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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具体分析。一方面介绍了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，结合产品实验结果对

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，极有也许成为构

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设备的实验情况，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网络结构重要由MeshAP、RootAP（根AP）及相关的认证、网管系统组成，如图1所示。

其中，MeshAP重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接入，另一端提供了Mesh网络最

终与有线因特网连接的桥梁，事实上在一个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（涉及MeshAP、RootAP，以下同）具有自动频点检测、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具有自动发现和动态路由连接功能，可以消除单点故障对业务的影响，提供冗

余途径。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，保证网络的正常运营。

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；另一方面，路由协议要提供网络容错性和健壮

性支持，可以在无线链路失效时，迅速选择替代链路避免业务提供中断；第三，路由协议要可以运用流量

工程技术，在多条途径间进行负载均衡，尽量最大限度运用系统资源；第四，路由协议规定能同时支持路

由器和用户终端[2]。

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，特别是在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重要

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来增强整体的安全性等[3]。另一种方案是在AP间建立通过加

密的IPSec隧道，以便安全地传送所有用户的数据业务、内部信令解决和管理信息，即所有数据在AP之间

的传送都处在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，分析实际也许的各种组网方案。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

单频组网方案重要用于设备及频率资源受限的地区，