無線網狀網路/網狀網路基礎
網狀網路是一種多路徑和多跳廣域網路,非常適合室外部署。網狀網路由無線網路裝置(稱為節點)組成,這些裝置連線在網路節點的範圍內。因此,它將形成一個分散的網路,因為每個節點只需要將自己的無線範圍擴充套件到下一個節點即可。每個節點始終相互通訊,並在本地網狀網路中充當資料包在網狀網路中傳輸的閘道器。
無線網狀網路具有自治系統的三個特徵,分別是:
- 自形成/自組織
- 自癒合
- 自我最佳化
- 多跳
由於實現了鄰居發現和拓撲學習等網狀網路功能,新節點加入網狀網路是透明的。無線路由器可以快速檢測到新路徑的存在,從而提高整體效能和覆蓋範圍。
上圖顯示了網狀網路的自形成能力。
[1] 新節點加入網狀網路
[2] 周圍節點收到新節點存在的訊息,並即時進行配置,為資料包提供最佳化的路由
[3] 新節點被網狀網路接受
由於諸如網路裝置故障、自然災害/人為災害等不可預見的情況,節點可能會離開網狀網路。因此,網狀網路天生具有更高的健壯性和彈性。實現這一點的方法有很多,例如:使資料包在節點之間傳輸時採用多路徑(兩個節點之間的連線數量為 2 或更多),分散連線和冗餘。
上圖顯示了網狀網路的自癒合能力。
[1] 網狀網路中的一個節點出現間歇性故障
[2] 與間歇性故障節點相連的周圍節點重新配置以響應故障節點
[3] 故障節點離線,但網狀網路仍然正常執行,沒有停機時間
網狀網路具有自我最佳化功能,可以最大程度地擴大網狀網路覆蓋範圍,最大程度地減少干擾,並最大程度地提高網狀網路的頻寬容量。
多跳連線允許多個裝置透過依賴其他網狀節點(而不會影響整體網路效能)同時訪問網路。它將保證更大的覆蓋區域並提高網路容量。事實上,視線約束不再重要,因為中間節點使用減少的功率傳輸,在短距離無線鏈路上將資訊中繼給其鄰居。
上圖顯示了網狀網路的多跳過程。
[1] 節點 A 想要訪問節點 D
[2] 節點 A 向附近的節點發送無線傳輸鏈路
[3] 節點 B 和節點 E 與節點 A 建立鏈路
[4] 節點 E 已經找到節點 D,形成網狀連線 A-E-D
[5] 節點 B 仍在搜尋節點 D,但找到了節點 C
[6] 節點 C 已經找到節點 D,形成網狀連線 A-B-C-D
在傳統的無線網路中,每個節點監控自身與另一個節點之間的路徑。這些網路以分層方式配置,以確保每個節點使用單個連線路徑。這種方法的缺點是缺乏故障保護。如果一個節點發生故障,專用鏈路將丟失,並且端點將無法訪問,直到服務恢復。
建立多個連線路徑是解決此問題的邏輯答案。不幸的是,傳統的節點缺乏從備用傳輸路徑中選擇的可智慧技術。
為了解決這個問題,開發人員研究了在每個節點上新增智慧的想法。這種智慧將跟蹤每個可用的通訊路徑,並以邏輯方式選擇最佳路線。所有節點加在一起會形成一個網狀網路。這種網狀網路將消除單點故障。如果一個鏈路出現故障,其他網路節點將收到警報,並可以選擇替代節點路徑。該設計的自修復特性將確保網路繼續執行。使用者訪問和生產力水平將得到維護。
如今,智慧網狀網路的概念已成為現實。隨著研究人員不斷改進和增強網狀網路,並得到企業部署和使用,網狀網路已成為一種應用越來越廣泛的網路拓撲。網狀網路已成為多種應用的首選技術,從保護軍事周邊到調節工廠裝配線上的產品流動,再到為人們的日常通勤提供智慧導航。