1. 无线Mesh网络

1.1 什么是无线Mesh网络

无线Mesh网络（Wireless Mesh Network, WMN）是移动Ad Hoc网络的一种特殊形态，它的早期研究均源于移动Ad Hoc网络的研究与开发。它是一种高容量高速率的分布式网络，不同于传统的无线网络，可以看成是一种WLAN和Ad Hoc网络的融合，且发挥了两者的优势，作为一种可以解决“最后一公里”瓶颈问题的新型网络结构。

无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。无线Mesh网络是多跳网络，节点间可进行多跳访问。即如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问。

与传统的交换式网络相比，无线Mesh网络去掉了节点之间的布线需求，但仍具有分布式网络所提供的冗余机制和重新路由功能。在无线Mesh网络里，如果要添加新的设备，只需要简单接上电源就可以自动进行自我配置，并确定最佳的多跳传输路径。添加或移动设备时，网络能够自动发现拓扑变化，并自动调整通信路由，以获取最有效的传输路径。

无线Mesh是一种非常适合于覆盖大面积开放区城(包括室外和室内)的无线区域网络解决方案。无线Mesh网的特点是：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，将传统WLAN中的无线“热点”扩展为真正大面积覆盖的无线“热区”。

此外，因为每个短跳的传输距离短，传输数据所需要的功率也较小。既然多跳网络通常使用较低功率将数据传输到邻近的节点，节点之间的无线信号干扰也较小，网络的信道质量和信道利用效率大大提高，因而能够实现更高的网络容量。比如在高密度的城市网络环境中，Mesh网络能够减少使用无线网络的相邻用户的相互干扰，大大提高信道的利用效率。

WMN的迅速发展得益于它可以发展和改进现有无线网络的很多协议，尤其是IEEE 802.11、Ad hoc网络和无线传感器网络等。

Mesh WiFi的标准仍在制定中。制定mesh网络技术标准的组织主要是Wi-Mesh联盟和SEEMesh组织，并且标准化工作主要集中在IEEE的802.11s工作组中。Wi-Mesh联盟的主要成员包括北电网络、Accton和ComNets Aachen等。SEEMesh组织的成员包括英特尔、德州仪器和诺基亚等。

WMN标准已经出现在IEEE802.11s、802.15、802.16、802.20中。

1.2无线Mesh网络与蜂窝网络的主要区别

①可靠性提高，自愈性强（网状结构VS星型结构）；

②传输速率大大提高（可融合其他网络或技术）；

③投资成本降低；

④网络配置和维护简便快捷；

1.3无线Mesh网络与WLAN(Wi-Fi)的主要区别

①对点多跳网络，数据可转发；

②可在大范围内实现高速通信，即通过WR对数据进行智能转发（需要对WLAN传统的AP功能进行扩展和改进），把接入点服务的覆盖延伸到几公里远；

③MAC协议完成的不仅有本地业务的接入，还有其他节点业务的转发；

④对于路由协议，WLAN是静态的因特网路由协议+移动IP，WMN主要是动态的按需发现的路由协议，只具有较短暂的生命周期。

1.4无线Mesh网络与Ad hoc网的主要区别

①均是P2P的自组织的多跳网络，WMN由无线路由器构成的骨干网组成，Ad hoc网络的节点都建有独立路由和主机功能，节点地位平等，接通性是依赖端节点的平等合作实现的，健壮性比WMN差；

②WMN节点移动性低于移动Ad hoc网络中的节点，故WMN注重的是“无线”，而移动Ad hoc网络更强调的是“移动”；

③从网络结构来看，WMN多为静态或弱移动的拓扑，而移动Ad hoc网络多为随意移动（包含高速移动）的网络拓扑；

④WMN与移动Ad hoc网络的业务模式不同，前者节点的主要业务是来往于因特网的业务，后者节点的业务是任意一对节点之间的业务流；

⑤从应用来看，WMN主要是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。

研究Ad Hoc网络，需解决隐终端问题和暴露终端问题。

1.5WMN的优势

①可靠性大大增强

②具有冲突保护机制

③简化链路设计

④网络的覆盖范围增大

⑤组网灵活、维护方便

⑥投资成本低、风险小

无线mesh网构建无线城市

2. IEEE 802系列协议简介

IEEE 802.11

IEEE 802.11是IEEE在1997年制定的一个无线局域网标准，用于解决办公室局域网和校园网中用户终端之间的无线接入。

为了将其商用，IEEE新建立了一个IEEE802.11s子工作组，制定标准化的扩展服务集(ESS)，即802.11s专门为WMN定义了MAC和PHY层协议，WLAN 接入点可以像路由器一样转发信息。

IEEE 802.15

IEEE 802.15提供了简单、低耗能无线连接的标准，由IEEE工作组为无线个域网(WPAN)开发，正发展成为包括便携式和移动计算设备的个域网(PAN)或短距离无线网络的标准。

其中，IEEE 802.15.4标准是为低数据速率、长电池寿命和低设备开销要求的遥测技术制定的。ZigBee联盟正在制定运行在IEEE 802.15.4的MAC和物理层以上的高层协议。它的网络层支持多种网络拓扑结构，如星形、簇形和Mesh。

IEEE 802.16

IEEE 802.16标准定义了无线MAN(城域网)空中接口规范，为无线MAN提供“最后一公里”接入。它支持点到多点的连接，无线接入系统覆盖范围可达