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Mesh技术详解及与传统网络结构相比有什么优势

点击次数:1101 发布时间:2019-04-22
  网络传输技术从上世纪60年代诞生以来,网络技术的发展极其迅速,传统局域网的星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构等都在各个领域发挥作用,为全球几十亿人提供了稳定的网络连接和大量数据流量。不过,有这样一种局域网技术,它诞生得很早,却由于结构复杂,并没有得到人们的重视。可是随着无线网络技术发展到今天,它的优点又重新被重视起来,这种网络就是Mesh网络,即网状网络结构。今天,我们就来为大家详细介绍一下Mesh网络究竟是个什么样的技术。
 
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  网络技术的发展带给人类社会巨大的变化,它让人们的沟通变得容易,信息传递更加便捷,甚至促成了技术革命和产业升级。网络从早期的有线网、军yong网发展到现在的无线网、广域网,大幅降低了人们之间的交流成本,从瞬间知晓天下事到全球买卖、交易,真正意义上实现了全球信息交流的平等。不过传统的局域网技术在发展过程由于技术限制所选择的道路,在今天看起来存在着一定的瓶颈和局限,而解决这个问题的方法,就是“回到初心”,重新走向Mesh网络,也就是网状网络结构。
 
  在说Mesh这个网络结构之前有必要讲述一下已面临瓶颈的传统局域网结构基本网络拓扑结构
 
  局域网的基本结构包括星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构等。最常见最广泛使用的星型结构是以中央节点作为核心,其他节点都连接至中央节点上,这种结构的成本较高、可靠性较低,但是其延迟小、结构简单便于管理。总线型结构则是各个网络设备都挂接在一条总线上,没有明显的中心,优点是结构简单、可扩展性好,但是缺点同样明显,比如维护困难、分支结构故障查找困难。为了在使用中更安全、更高效,目前绝大部分运行中的商用局域网都采用多种网络拓扑模式组合的方式,尽可能发挥局域网的性能并避免阻碍的产生。
 
  对普通用户来说,我们一般不会去关心运营商机房应该怎么布置,能最直接接触到的局域网就是家庭、单位甚至小区的网络布置了。目前典型的局域网布置都采用星型结构或者多层星型结构,网络通过主路由器接入,再分配至各个分路由器,最后连接至不同的主机和设备上。这样的布线实现起来比较简单,并且所需的线缆数量也比较少。这样的布置方式和布置思想横跨了有线和无线时代,比如在家庭中,用户会从电信、联通等网络服务商处接入网络,再通过无线路由器转出多路信号或者无线信号供家中的多个有线、无线设备使用,这也是一个典型的星形结构。
 
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基本网络拓扑结构
 
  局域网的基本结构包括星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构等。最常见最广泛使用的星型结构是以中央节点作为核心,其他节点都连接至中央节点上,这种结构的成本较高、可靠性较低,但是其延迟小、结构简单便于管理。总线型结构则是各个网络设备都挂接在一条总线上,没有明显的中心,优点是结构简单、可扩展性好,但是缺点同样明显,比如维护困难、分支结构故障查找困难。为了在使用中更安全、更高效,目前绝大部分运行中的商用局域网都采用多种网络拓扑模式组合的方式,尽可能发挥局域网的性能并避免阻碍的产生。
 
  对普通用户来说,我们一般不会去关心运营商机房应该怎么布置,能最直接接触到的局域网就是家庭、单位甚至小区的网络布置了。目前典型的局域网布置都采用星型结构或者多层星型结构,网络通过主路由器接入,再分配至各个分路由器,最后连接至不同的主机和设备上。这样的布线实现起来比较简单,并且所需的线缆数量也比较少。这样的布置方式和布置思想横跨了有线和无线时代,比如在家庭中,用户会从电信、联通等网络服务商处接入网络,再通过无线路由器转出多路信号或者无线信号供家中的多个有线、无线设备使用,这也是一个典型的星形结构。
 
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家用网络一般使用最常见的星型结构拓扑
 
  星型结构、总线型结构等局域网拓扑结构的发展,带来了互联网的大爆发,但是其固有的缺陷却一直无法避免,比如数据中心的安全性和可靠性、总线型布置维护难度等。虽然技术人员已经通过各种手段加强了传统局域网结构,甚至使用了复合拓扑结构,但由于固有的问题没有得到解决,人们的体验依旧难以得到保证。
 
  为突破传统局域网结构的瓶颈,最近几年,一种并不新鲜但由于技术限制一直未被重视的网络拓扑结构就走上了前台,这就是Mesh——网状网络结构。
 
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典型Mesh(网状网络)结构
 
  说起Mesh这个单词,英文含义非常简单,就是网、网格、网状物。从它的基本定义来讲,网状网络的拓扑结构是:网络中所有的节点都互相连接,并且每一个节点至少连接其他两个节点,所有的节点之间形成一个整体的网络。在有线时代,由于网线的存在,要实现Mesh布局的网络显得非常困难。不过在无线时代,由于脱离了网线的羁绊,再通过各种全新技术的应用,无线Mesh网络的布局就显得相对容易了。
 
  从网络拓扑结构来看,无线Mesh网络具有如下特点:
 
  节点互联互通:局域网中所有的节点都是连接在一起的,任意两个节点之间拥有多条连接通道,并且呈现出明显的去中心化态势。由包括一组呈网状分布的无线AP构成,AP均采用点对点方式通过无线中继链路互联,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”。
 
  自配置:无线Mesh网中AP具备自动配置和集中管理能力,简化了网络的管理维护。
 
  自愈合:无线Mesh网中AP具备自动发现和冬天路由连接,消除单点故障对业务的影响,提供冗余路径。
 
  高带宽:将传统WLAN的“热点”覆盖扩展为更大范围的“热区”覆盖,消除原有的WLAN随距离增加导致的带宽下降。另外,采用Mesh结构的系统,信号能够避开障碍物的干扰,使信号传送畅通无阻,消除盲区。
 
  高利用率:高利用率是Mesh网络的另一个技术优势。在单跳网络中,一个固定的AP被多个设备共享使用,随着网络设备的增多,AP的通讯网络可用率会大大下降。而在Mesh网络中,由于每个节点都是AP,根本不会发生此类问题,一旦某个AP可用率下降,数据将会自动重新选择一个AP进行传输。
 
  兼容性:Mesh采用标准的802.11b/g/n/ac制式,可广泛地兼容无线客户终端。
 
  从应用的角度来看,无线Mesh网络的优势也是非常明显的:
 
  部署速度快,安装简单
 
  无线Mesh网络的部署速度快、安装难度低。由于通过无线方式传输数据,用户只要将设备从包装盒中取出并连上电源后,进入配置页面即可。这是因为在无线Mesh网络中,除了少部分节点设备需要网线和AP连接外,绝大部分设备都只需要一根电源线,不需要网线和AP连接,所有数据都是无线传输的。这样一来,不但大大节约了连接速度,还降低了有线布局的难度,非常方便。
 
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节点之间用无线传输数据
 
  无线Mesh网络的健壮性表现出色
 
  我们知道,目前常见的局域网中,所有的数据都接入到单一的AP中进行收发。在一个局域网中,如果存在一个中心AP的话,由于数据传输的道路只有一条,因此在实际使用中很容易造成数据堵塞或者失效(比如AP连接断开或者设备损坏等)。但是在无线Mesh网络中,由于其多跳网络的特性,一个节点可以连接至少两个其他的节点,当某一个节点堵塞或者无响应时,无线Mesh网络可以根据情况选择其他的节点进行数据转播。换句话来说,就是无线Mesh网络拥有至少一条备用路径,因此在数据传输的可靠性上非常高。
 
  实现非视距传输
 
  无线Mesh网络的另一个特点是能够提供非视距传输。所谓非视距传输,是指在对原始信号覆盖范围外的区域提供传输功能。这也很好理解,因为每一个节点都拥有同时接收和发送的特性,相当于在一定程度上扩大了网络的覆盖范围。举例来说,传统的网络只有一个数据发送节点,就是连接AP的中心节点,在中心节点覆盖范围内,数据发送和传输是有效的,但是距离变远之后就无效了。
 
  在无线Mesh网络中,每一个节点都相当于一个中继器,相当于扩大了数据覆盖的范围,能够为连接AP的节点视距之外的用户提供网络,大幅度提高了无线网络的应用领域和覆盖范围。
 
  结构灵活
 
  其实结构灵活这一点和健壮性是有关联的,即不存在数据堵塞或者节点失效等情况。当无线Mesh网络中两个节点之间需要传递数据时,节点可以根据连接情况和响应情况,自动选择响应时间最快、传输速度Z高的转发路径,避免了节点通信堵塞。甚至对一些拥有极高权限的节点来说,可以同时选择多个节点并发传输数据至多个目标,大大节约了数据传输时间,提高了效率。
 
  高带宽高传输效能
 
  带宽永远是一个难以解决的问题。因为无线通讯的特性所致,只有传输距离较短的时候,带宽才容易提升。但是数据的传输距离又和信号强弱紧密相关,而传统的单中心方式覆盖面积是有限的。由于无线Mesh网络非视距传输的特性,信号覆盖更好、强度更高,更容易实现总带宽的提升。另外,同样是由于节点中继的作用,无线Mesh网络信号覆盖出色,因此传输所需功率降低,对节能也有一定帮助。
 
  无线Mesh网络大幅提升信号覆盖范围
 
  从上面的介绍不难看出,无线Mesh网络的优点非常突出,它能解决目前常见的星型结构局域网、总线结构局域网的问题,还能拓展出更多涉及安全性、稳定性和高带宽等方面的功能。如果能应用到新的无线网络产品上,有望引领网络技术的进一步发展,实现更高的传输速度、更广泛的信号覆盖。
 
  我公司最近推出了一系列的基于Mesh无线传输技术的无线设备,具备传输无线设备所不具有的传输优势。全IP化设计、安装使用灵活、操作维护方便,可提供多种频段定制,扩展WIFI,GPS,3G/4G等功能,支撑一体化通信需求。灵活应用于军yong通信专网、公共安全专网、应急通信专网、行业信息专网、区域宽带专网、无线监控专网、协同管理专网及智能传输专网等,为军yong通信、反kong突、公an执fa、安保活动、抢险救援、消防指挥、森林防火、林区监控、人防 / 地震、电力巡检、数字油田、无人机群、车队互通、舰船编队、海上通信、机场地勤、地铁应急、公路建设、水文监测、移动采播、医疗等领域,提供稳定可靠、及时高效的高清视频、多路数据、清晰语音及可视化的指挥调度。
 
  Mesh网络无论是技术还是原理,都要好过目前我们使用的无线技术。在覆盖面积、性能等关键性指标上,无线Mesh网络依靠先天的结构优势,带来了极好的网络覆盖效果,其发展前景被广泛看好!

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