，对客户机提供WEP、WPA保护；对AP间的数据采用64/128bitWEP或128bitAES加密；同时在网络层使用VPN来增强整体的安

7、全性等[3]。另一种方案是在AP间建立经过加密的IPSec隧道，以便安全地传送所有用户的数据业务、内部信令处理和管理信息，即所有数据在AP之间的传送都处于IPSec保护之下。    3.Mesh组网方案及性能分析    3.1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802.11s的WLANMESH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。    3.1.1单频组网    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，所有的无线接入点MeshAP

8、和有线接入点RootAP的接入和回传均工作于同一频段