基于WIFI的无线网状（Mesh）组网技术
摘要: 目前, 无线局域网由于相对有线网络的众多优点受到广泛应用, 其中WiFi 因高效的工作能力而受到热捧, 但是WiFi 由于支持范围有限, 使得它的发展受到一定程度的限制, 这里对该问题进行了研究。在不添加有线基础设施、扩大成本的情况下, 考虑将网上的无线设备作路由器使用, 对数据进行不断转发, 通过多个无线跳来进行组网, 即利用无线网状( Mesh）组网技术, 在低成本的条件下, 大大的扩展无线信号的覆盖范围。考虑到无线网状组网技术在当前市场上的应用,其业务支持能力和性能方面的优势, 证明了想法提出的合理性机可行性。基于WiFi的无线网状（Mesh）组网技术不仅具有WiFi本身的优势, 还解决了W iFi 的覆盖范围小的问题, 因此会有广泛的应用空间和很好的发展前景。
关键词: 无线网状网络;无线局域网;WiFi;无线跳
1．WiFi技术的探讨与研究
WIFI全称Wireless Fidelity，意思是无线保真技术。又称802.11b 标准，该技术使用的是2.4GHz附近的频段。它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、、、2Mbps和1Mbps，带宽的自动调整，有效地了网络的稳定性和可靠性。其主要特性为：速度快，可靠性情况高，在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与有线以太网络整合，组网的成本更低。同时它还能与已有的各种 802.11 DSSS 设备良好的兼容。
1.1 WIFI 现状及特点
WIFI 无线宽带计入技术有以下几个特点：
（1）WIFI 的覆盖半径可达 300 英尺左右，约合 100 米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。（2）传输速度快，虽然有时WIFI 传输的无线通信质量不是很好，但传输速率比较快，可以达到11 Mbps，如果无线网卡使用的标准不同的话，WIFI 的速度也会有所不同。（3）建网成本低：只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员比较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。（4）更健康更安全：IEEE802.11 实际发射功率约 60~70 毫瓦,而手机的发射功率约 200 毫瓦至 1 瓦间，手持式对讲机高达 5 瓦,而且 WIFI 无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，对人体的辐射较小，使用起来应该是绝对安全的。
1.2 WIFI 技术剖析
1.2.1 WIFI 的网络构成。站点（Station），网络最基本的组成部分。
基本服务单元（Basic Service Set，BSS）。网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态的连接（associate）到基本服务单元中。
分配系统（Distribution System，DS）。分配系统用于连接不同的基本服务单元。分配系统使用的媒介（Medium）逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的，尽管它们物理上可能会是同一个媒介，例如同一个无线频段。接入点（Acess Point，AP）。接入点既有普通站点的身份，又有介绍如到分配系统的功能。扩展服务单元（Extended Service Set，ESS）。由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上，并非物理上的。不同的基本服务单元物有可能在
地理位置相去甚远。分配系统也可以使用各种各样的技术。关口（Portal），也是一个逻辑成分。用于将无线局域网和有线局域网或其的补充。
1.2.2 WIFI 组建方法
WIFI 是指由 AP（ Access Point）和无线网卡组成的无线网络。AP 一般称为网络桥接器或接入点，它主要在媒体存取控制层 MAC 中扮演无线工作站与有线局域网络的桥梁。具体链接如图 1 所示。
有线宽带网络（ADSL、小区LAN 等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。如果在网络建设完备的情况下，802.11b 的真实工作距离能达到100 米以上，而且还减少了高速移动时数据的纠错问题、误码问题，WIFI 设备与设备、设备与基站之间的切换和安全认证也能得到很好的解决。
1.3 WIFI 与 WIMAX 技术的比较
WIMAX 是英文 World Interoperability for Microwave Access的缩写。采用 802.16x 标准。主要工作在 2-11G 的频段范围内，信号绕过障碍的能力得到提高，目前已经可以支持非视距传输，意味着在基站和客户端之间可以有树木或者建筑物的阻挡与 WIFI 相比, WIMAX 具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等等，WIFI 主要是解决 100 米内的无线接入问题，是属于WLAN（无线局域网）的范畴。因此有人认为 WIMAX 将取代 3G，成为下一代通讯的主流技术。各种标准之间的发展关系如图 2。
1.4 WIFI未来的发展方向
近几年，随着无线 AP 数量的迅猛增长、低廉的价格以及无线网络的方便与高效使 WIFI 得到了迅速的普及。WIFI 的无线地位将会日益牢固。但 WIFI 技术的商用却碰到了许多困难。一方面是受制于 WIFI 技术自身的限制，比如其漫游性、安全性和如何计费等都还没有得到妥善的解决。另一方面，由于 WIFI 的
赢利模式不明确，将其作为单一网络来经营，商业用户的不足会使网络建设出现高投资低收益，因此会影响电信运营商的积极性。但从以往的经验来看，只有各种接入手段相互补充使用才能带来更高的经济性、可靠性和有效性。因此运营商们可以将其应定位于以下几个方面：①高速有线接入技术的补充。②蜂窝移动通信的补充。③未来还可以作为在特定的区域 3G 的重要补充。
1.4.1 高速有线接入技术的补充。目前，有线接入技术主要包括以太网、xDSL 等。WIFI 技术作为高速有线接入技术的补充，具有为可移动性、价格低廉的优点，WIFI 技术广泛应用于有线接入需无线延伸的领域，如临时会场等。由于数据速率、覆盖范围和可靠性的差异，WIFI 技术在宽带应用上将作为高速有线接入技术的补充。
1.4.2 蜂窝移动通信的补充。WIFI 技术可定位为蜂窝移动通信的补充。蜂窝移动通信有广覆盖、高移动性等优点但传输速率较低，它可以利用 WIFI 高速数据传输的特点弥补自己数据传输速率受限的不足。而 WIFI 不仅可利用蜂窝移动通信网络完善的鉴权与计费机制，而且可结合蜂窝移动通信网络广覆盖的特点进行多接入切换功能。这样就可实现 WIFI 与蜂窝移动通信的融合，进一步扩大其业务量。
1.4.3 WIFI 是现有通信系统的补充，可看作是 3G 的一种补充。目前WIFI 接入服务除了上网、接收 email 等应用之外，并未出现对使用者而言具有独占性、迫切性、必要性之应用服务，这也是它难以大量吸引用户族群的原因。百年来通信发展的历史证明，使用一种包办所有功能的通信系统是不可取的，各种接入手段的混合使用才能带来经济性、可靠性和有效性的同时提高。
2.无线Mesh 组网技术
无线网状网络 ( Wireless M esh Netw ork, WMN)作为一种新兴的组网技术, 在近两年迅速引起业界的关注。与很多新技术出现的背景类似,WMN的出现是应用需求直接推动的结果。
首先, 无线局域网(WLAN）的快速发展为企业和公众带来了极大的通信自由。WiFi( Wireless fidelity）作为第一个被广泛推广的高速WLAN技术,包括已经批准的IEEE 802. 11a, b, g 和n 等规范 , 由于其提高工作效率的能力而受到追捧,并在全球得到广泛部署。然而, WiFi 能够支持的范围非常有限:用户只有保持在距离无线接入点设备（AP）300英尺的范围内才能实现高速连接。因此如果想把WiFi 的服务模式变成无所不在的覆盖, 其成本将高得可怕。那么, 能不能将网上的无线设备作为路由器使用，对数据进行不断转发，直至把它们送至目的地, 从而把接入点的覆盖服务延伸到几英里甚至更远, 这就是提出无线Mesh 组网技术的基本思路, 即通过多个无线跳来进行组网( WiFi 只使用一跳）, 从而能在不添加有线基础设施的情况下, 大大延展无线信号的覆盖范围。因此, 无线Mesh网络是一种非常适合于覆盖大面积开放区域( 包括室外和室内的无线区域网络解决方案, 其特点在于: 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WiFi 中的无线“热点”扩展为真正大面积覆盖的无线“热区”。这种结构带来的好处包括:
自配置: 即WMN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: 即AP 能够自动发现和动态路由连接, 消除单点故障对业务的影响, 提供冗余路径;
兼容性: 即如果采用标准的IEEE802. 11b/ g制式,则可广泛的兼容无线客
