无线Mesh网络技术基础与应用

无线Mesh网络主要包含三类节点，构成了Mesh的基本服务集。

1、与有线网络相连的节点（GateWay节点），其主要负责实现无线Mesh网络和有线网络的数据交换。

2、可以进行Mesh组网并拥有Routing功能的STA(Station),其同时具备终端STA和路由器的特点，即其自身可以获得Mesh网络所提供的服务，也可以为其他STA进行数据路由转发。

3、接受Mesh服务，但不具备Mesh及Routing功能的节点称为终端STA。

大致有三种基本类型的Mesh网络结构

1、纯粹Mesh网络：即Mesh网络是孤立的，所有业务都在Mesh网之内。

2、混合Mesh网络：有另一个网络叠加在Mesh网络之上，通过引入骨干路由来提高效率，并专门传输长距离业务。

3、接入型Mesh网络：相当大的额外业务来自Mesh网络之外，有网关。





Mesh与其他网络的对比

1、从拓扑结构上看，WLAN是典型的点对多点（P2MP）网络，而且采取单跳方式，因而数据不可转发。

2、WMN与Ad hoc网络均是点对点（P2P）的自组织的多跳网络，WMN注重的是“无线”，而移动Ad hoc网络注重的是“移动”，从应用上来看，WMN主要用于因特网或宽带多媒体通信业务的接入，而移动Ad hoc网络主要用于军事或其他专业通信。





在WMN网络的应用层中，主要的研究方向有如下几类：

1.跨层方式

要求应用层、传输层、路由层、媒体接入控制层和物理层之间提供一个信息共享方式。

2、新应用业务的设计

根据WMN的广泛特征和优势来研究商业上受欢迎的新应用业务。

3、专用网与公共网络的集成。





Mesh网络读书笔记

1、Mesh节点的中继吞吐率不是平均吞吐率主要的限制因素，干扰是限制平均吞吐率的主要因素，局部区域过高的业务路由会将整个Mesh网络分割成两个孤立的部分。

2、Mesh网中用户的移动性可能导致效率和可用性方面比当前蜂窝系统更大的折中，这是由于Mesh用户同时还是系统路由节点。

3、由多跳带来的增益在实际中可能会降低，由于多跳中不同链路长度以及用户节点与接入点不同的天线增益共同造成的稀释效应。在实际中由于高度原因，移动节点之间的链路预算远远小于基站到移动节点的链路预算。（基站与

移动节点的高速差造成的）

4、跳频是避免干扰的一种方法。

5、无线系统的架构设计必须从一开始就假定特定的频谱已经分配给特定的应用。

6、只有在高发射率时，由于移动造成的连接失败才会减少，然而，在高发射率时，由于相互的干扰很高，所以系统的容量很小。





WMN存在的一些问题

1、在无线电射频接入方面，对于不同（单一或多个）射频信道的WMN的研究还处于试验研制阶段，性能改善总体来说还不太满意。

2、在WMN路由准则和选择算法等方面，目前提出的特别适用于WMN的路由协议寥寥无几。

3、在WMN连接性和多路支持方面，每个节点的链路连接度也是一个至关重要的问题，并非使用射频信道数越多网络性能越好，会有成本与干扰的问题。

4、在WMN宽带利用和资源分配算法方面，目前还没有提出非常有效的可用算法和协议，相关问题还有待研究。

蓝牙MESH技术弥补组网短板

蓝牙BLE较传统蓝牙拥有更好的信噪比，传输距离更远，通常可以达到50米，而传统的只有6~8米。蓝牙BLE功耗低，省电，数据传输量小但速率快。尽管优点多多，然而在智能家居、智能照明等领域的应用上，一直存在着距离短、组网能力差等问题。

受限于蓝牙技术的组网短板，它在智能家居应用中相对薄弱，但智能家居无疑仍然是蓝牙技术希望占领的重要应用场景。最近CSR推出蓝牙MESH技术，实现了蓝牙组网功能，且距离拉远，使其在智能家居的应用地位与日俱增。

蓝牙MESH技术的出现对于Wi-Fi、ZIGBEE等无线传输技术来说，或许将成为一大威胁。然而，这一协议正有待纳入蓝牙技术联盟的标准之中，给其他技术以喘息机会，另一方面，低功耗Wi-Fi、ZigBee等也在积极布局，蓝牙MESH想要抢占市场也并非易事。这种竞争局面将加速智能家居、智能照明等市场对无线传输技术的选择。

据悉，MESH网络利用蓝牙技术可以广播的特性，在不需要连接的情况下，就可以传输数据。苹果公司利用蓝牙广播的特性推出了iBeacon，所广播字符串的内容与传输方法可自定义，并结合商用，如推送广告等。

“CSR MESH技术由CSR利用星型网络和中继技术，每个网络可以连接超过65,000个节点，网络和网络还可以互连，最终可将无数Bluetooth Smart设备通过同一手机、平板电脑或PC进行互联或直接操控。为业内首创。”CSR高级产品营销经理David James强调说，“它的功耗只有ZigBee的二十分之一，而且它无需网关，可以用手机、平板控制，非常简单易用。”

CSR非常明确MESH方案面向将智能家居及物联网应用，它通过将蓝牙配置与控制协议整合到CSR成熟的Bluetooth Smart产品，使消费者在任何地点都能操控家里的Bluetooth Smart设备，包括灯具、供暖设备、家用电器以及安防系统。节选自

http://network.51cto.com/art/201412/459827.htm

参考资料：

柴远波, 郑晶晶. 无线Mesh网络应用技术[M]. 北京:电子工业出版社, 2015.

（英）史蒂夫, 梅思丽. 无线Mesh网络基础[M]. 西安:西安交通大学出版社, 2012.