部署传统无线网络时，人们总是苦恼于难以寻找到合适的有线接入点，尤其在空旷、缺乏铜线/光纤等有线资源的室外环境中，问题更加明显。无线Mesh网络的出现在很大程度上解决了这一问题：传统WLAN中，每一个AP都需要通过有线接入点连接到有线局域网；而无线Mesh网络由一组呈网状分布的无线AP组成，只需要设置部分AP通过有线接入点连接到宽带骨干网就足够了，至于AP与AP之间则采用点对点方式通过无线中继链路互联，这大大减少了对有线资源的需求，极大便利了无线网络的部署。

　　无线Mesh技术优点不仅于此，它在覆盖区域、移动漫游等方面与传统WLAN相比较同样有着明显的优势。当前，业界的无线Mesh网体系结构不尽相同，主要区别在于无线中继的方式和无线中继链路路由选择的方法。

　　围绕无线中继手段，业界主要的分歧在于采用Multi-Band、Multi-Radio方式还是采用Single-Band、Single-Radio方式；而在路由算法上，沿用有线网络路由协议还是开发专用的无线Mesh路由协议也是两种截然不同的技术路线。

　　无线中继

　　首先我们来明确什么是Multi-Band、Multi-Radio和Single-Band、Single-Radio。在无线Mesh网中，节点（AP）必须实现两个功能：用户接入和无线中继（即转发数据给另一Mesh节点）。如果用户接入和无线中继工作于同一频段，如使用工作于2.4GHz的802.11b作为用户接入，同时使用同样工作于2.4GHz的802.11g作无线中继，就是一种典型的Single-Band、Single-Radio方式。反之，用户接入和无线中继工作于不同频段，如使用工作于2.4GHz的802.11b/g作为用户接入，同时使用工作于5.8GHz的802.11a作无线中继，则是一种典型的Multi-Band、Multi-Radio方式。下面我们将从性能和覆盖两个角度来比较这两种方法的优缺点。

　　在目前的无线网络中，2.4GHz频段被广泛地应用于用户接入。采用Single-Radio方式，也就是在用户接入和无线中继的同时使用2.4GHz，会带来同频干扰（虽然2.4GHz频段有3个互不相干的channel，但一旦网络规模稍有增大、跳数一多，很难使之工作时互不相干），以致造成性能下降。采用Multi-Radio方式至少可以将接入部分和无线中继部分从频率上分开，使得两者互不干扰，在一定程度上提升性能。不过这种性能提升也是有限的，因为仅仅消除了用户接入和无线中继之间的干扰，而对于无线中继多跳间干扰所造成的性能衰减并没有太大的帮助。

　　从链路传输角度来讲，2.4GHz和5.8GHz的频段穿透能力都较弱。一般来说，2.4GHz穿透障碍物的能力较好，但5.8GHz的OFDM调制方式具备非视距和准视距传输特性，可以克服楼宇的局部遮挡，且速度更快；2.4GHz频段传输距离较5.8GHz的远一些，但在校园范围内采用外置天线方式，两者没有很大区别。从覆盖角度来讲，2.4GHz的802.11g 和5.8GHz的802.11a的AP覆盖半径是一样的，若采用2.4GHz的802.11b模式，覆盖范围要比5.8GHz的802.11a大三倍。从抗干扰角度来说，2.4GHz有三个独立信道，5.8GHz有八个独立信道，后者抗干扰能力要好一些，频率规划较为简单易行。

　　由此可见，Multi-Band、Multi-Radio和Single-Band、Single-Radio两种方式各有优缺点，都没有占绝对性优势，究竟何种方式更适合于大规模Mesh网络，还有待市场和时间的进一步检验。同时，随着技术手段的进一步发展，无线中继方式也将不仅仅限于802.11a/b/g，例如目前逐渐成熟的802.16技术等，也增加了无线中继方式的选择范围。

　　无线路由算法

　　这里的路由指的是如何选择一条路径将用户的无线数据回传到有线网络。在无线Mesh网络中，可能存在多条数据回传路径，那么如何从中选择一条最优路径或相对最优路径呢？

　　当前业界和学术界主要有两种做法：一种是沿用有线网络中普遍采用的路由协议，例如OSPF、RIP等链路状态、距离向量协议；另一种是开发无线下专用的路由协议，如PWRP算法、MR-LQSR算法等。

　　Mesh路由的目的是为了寻找最优或相对最优的回传路径。在无线网络中，网络性能同发送成功概率息息相关。在无线Mesh网络中，一个好的路由算法必须兼顾减少路由跳数以及降低某条链路上packet error的概率。在这个意义上，传统的有线路由协议并不适合于无线Mesh路由，因为它通常无法考虑一条无线链路上packet error的概率。因此，单从性能角度来考察，必须开发适用于无线环境的Mesh路由协议。

　　然而，从实现的复杂性考虑，沿用传统有线路由协议是最快捷的方式，而且目前实际部署的Mesh网络规模都还有限，使用传统有线路由协议也能较好地满足性能上的需求，因此，在一定时期内，使用传统有线路由算法还不失为一种有效的解决方法。但从长远的发展来看，开发无线下专用的Mesh路由算法势在必行，而且除了兼顾减少跳数以及减小某条链路上packet error的概率外，负载均衡、路由开销等等也是需要考虑的因素。目前，许多科研机构与厂商都在进行无线Mesh路由算法的研发。

　　北电无线网状网解决方案

　　无线网状网作为新一代的无线Mesh，是一种基于多跳路由、对等网络技术的新型网络结构。比起传统的Mesh网，它具有移动宽带的特性，同时可以动态地不断扩展，自组网、自管理，自动修复、自我平衡，在组网方式、传输距离以及移动性上都有了很大的改进。特别是，它具有兼容Wi-Fi的特性，因此无线网状网对Wi-Fi在增加传输距离和移动性、扩展Wi-Fi应用上提供了很大帮助。

　　在清华大学无线实证网络系列报道（二）中我们介绍了Tropos + Motorola Canopy的Single-Band、Single-Radio无线Mesh方案，这里我们介绍一下北电（Nortel）无线网状网解决方案。

　　北电无线网状网解决方案的最大特点在于它采用Multi-Band、Multi-Radio方式，将移动用户终端的接入部分和无线AP之间的中继部分从空间和频率上进行了划分：在无线AP与移动用户终端间采用基于2.4GHz的802.11b/g，而在无线AP之间则采用基于5.8GHz的802.11a，避免了两者间的射频干扰。同时，考虑到802.11a的传输特性，无线接入点AP 7220间可以通过增加外置高增益定向天线来提高无线中继距离。

　　北电另一特点在于它基于全新的无线社区网（Community Area Network，如图2）概念建立了一种创新的公共无线区域网架构。所谓社区接入网（CAN）由一组呈网状分布的无线AP构成，社区接入网中AP均采用Peer to Peer方式，通过工作于5.8GHz的802.11a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”。在系统组成上，采用Wireless Gateway + CAN结构。Gateway主要提供移动性和安全性方面的功能，CAN则负责用户终端的接入，并将用户数据信息通过无线方式汇聚到NAP（即CAN中接入到有线网络的AP）。

　　在无线Mesh路由方面，北电目前采用OSPF协议来实现回传路径选择，这在现阶段网络规模不大、跳数有限的情况下，可以达到较好的性能。

　　此外，北电在安全方面也别具特色。Gateway（Wireless Gateway 7250）与每个无线AP间均建立经过加密的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OAM&P管理信息，也就是说数据在AP和Gateway之间的传送都处于IPSec保护之下。不过Gateway并不涉及用户的认证工作。对于具有WPA（802.11i）功能的用户而言，无线AP会将用户的认证信息经过IPSec加密隧道“透明地”传送到网络中心的RADIUS认证服务器进行合法性认证。通过认证后，AP与用户间的传输资料就会以WPA/802.11i加密算法加密，用户的传输资料将经由IPSec加密隧道，在无线AP与无线网关WG 7250间传送。另外，AP不仅支持多种用户Wi-Fi Protected Access （WPA）：EAP-TLS、EAP-TTLS、EAP-PEAP；还在AP间采用以WPA为基础的认证功能，对新加入网络的无线AP进行认证，防止非法AP接入，并使用基于WPA的加密功能，保证邻近AP间传送的路由和通信控制协议的安全。

　　北电无线网状网实证网

　　在清华大学无线实证网络中，清华大学信息网络工程研究中心的无线移动研究室针对北电无线网状网解决方案的特点，选取了西区包括西大操场、图书馆、大礼堂、清华学堂在内大片区域作为北电无线网状网的实证场所。

　　北电无线网状网实证网的AP部署图及网络拓朴图如图3、4所示。实证网络总计使用了8个AP 7220，组成3个无线社区网（CAN）。根据实际环境的特点，配置了静态的无线Mesh路径，如图3部署图中的红线所示。

　　值得注意的是，安装点的设置除了考虑覆盖效果之外，还考虑了多跳衰减对性能的影响，最大跳数为2跳（根据北电技术白皮书的建议，最大跳数不应超过3跳）。网络拓朴如图4所示，充分体现了无线Mesh网组网简单的特点。

　　在北电无线网状网实证网络的部署中，其一体化配置、完整的解决方案都给了我们深刻的印象，特别在安全方案上更有其独到之处。

　　当然，受限于实证网络的规模，北电无线网状网自适应路由、通过增加外置高增益定向天线来提高无线中继距离等特点并没有得到充分的体现。

　　此外，透过实证网络我们也发现了北电无线网状网设计中的一些瑕疵，例如没有考虑到多SSID*的需求，AP间路由没有考虑到负载均衡等等。另外，就目前业内大部分厂商而言，如何使无线Mesh网平滑过渡到IPv6都是亟待解决的问题。

　　所幸，北电技术研发部已经考虑到这些问题，并正着手进行产品的升级，相信不久的将来，这些不足都会很快得以改进。

　　在建设实证网络的同时，我们也对北电无线网状网解决方案进行了一些性能测试，包括多跳与安全机制对网络性能的影响等等，限于篇幅我们将在后续文章中对其进行详细报道。