无线知识培训之Mesh网络

制作：技术研究中心日期：2011-12-4作者：刘刚无线知识培训之Mesh网络培训目的了解无线Mesh网络的基本概念和一种Mesh网络的实现方式学习重点1、Mesh网络基本概念2、MPP,MP,MAP等区别3、Mesh网络的基本组网方式4、6地址组Mesh网络的方式TBS开发人员培训对象2小时刘刚培训讲师培训课时基本概念•Mesh网络也称为“多跳网络”，它是一个动态的可以不断扩展的网络架构，并能有效地在无线设备之间传输•由meshrouters（路由器）和meshclients（客户端）组成，其中meshrouters构成骨干网络，并和有线的internet网相连接，负责为meshclients提供多跳的无线internet连接Mesh网络和单跳网络•单跳网络在传统的无线局域网中，用户如果要进行相互通讯的话，那么首先会访问一个固定的接入点(AP)，这种访问的方式被称为单跳网络•多跳网络在多跳网络中，任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器。这样设计的好处：如果最近的AP由于流量大而拥塞的话，那么数据可以重新选择一个小流量路径进行传输。数据包根据网络的情况从一个节点依次传送到多个节点，最终到达目的地。这样的访问方式就是多跳访问典型组网无线Mesh网络中概念无线Mesh网络与其他无线网络比较•1.无线Mesh网络与移动蜂窝网络比较从拓扑结构上看，无线Mesh网络为分布式的网状结构，而蜂窝移动通信系统多采用集中式的星型结构。如果网络中的网络中的某一条链路出现故障，无线Mesh网络可自动转向其他可接入的链路。而蜂窝移动网络则可能造成大范围的服务中断。因此，无线Mesh网络与蜂窝移动网络相比，他的可靠性更高，自愈性更强。从传输速率上看，目前无线wifiMesh网络传输速率可达到300Mbps（11n），而目前的3G技术，最大速率才只能达到2Mbps从网络配置上看，无线Mesh网络用到的基础设备体积小，相比蜂窝移动通信系统的基站等设备，其配置和维护都相当的简单，故无线Mesh网络的扩展性相当好，投资成本远低于蜂窝移动通信系统。•2.无线Mesh网络与无线局域网(WLAN)的比较从拓扑结构上看，WLAN是典型的点对多点的网络，所有终端通过单跳接入AP，再接入有线以太网，因而数据不可转发。而对于网状结构的Mesh网络，数据可以通过MR（MeshRouter）进行只能转发。从覆盖范围来讲，WLAN虽然能提供高速的数据服务，但典型情况下AP的覆盖范围仅限于几百米。而无线Mesh设备体积小巧且价格便宜，其多跳性可以扩大WLAN的覆盖范围，使其能在大范围内实现高速通信。从协议上看，WLAN的MAC协议主要完成的是本地业务的接入，而在无线Mesh网络中既要完成本地业务的接入，还要对其他节点来的业务进行转发。对于上层协议，WLAN采用的是静态Internet路由协议加入部分移动IP的考虑，而无线Mesh网络则需要设计自己的路由协议。•3.无线Mesh网络与Adhoc网络的比较从网络结构上看，二者都是自组织的多跳网络，但无线Mesh网络的骨干网结构提供了大范围的信号覆盖与节点连接，网络健壮性好。而Adhoc网络的节点都兼有独立路由和主机功能，节点地位平等，网络流通性是依赖端节点的平等合作实现的，网络健壮性比较差。从业务模式上看，无线Mesh网络主要是作为Internet或宽带多媒体通信业务的接入，故节点的主要业务室来往于Internet网关的业务；Adhoc网络主要用于军事或其他专业通信，网络中节点主要业务大多是任意节点之间的相对随机业务流。无线Mesh网络与其他无线网络的比较无线Mesh的优点•高性价比：Mesh网络中，只有MPP需要接入到有线网络，对有线的依赖程度被降到了最低程度，省却了购买大量有线设备以及布线安装的投资开销•可扩展性强：Mesh网络中AP之间能自动相互发现并发起无线连接建立，如果需要向网络中增加新的AP节点，只需要将新增节点安装并进行相应的配置。•部署快捷：组建Mesh网络，除MPP外的其他AP均不需要走线接入有线网络，和传统WLAN网络相比，大大缩短组建周期。•应用场景广：Mesh网络除了可以应用于企业网、办公网、校园网等传统WLAN网络常用场景外，还可以广泛应用于大型仓库、港口码头、城域网、轨道交通、应急通信等应用场景。•高可靠性：传统WLAN网络模式下，一旦某个AP上行有线链路出现故障，则该AP所关联的所有客户端均无法正常接入WLAN网络。而Mesh网络中各AP之间实现的是全连接，由某个MeshAP至Portal节点（有线网络）通常有多条可用链路，可以有效避免单点故障普通无线Mesh网络的部署•两个Mesh网络由一个AC管理。其中，至少一个MPP需要与AC建立有线连接。一个MP启动后，它首先扫描附近的网络，然后与所有检测到的MP建立临时连接。通过这种连接，MP可以与AC联系，并下载配置。完成配置文件的下载后，MP会与享有相同预共享密钥的邻居建立安全的连接。拥有2个radio的MP组网•为了使Mesh1和Mesh2网络不产生干扰，可以采用一个拥有两个radio的MP，两个radio分别在不同的Mesh网络。在这种组网里，两个Mesh网络必须由同一个AC管理无线Mesh网的应用•1.宽带家庭网络互联目前宽带家庭网络互联大多采用的WLAN来实现，在WLAN中AP的放置需要现场勘查，但仍不免产生覆盖不到的盲区。为了消除盲区，可在家庭互联网络中采用无线Mesh网（WMN）技术，放置多个小型室内MR，以多跳Mesh网络互联家庭内部数字设备，可以有效的消除盲区，同时还可以大大提高网络的容错性，减少网络拥塞。•2.社区网络互联通过在社区放置多个MR，可以将社区内各用户讲题网络互联，形成一个社区无线多跳网络。有了这个社会互联网络，就可以在社区内用户家庭之间共享若干个Internet接入设备（如ADSL），而且大大减少社区用户的上网费用，提高网络资源利用率。同时还可以社区本地相互访问，共享社区内网络资源•3.企业网络互联目前，802.11WLAN已经在企业办公室写字楼中得到广泛的应用，但这些WLAN或者相互没有连接，或者采用不太经济的有线以太网连接方式。而采用WMN技术，通过MR将这些WLAN互联，一方面可以解决WLAN网络之间互联性的问题，另一方面可以节约成本，灵活部署，提高网络的容错性和健壮性此外，在城域网、智能交通系统网、校园网、医院、旅游休闲场所等等，都是WMN技术应用的领域。无线Mesh网络的关键性技术无线Mesh网作为一种新型的无线接入网络技术，需要考察影响其性能的关键技术因素。这些技术因素主要有：•物理层无线电技术•MAC层多址访问机制•Mesh拓扑连接的维持•Mesh路由协议•宽带Qos业务支持•兼容性和互操作性支持Mesh路由协议•传统路由协议传统路由协议是专为有线网络设计的，四种最常见的协议是路由信息协议(RIP)、内部网关路由协议(IGRP)、最小路径优先(OSPF)、加强型内部网关协议(EIGRP).由于有线网络链路质量相对稳定，传统路由协议并没有考虑到无线网络动态变化的特征，因此它们并不完全适合无线Mesh网。•Mesh路由协议的设计应注意：1.不能仅仅根据“最小跳数”来进行路由选择，需要综合考虑多种性能度量指标来进行路由选择。2.要提网络容错性和健壮性的支持3.能够在多条路径之间进行负载均衡，尽最大限度利用系统资源4.能同时支持Mesh路由器和Mesh终端一种无线Mesh网络实现方式•网络里至少有一个MPP（网关），各个节点通过互相发送管理帧建立和更新路由信息•每个MPP和MP都维护一张包含到达其他节点路由信息的路由表项•路由信息更新依据最小路径（Metric）和当前链路质量（RSSI）•各节点间用6地址头传递信息6地址概念•地址分类：•DA:目的MAC地址•SA:源MAC地址•Meshda:MP目的地址•Meshsa:MP源地址•TA:发送端地址•RA：接收端地址6地址报文头部rataMeshdaMeshsadasa帧介绍•RAN：一种管理帧，广播帧。MPP会定时向整个Mesh网络广播。•PREQ：一种管理帧，单播帧。路由请求帧，MP收到RNN后会向MPP发出PREQ以请求建立路由信息。•PREP：一种管理帧，单播帧。路由响应帧，MPP收到PREQ后，会回应PREP。Mesh网络帧转发流程MPPMPMPMPMPSTASTARNNPREQPREQPREQRNNRNNPREQPREQRNNRNNRNNPREPPREPPREPPREPPREPPREP工作过程•1.MPP会定时（可根据环境手动配置）向整个Mesh网络广播RNN帧，MP收到广播的RAN保存MPP的地址，根据算法，建立到MPP的路由信息，并转发广播的RAN帧•2.MP收到广播RAN帧后，发PREQ帧或者转发PREQ帧给MPP，MPP建立到MP的路由信息•3.MPP收到PREQ帧后，给MP回应PREP帧，更新路由信息•4.用户间通信，用户（sa）首先会发包给当前的MAP（Meshsa），然后组装成6地址报文通过查询路由信息表在Mesh网络间传播，到达目的MAP（Meshda），分解成正常的3地址wifi包传递给目的用户（da），完成一次通信谢谢各位!谢谢各位！