明日的無線寬帶 Mesh網絡


2004-03-08 15:56:30 我們可以想象一下,隨著無線網絡的發展,隻需簡單地通過無線控制設備就可以打開臥室中的DVD機,啟動廚房的微波爐,甚至通過PDA問候遠方的朋友。


如何實現上述的夢想呢?許多實驗室和廠商都全力投入無線網絡技術的研發,802.11x的標準不斷被更新,新的無線網絡架構和技術也不斷被提出。隨著迅馳技術的成功,Intel也加大瞭對無線網絡研究的力度。


最近Intel聯合其他廠商提出瞭新一代的無線網絡架構——Mesh網絡。


體驗與契機

2002 年初,英格蘭和蘇格蘭北部地區的200多個用戶率先體驗瞭這一新技術。試驗網絡的傳輸頻率為28GHz。Radiant公司宣稱:對於分佈在1000平方 米范圍內的600個用戶,Mesh網絡能夠提供8倍於目前大多數ADSL用戶接入速率的高速連接,用戶下載和加載時的速率高達4Mbps。這一速率使用戶 觀看廣播質量的視頻聊天和視頻點播成為可能,這讓ADSL和電纜望塵莫及。


最近,北電網絡(Nortel)也發佈瞭Mesh網絡架構,並 宣稱在今後它會和傳統電信網絡結合,形成互補的無縫漫遊(Seamless Roaming)網絡。北電網絡行銷副總經理曾旭東認為,這種高性能的Mesh網絡服務將在2004年下半年或2005年有著顯著增長。


美 國SkyPilot公司更將智能天線技術應用於無線Mesh網絡,使頻譜再利用,從而大大提高瞭頻譜的利用效率。而Mesh Networks公司開發出的相關無線硬件和智能路由軟件,不僅可以構建無線Mesh網絡,並可支持諸如手機和筆記本電腦等移動設備,且這些設備可以自由 加入或退出網絡;當兩個或更多設備退出網絡范圍時,還可以組成自己的微網。


Mesh網絡VS單跳網絡

Mesh網絡也稱為“多跳網絡”,它是一個動態的可以不斷擴展的網絡架構,並能有效地在無線設備之間傳輸。為瞭讓讀者能夠更好地理解Mesh網絡,我們首先來看一下目前和它相對應的“單跳網絡”。


在 傳統的無線局域網中,用戶如果要進行相互通訊的話,那麼首先會訪問一個固定的接入點(AP),這種訪問的方式被稱為單跳網絡。而在多跳網絡中,任何無線設 備節點都可以同時作為AP和路由器。這樣設計的好處:如果最近的AP由於流量大而擁塞的話,那麼數據可以重新選擇一個小流量路徑進行傳輸。數據包根據網絡 的情況,從一個節點依次傳送到多個節點,最終到達目的地。這樣的訪問方式就是多跳訪問。


其實我們熟知的Internet就是一個“有線多 跳”網絡的典型例子。例如,我們要發送一份電子郵件,電子郵件並不會直接到達收件人的信箱中,而是通過路由器從一個服務器轉發到另外一個服務器,最後到達 用戶的信箱。在轉發的過程中,路由器一般會選擇一條較好的路徑,使得電子郵件能夠盡快投遞到用戶信箱。


對於傳統的單跳無線網絡,Mesh網絡有3點明顯的優勢:強壯性、高帶寬和高利用率。


強 壯性:Mesh網絡要比單跳網絡更加強壯,這是因為在數據通訊中網絡性能的發揮並不是單單依靠某個節點。在傳統的單跳無線網絡中,如果固定的AP發生故 障,那麼該網絡中所有的無線設備都不能進行通訊。而在Mesh網絡中,如果某個節點的AP發生故障,它可以重新再選擇一個AP進行通訊,數據仍然可以高速 地到達目的地。


高帶寬:從物理的角度而言,無線通訊意味著通訊距離越短,那麼通訊的效果會越好,因為隨著通訊距離的增長,無線信號不但會 衰弱而且會相互幹擾,從而降低數據通訊的效率。而在Mesh網絡中,是以一條條較短的無線網絡連接代替瞭以往長距離的連接,從而保證數據可以以高速率在節 點之間快速傳遞。 由於是在短距離的節點之間進行傳輸,電源的功耗也會相應地減少,這對於筆記本電腦,PDA這類設備是非常實用的。


高利 用率:高利用率是Mesh網絡的另一個技術優勢。在單跳網絡中,一個固定的AP被多個設備共享使用,隨著網絡設備的增多,AP的通訊網絡可用率會大大下 降。而在Mesh網絡中,由於每個節點都是AP,根本不會發生此類問題;一旦某個AP可用率下降,數據會自動重新選擇一個AP進行傳輸。


Mesh網絡的應用

從本質上說,Mesh網絡是一種類似於點對點的無線網絡架構,這種架構可以大大減少網絡的基礎設施成本(例如AP,無線路由器數量),同時也可為無線網絡服務供應商(WISP)減少70%~75%的營運、安裝成本。


基 於Mesh網絡的優勢,它還可以在不同異構的環境下提供多種服務;當用戶在高速移動時,或者在較大范圍的區域內可以通過3G或2.5G傳輸語音、數據;在 局部的范圍內可通過WLAN提供寬帶網絡服務,例如視頻點播等。隨著Mesh網絡的進一步發展,它最終可在企業的辦公環境中將辦公室電話或者手機進行整 合。


Mesh網絡在傢庭環境上有突出的優勢。在無線傢庭網絡中,一旦建成Mesh網絡,那麼小區中的用戶可以充分利用所有無線設備所提供 的帶寬來達到高帶寬的應用,例如在線點播、高質量視頻會議、高清晰電視、網絡遊戲等。傢庭中的所有數字電子設備基本上都可以轉化成無線網絡的通訊。而對於 商業環境而言,Mesh網絡不僅可以平衡網絡流量,更無須額外購買AP,可以降低商業應用中的網絡流量瓶頸。而在酒店,機場等場所,用戶可以更加高速地進 行無線互聯網沖浪。


除此之外,Mesh網絡在智能傳輸系統、救護定位(火災,醫護等)、交通調度方面都有非常不錯的前景。通過短距離、多次快速的信息傳遞,能夠及時瞭解事件發生的情況。

(上海 林晨)


小資料

Mesh 網絡是一種新型的無線網絡架構,是可以兼容現有任何802.11標準的無線網絡通訊協議。除此之外,Mesh網絡組織也自主開發瞭基於Mesh網絡的 QDMA通訊協議,它有較廣的通訊范圍,並且能夠在高速移動中進行定位和信息收發。目前QDMA數據傳輸的范圍達到1600米,而802.11b隻有 20~50米。不過由於覆蓋更廣的通訊區域,數據的峰值傳輸率為8Mbps,比802.11b的11Mbps略低。但除瞭通訊的范圍和速率外,QDMA更 獨特的是能夠對通訊設備進行精確定位,誤差不超過10米。

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