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。
特别声明:本站注明稿件来源为其他媒体的文/图等稿件均为转载稿,本站转载出于非商业性的教育和科研之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。如转载稿涉及版权等问题,请作者在两周内速来电或来函联系。