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什么是Mesh技術?網(wǎng)狀網(wǎng)絡有什么優(yōu)勢?

2020-01-13 08:54 思科CCIE俱樂部
關鍵詞:Mesh技術通信

導讀:從上世紀60年代誕生以來,網(wǎng)絡技術的發(fā)展極其迅速,傳統(tǒng)局域網(wǎng)的星型結構、環(huán)型結構、總線結構、分布式結構、樹型結構等都在各個領域發(fā)揮作用,為全球幾十億人提供了穩(wěn)定的網(wǎng)絡連接和大量數(shù)據(jù)流量。

隨著無線網(wǎng)絡技術發(fā)展到今天,它的優(yōu)點又重新被重視起來,這種網(wǎng)絡就是Mesh網(wǎng)絡,即網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構。今天,我們就來為大家詳細介紹一下Mesh網(wǎng)絡究竟是個什么樣的技術。

不過,有這樣一種局域網(wǎng)技術,它誕生得很早,卻由于結構復雜,并沒有得到人們的重視??墒请S著無線網(wǎng)絡技術發(fā)展到今天,它的優(yōu)點又重新被重視起來,這種網(wǎng)絡就是Mesh網(wǎng)絡,即網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構。

今天,我們就來為大家詳細介紹一下Mesh網(wǎng)絡究竟是個什么樣的技術。

在說Mesh這個網(wǎng)絡結構之前有必要講述一下已面臨瓶頸的傳統(tǒng)局域網(wǎng)結構。

基本網(wǎng)絡拓撲結構

局域網(wǎng)的基本結構包括星型結構、環(huán)型結構、總線結構、分布式結構、樹型結構等。

最常見最廣泛使用的星型結構是以中央節(jié)點作為核心,其他節(jié)點都連接至中央節(jié)點上,這種結構的成本較高、可靠性較低,但是其延遲小、結構簡單便于管理。

總線型結構則是各個網(wǎng)絡設備都掛接在一條總線上,沒有明顯的中心,優(yōu)點是結構簡單、可擴展性好,但是缺點同樣明顯,比如維護困難、分支結構故障查找困難。

為了在使用中更安全、更高效,目前絕大部分運行中的商用局域網(wǎng)都采用多種網(wǎng)絡拓撲模式組合的方式,盡可能發(fā)揮局域網(wǎng)的性能并避免阻礙的產(chǎn)生。

對普通用戶來說,我們一般不會去關心運營商機房應該怎么布置,能最直接接觸到的局域網(wǎng)就是家庭、單位甚至小區(qū)的網(wǎng)絡布置了。

目前典型的局域網(wǎng)布置都采用星型結構或者多層星型結構,網(wǎng)絡通過主路由器接入,再分配至各個分路由器,最后連接至不同的主機和設備上。這樣的布線實現(xiàn)起來比較簡單,并且所需的線纜數(shù)量也比較少。

這樣的布置方式和布置思想橫跨了有線和無線時代,比如在家庭中,用戶會從電信、聯(lián)通等網(wǎng)絡服務商處接入網(wǎng)絡,再通過無線路由器轉出多路信號或者無線信號供家中的多個有線、無線設備使用,這也是一個典型的星形結構。

星型結構拓撲

星型結構、總線型結構等局域網(wǎng)拓撲結構的發(fā)展,帶來了互聯(lián)網(wǎng)的大爆發(fā),但是其固有的缺陷卻一直無法避免,比如數(shù)據(jù)中心的安全性和可靠性、總線型布置維護難度等。雖然技術人員已經(jīng)通過各種手段加強了傳統(tǒng)局域網(wǎng)結構,甚至使用了復合拓撲結構,但由于固有的問題沒有得到解決,人們的體驗依舊難以得到保證。

為突破傳統(tǒng)局域網(wǎng)結構的瓶頸,最近幾年,一種并不新鮮但由于技術限制一直未被重視的網(wǎng)絡拓撲結構就走上了前臺,這就是Mesh——網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構。

典型Mesh結構

說起Mesh這個單詞,英文含義非常簡單,就是網(wǎng)、網(wǎng)格、網(wǎng)狀物。從它的基本定義來講,網(wǎng)狀網(wǎng)絡的拓撲結構是:網(wǎng)絡中所有的節(jié)點都互相連接,并且每一個節(jié)點至少連接其他兩個節(jié)點,所有的節(jié)點之間形成一個整體的網(wǎng)絡。

在有線時代,由于網(wǎng)線的存在,要實現(xiàn)Mesh布局的網(wǎng)絡顯得非常困難。不過在無線時代,由于脫離了網(wǎng)線的羈絆,再通過各種全新技術的應用,無線Mesh網(wǎng)絡的布局就顯得相對容易了。

從網(wǎng)絡拓撲結構來看,無線Mesh網(wǎng)絡具有如下特點:

節(jié)點互聯(lián)互通:局域網(wǎng)中所有的節(jié)點都是連接在一起的,任意兩個節(jié)點之間擁有多條連接通道,并且呈現(xiàn)出明顯的去中心化態(tài)勢。由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無線AP構成,AP均采用點對點方式通過無線中繼鏈路互聯(lián),將傳統(tǒng)WLAN中的無線“熱點”擴展為真正大面積覆蓋的無線“熱區(qū)”。

自配置:無線Mesh網(wǎng)中AP具備自動配置和集中管理能力,簡化了網(wǎng)絡的管理維護。

自愈合:無線Mesh網(wǎng)中AP具備自動發(fā)現(xiàn)和冬天路由連接,消除單點故障對業(yè)務的影響,提供冗余路徑。

高帶寬:將傳統(tǒng)WLAN的“熱點”覆蓋擴展為更大范圍的“熱區(qū)”覆蓋,消除原有的WLAN隨距離增加導致的帶寬下降。另外,采用Mesh結構的系統(tǒng),信號能夠避開障礙物的干擾,使信號傳送暢通無阻,消除盲區(qū)。

高利用率:高利用率是Mesh網(wǎng)絡的另一個技術優(yōu)勢。在單跳網(wǎng)絡中,一個固定的AP被多個設備共享使用,隨著網(wǎng)絡設備的增多,AP的通訊網(wǎng)絡可用率會大大下降。而在Mesh網(wǎng)絡中,由于每個節(jié)點都是AP,根本不會發(fā)生此類問題,一旦某個AP可用率下降,數(shù)據(jù)將會自動重新選擇一個AP進行傳輸。

兼容性:Mesh采用標準的802.11b/g/n/ac制式,可廣泛地兼容無線客戶終端。

從應用的角度來看,無線Mesh網(wǎng)絡的優(yōu)勢也是非常明顯的:

(1) 部署速度快,安裝簡單

無線Mesh網(wǎng)絡的部署速度快、安裝難度低。由于通過無線方式傳輸數(shù)據(jù),用戶只要將設備從包裝盒中取出并連上電源后,進入配置頁面即可。

這是因為在無線Mesh網(wǎng)絡中,除了少部分節(jié)點設備需要網(wǎng)線和AP連接外,絕大部分設備都只需要一根電源線,不需要網(wǎng)線和AP連接,所有數(shù)據(jù)都是無線傳輸?shù)?。這樣一來,不但大大節(jié)約了連接速度,還降低了有線布局的難度,非常方便。

節(jié)點之間用無線傳輸數(shù)據(jù)

(2) 無線Mesh網(wǎng)絡的健壯性表現(xiàn)出色

我們知道,目前常見的局域網(wǎng)中,所有的數(shù)據(jù)都接入到單一的AP中進行收發(fā)。在一個局域網(wǎng)中,如果存在一個中心AP的話,由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡缆分挥幸粭l,因此在實際使用中很容易造成數(shù)據(jù)堵塞或者失效(比如AP連接斷開或者設備損壞等)。

但是在無線Mesh網(wǎng)絡中,由于其多跳網(wǎng)絡的特性,一個節(jié)點可以連接至少兩個其他的節(jié)點,當某一個節(jié)點堵塞或者無響應時,無線Mesh網(wǎng)絡可以根據(jù)情況選擇其他的節(jié)點進行數(shù)據(jù)轉播。

換句話來說,就是無線Mesh網(wǎng)絡擁有至少一條備用路徑,因此在數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃陨戏浅8摺?/p>

(3) 實現(xiàn)非視距傳輸

無線Mesh網(wǎng)絡的另一個特點是能夠提供非視距傳輸。所謂非視距傳輸,是指在對原始信號覆蓋范圍外的區(qū)域提供傳輸功能。這也很好理解,因為每一個節(jié)點都擁有同時接收和發(fā)送的特性,相當于在一定程度上擴大了網(wǎng)絡的覆蓋范圍。

舉例來說,傳統(tǒng)的網(wǎng)絡只有一個數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點,就是連接AP的中心節(jié)點,在中心節(jié)點覆蓋范圍內,數(shù)據(jù)發(fā)送和傳輸是有效的,但是距離變遠之后就無效了。

在無線Mesh網(wǎng)絡中,每一個節(jié)點都相當于一個中繼器,相當于擴大了數(shù)據(jù)覆蓋的范圍,能夠為連接AP的節(jié)點視距之外的用戶提供網(wǎng)絡,大幅度提高了無線網(wǎng)絡的應用領域和覆蓋范圍。

(4) 結構靈活

其實結構靈活這一點和健壯性是有關聯(lián)的,即不存在數(shù)據(jù)堵塞或者節(jié)點失效等情況。當無線Mesh網(wǎng)絡中兩個節(jié)點之間需要傳遞數(shù)據(jù)時,節(jié)點可以根據(jù)連接情況和響應情況,自動選擇響應時間最快、傳輸速度最高的轉發(fā)路徑,避免了節(jié)點通信堵塞。

甚至對一些擁有極高權限的節(jié)點來說,可以同時選擇多個節(jié)點并發(fā)傳輸數(shù)據(jù)至多個目標,大大節(jié)約了數(shù)據(jù)傳輸時間,提高了效率。

(5) 高帶寬高傳輸效能

帶寬永遠是一個難以解決的問題。因為無線通訊的特性所致,只有傳輸距離較短的時候,帶寬才容易提升。但是數(shù)據(jù)的傳輸距離又和信號強弱緊密相關,而傳統(tǒng)的單中心方式覆蓋面積是有限的。

由于無線Mesh網(wǎng)絡非視距傳輸?shù)奶匦?,信號覆蓋更好、強度更高,更容易實現(xiàn)總帶寬的提升。另外,同樣是由于節(jié)點中繼的作用,無線Mesh網(wǎng)絡信號覆蓋出色,因此傳輸所需功率降低,對節(jié)能也有一定幫助。

(6) 無線Mesh網(wǎng)絡大幅提升信號覆蓋范圍

從上面的介紹不難看出,無線Mesh網(wǎng)絡的優(yōu)點非常突出,它能解決目前常見的星型結構局域網(wǎng)、總線結構局域網(wǎng)的問題,還能拓展出更多涉及安全性、穩(wěn)定性和高帶寬等方面的功能。如果能應用到新的無線網(wǎng)絡產(chǎn)品上,有望引領網(wǎng)絡技術的進一步發(fā)展,實現(xiàn)更高的傳輸速度、更廣泛的信號覆蓋。

無線Mesh網(wǎng)絡無論是技術還是原理,都要好過目前我們使用的無線技術。在覆蓋面積、性能等關鍵性指標上,無線Mesh網(wǎng)絡依靠先天的結構優(yōu)勢,帶來了極好的網(wǎng)絡覆蓋效果,其發(fā)展前景被廣泛看好!