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摘要：打造无线城市无线网络信息平台的理念是“无线新城、无限生活”。目标是采用无线宽带实现 M 市区全城覆盖，建设一个时尚、敏捷、安全的无线城市，提升城市的竞争力和品牌效应。
关键词：无线 MESH 网络；
1 无线 MESH 技术
无线 Mesh 技术在建网成本和建网速度也显示出了相当的优势，在美国，将“宽带光纤部署到全城”至少需要 15 年时间，平均每个光纤点的费用在 2000 到3000 美金；如果使用无线 Mesh 技术，整个城市的部署及整体工程建设至多需要一至两年，而每个无线服务接入点平均费用远低于光纤建网成本。作为城市范围内的无线网络通信手段，无线 Mesh 技术可以提供多种多样切实可行的应用，全面的覆盖整个城市的无线网络不仅是一种无线通信技术创新，而且对于城市的数字化进程中是具有举足轻重的意义的。
1.1 无线 Mesh 技术概述
无线 Mesh，即无线网状网，是一种多跳、具有自组织和自愈特点的宽带无线网络结构，即一种高容量、高速率的分布式网络。其不同于传统的无线网络，可以被看成是WLAN（单跳）和移动Ad Hoc网络（多跳）的融合且发挥了两者的优势。作为一种新型网络结构形态，Mesh结构已被纳入到802.16-2004，802.16e和802.1ls标准中。无线 Mesh可以通过一些中间节点连接互相之间距离比较远而不能直接连接的无线路由器，即可以让网络中的每个节点都可以发送和接收信号，传统的WLAN一直存在的可伸缩性低和健壮性差等问题可由此解决。
1.2无线网状网核心技术
1.2.1拓扑结构
无线Mesh 网络是一种与传统的无线网络完全不同的网络。一般的无线接入技术中，主要是采用点到点或者点到多点的拓扑结构。这种拓扑结构中一般都存在一个中心节点，例如移动通信系统中的基站、802.11无线局域网（WLAN）中的接入点（AP）等。中心节点与各个无线终端都是通过单跳无线链路相连，控制各无线终端对无线网络的访问；同时，又通过有线链路与有线骨干网相连，提供到骨干网的连接。那么在无线Mesh 网络中，采用网状Mesh 拓扑结构，是一种多点到多点网络拓扑结构。在Mesh 网络结构中，各网络节点通过相邻其他网络节点，以无线多跳方式相连。
WMN 主要由两类网络节点组成：Mesh 路由器和Mesh 客户端。WMN 的系统结构根据节点功能的不同分为3 类：骨干网Mesh 结构、客户端Mesh 结构、混合结构：
骨干网Mesh 结构是由Mesh 路由器网状互联形成的，无线Mesh 骨干网再通过其中的Mesh 路由器与外部网络相连。Mesh 路由器除了具有传统的无线路由器的网关、中继功能外，还具有支持Mesh 网络互连的路由功能，可以通过无线多跳通信，以相当低的发射功率获得同样的无线覆盖范围。
客户端Mesh 结构是由Mesh 用户端之间互联构成一个小型对等通信网络，在用户设备间提供点到点的服务。Mesh 网用户终端可以是手提电脑、手机、PDA等装有无线网卡、天线的用户设备。这种结构实际上就是一个Ad hoc 网络，可以在没有或不便使用现有的网络基础设施的情况下提供一种通信支撑。Mesh 客户端可以通过Mesh 路由器接入骨干Mesh 网络形成Mesh 网络的混合结构。这种结构是无线网状网实际上采用最多的结构。
1.2.2路由技术
用户终端通过WR接到无线IP 接入点的路由技术和相关协议是多跳的无线Mesh网络的最重要技术。研究和设计接入Internet的路由技术和协议，基本考虑准则有：尽量少的多跳数、尽量小的时延、尽量大的数据速率、尽量低的差错率、尽量大的路由稳定等。这样，接入W G W 的路由协议设计有如下几点要尤其注意：首先，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，综合评估后进行路由选择；其次，路由协议要提供网络容错性和健壮性支持，能够在无线链路失效时，迅速选择替代链路避免业务提供中断；第三，路由协议要能够利用流量工程技术，在多条路径间进行负载均衡，尽量最大限度利用系统资源；第四，路由协议要求能同时支持路由器和用户终端。
无线Mesh路由协议可参照A d Hoc网络路由协议，目前几种典型的路由协议有：动态源路由协议（D SR ）、目的序列距离矢量路由协议（D SD V ）、临时按序路由算法（TO R A ）和A d Hoc 按需距离矢量路由协议（A O D V ）等。D SR 是最常见的一种对等的基于拓扑的反应式自组织路由协议，它的特点是采用积极的缓存策略以及从源路由中提取拓扑信息，通过对比，实现路由创建。
2 无线 MESH技术的自身优势
无线 Mesh网络可以提供更大的冗余度以利于负载平衡，具备健壮性和空间的复用性，同时满足802.11标准的产品已经被广泛使用，非常适合部署初始投资有限的、小范围的无线网络。它自身优势具体如下：
（1）覆盖范围广
无线 Mesh解决了高速移动时数据的纠错、误码问题，无线 Mesh设备与设备、设备与基站之间的切换和安全认证都得到了很好的解决。而且，利用无线 Mesh技术可以很容易实现NLOS（非视距传输）配置，因此在室外和公共场所有着广泛的应用前景——与发射台有直接视距的用户先接收无线信号，然后再将接收到的信号转发给非直接视距的用户。按照这种方式，信号能够自动选择最佳路径不断从一个用户跳转到另一个用户，并最终到达无直接视距的目标用户。这样，具有直接视距的用户实际上为没有直接视距的邻近用户提供了无线宽带访问功能。无线 Mesh网络能够非视距传输的特性大大扩展了无线宽带的应用领域和覆盖范围。
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（2）具备与有线宽带相媲美的带宽
虽然由无线 Mesh技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但其传输速度非常快，可以达到11Mb/s，符合个人和社会信息化的需求。当然，根据无线网卡使用的标准不同，无线 Mesh的速度也有所不同。其中IEEE 802.11b最高为11Mb/s（部分厂商在设备配套的情况下可以达到22Mb/s），IEEE 802.11a为54Mb/s、IEEE 802.11g也是54Mb/s。
（3）快速部署和易于安装，节约投资
安装Mesh节点非常简单，将设备从包装盒里取出来，接上电源就行了。由于极大地简化了安装，用户可以很容易增加新的节点来扩大无线网络的覆盖范围和网络容量。在无线Mesh网络中，不是每个Mesh节点都需要有线电缆连接，这是它与有线AP最大的不同。Mesh的设计目标就是将有线设备和有线AP的数量降至最低，因此大大降低了总拥有成本和安装时间，仅这一点带来的成本节省就非常可观。无线Mesh网络的配置和其他网管功能与传统的WLAN相同，用户使用WLAN的经验可以很容易应用到Mesh网络上。简单的网络部署使得运营商不用耗费资金来进行类似于有线网络的布线接入，从而节省了大量的成本。
（4）健康安全
IEEE 802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60～70毫瓦，这是一个什么样的概念呢？当手机的发射功率约200毫瓦至1瓦间时，手持式对讲机将高达5瓦，而无线网络使用方式并非像手机那样直接接触人体，应该是绝对安全的。无线 Mesh可以在特定的区域和范围内发挥对3G的重要补充作用，无线技术与3G技术相结合将具有广阔的发展前景。
3无线城市技术规划
3.1无线 MESH 网络设计
城域无线基础架构按照如下的方式进行建设：
①使用同时支持 802.11A/B/G/J/4.9等多种技术的 WIFI 产品，为公共安全、电子政务、市政管理和公共运营提供无所不在的覆盖，通过分期建设实现城域无线网络的部署。
②某公司WIFI室外型基站设备基于多模块设计，为无线回程和汇聚基础架构提供多个802.11a无线模块，每个模块都可以工作与4.9GHz 频段或者5.15-5.85GHz 频段。
③城域无线网络将采用 5GHz 作为无线点到点、或者点到多点方式进行通信。
④A7387 WiMAX CPE 与 WLAN 无线核心点相连，并通过无线链路连接到 A7387WiMAX BST，最终连接至主干网络。A7387 WiMAX 工作在 3.5GHz 频段。
⑤通过部署在市政建筑、通讯铁塔提供点到点，或者多扇区部署，将网络容量分布到MESH网络中。
⑥“交钥匙”专业服务实现某公司 WIFIMESH 网络的分期部署。
在上面的图例中，WIFI 将通过 WiMAX 网络连接至主干网络，同时支持无线 WLANMESH 回程和无线 Wlan 接入。某公司 wifi 节点可以通过交流、直流或者路灯等供电。需要接入有线网络的无线基站采用 Cat5 以太网线与数据交换机和路由器等进行连接。
3.2网络拓扑结构
网络采用集中式方式进行建设，接入控制网关、防火墙、认证服务器、计费系统、网络管理和路由交换设备都放置在中心机房。
①无线 MESH 网络的流量通过 WiMAX 网络汇聚到中心机房。
②多 SSID/VLAN信息通过交换机、路由器和接入控制网关（Access Controller）进行和路由。
③在政府、公安和消防等专网前，采用防火墙保证专网网络安全。
④公共接入用户通过接入控制网关进行统一的门户网站弹出认证和 QOS 策略管理，然后直接路由到 Internet。
3.3多业务优先级
为了保证不同的用户组群和不同的应用类型，某公司 MESH 无线系统与BlueSocket 接入控制网关相配合，按照实际用户类型进行分组，并给予不同的安全控制、优先级划分和带宽控制。
各类不同用户和应用系统采用的无线终端也存在着较大的区别，如下所示：
①车载用户需要使用某公司 2400-10 或者某公司 Mobile Node（2006 年第四季度发布）作为无线 MESH车载终端。
②商业用户和大部分住宅用户需要使用无线室内型 CPE。
③其他用户采用手持笔记本/PDA 设备
④无线视频监控需要使用支持 802.11g/802.11a 的无线摄像头，或者使用室外型 CPE
4城市管理和市政办公也是无线城市的必备应用
城市管理和办公系统也是无线城市的必备应用，公共安全和应急救灾通信和合其他信息系统，如城市交通、水电管线、公共财产等可以为城管、交管和应急救灾提供更准确直观的信息。
参考文献：
[1]宋会平，《Wi-FiMESH在中国固网运营中的应用前景》，03/2009
[2]傅斌，《Wi- Fi 无线技术和应用》，08/2008
[3]刘宴兵、唐红，《宽带无线移动通信网络技术》，科学出版社
[4]范涛，张燕. 无线 MESH 网络的组网及其相关标准[J].数据通信，
[5]IEEE 802.11 Standard Group WebSite[EB/OL].
论文作者:符志敏
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/10
标签：网络论文; 结构论文; 节点论文; 用户论文; 路由论文; 技术论文; 无线网络论文; 《基层建设》2016年11期论文;