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無線Mesh網絡是一種新的無線局域網類型。與傳統的WLAN不同的是,無線Mesh網絡中的AP是無線連接的,而且AP間可以建立多跳的無線鏈路。無線Mesh網絡隻是對骨幹網進行了變動,和傳統的WLAN沒有任何區別。
如表1-1,無線Mesh主要包含如下概念:
表1 無線Mesh網絡中概念
概念 | 描述 |
Access Controller (AC) | 控製和管理WLAN內所有的AP |
Mesh Point (MP) | 通過無線與MPP連接的,但是不接入Client的無線接入點 |
Mesh Access Point (MAP) | 同時提供Mesh服務和接入服務的無線接入點 |
Mesh Portal Point (MPP) | 通過有線與AC連接的無線接入點 |
Mesh鏈路 | 由一係列Mesh連接級聯成的無線鏈路 |
無線Mesh技術使得管理員可以輕鬆的部署質優價廉的無線局域網。無線Mesh網絡的優點包括:
l 高性價比:Mesh網絡中,隻有MPP需要接入到有線網絡,對有線的依賴程度被降到了最低程度,省卻了購買大量有線設備以及布線安裝的投資開銷。
l 可擴展性強。Mesh網絡中AP之間能自動相互發現並發起無線連接建立,如果需要向網絡中增加新的AP節點,隻需要將新增節點安裝並進行相應的配置。
l 部署快捷:組建Mesh網絡,除MPP外的其他AP均不需要走線接入有線網絡,和傳統WLAN網絡相比,大大縮短組建周期。
l 應用場景廣。Mesh網絡除了可以應用於企業網、辦公網、校園網等傳統WLAN網絡常用場景外,還可以廣泛應用於大型倉庫、港口碼頭、城域網、軌道交通、應急通信等應用場景。
l 高可靠性。傳統WLAN網絡模式下,一旦某個AP上行有線鏈路出現故障,則該AP所關聯的所有客戶端均無法正常接入WLAN網絡。而Mesh網絡中各AP之間實現的是全連接,由某個Mesh AP至Portal節點(有線網絡)通常有多條可用鏈路,可以有效避免單點故障。
無線Mesh網絡主要包括兩種應用:
l 普通環境中的無線Mesh網絡部署
l 地鐵環境中的無線Mesh網絡部署
(1) 普通FIT MP場景
如圖2所示,兩個Mesh網絡由一個AC管理。其中,至少一個MPP需要與AC建立有線連接。一個MP啟動後,它首先掃描附近的網絡,然後與所有檢測到的MP建立臨時連接。通過這種連接,MP可以與AC聯係,並下載配置。完成配置文件的下載後,MP會與享有相同預共享密鑰的鄰居建立安全的連接。
(2) 擁有兩個radio的FIT MP,兩個radio分別在不同的Mesh網絡
圖3 擁有兩個radio的FIT MP的組網
如圖3所示,為了使Mesh 1和Mesh 2網絡不產生幹擾,可以采用一個擁有兩個radio的MP,兩個radio分別在不同的Mesh網絡。在這種組網裏,兩個Mesh網絡必須由同一個AC管理。
地鐵是現代城市裏不可缺少的交通工具。在一個地鐵係統裏,控製信息和多媒體信息需要實時的傳遞給快速移動的列車,從而有效的控製列車的運行,並且為乘客提供多種網絡服務。
如下圖所示,一個地鐵無線Mesh網絡裏,車載MP和軌旁MP均采用Fit MP,受AC集中管理.多個軌道MP沿軌道進行部署。車載MP不停掃描新的軌旁MP,並選擇信號質量最好的兩個軌旁MP與之建立Mesh連接,主Mesh連接用於車載MP與軌旁有線網絡之間的數據傳輸,從連接用於Mesh連接的切換備份。
圖4 地鐵無線mesh網絡部署
為了實現地鐵無線Mesh網絡的部署,H3C開發了一種私有協議MLSP(Mobile Link Switch Protocol,移動鏈路切換協議)。該協議負責在列車移動過程中的活躍鏈路切換,並保證切換過程中不丟失報文。列車MP和軌道MP之間用於鏈路建立和通信的下層協議遵循最新的IEEE 802.11s標準。
由於傳輸媒質的開放性,無線網絡很容易遭受非法攻擊,Mesh網絡的多跳性帶來了新的安全挑戰,無線Mesh安全成為WLAN Mesh網絡的重要組成部分,它主要包括用於加密的算法,密鑰的管理和分發等內容。目前提供PSK+CCMP的方式進行Mesh安全連接。
通過在每個AP的射頻模式下配置鄰居AP的MAC地址來實現三種Mesh網絡拓撲。
在點到點的組網環境中,用戶可以預先指定與其相連的鄰居。如圖5所示,AP 1和AP 2形成的鏈路可以將局域網1和2的802.3報文轉換成802.11s報文,然後在無線鏈路上傳輸。
在點到多點的組網環境中,所有的連接都要通過中心橋接設備進行數據轉發,如圖6所示,所有的局域網的數據傳輸都要通過AP 1。
自拓撲檢測與橋接可以檢測到其他局域網設備,並且形成鏈路。該網絡拓撲容易引起網絡環路,使用時可以結合Mesh路由選擇性地阻塞冗餘鏈路來消除環路,在Mesh鏈路故障時還可以提供備鏈路備份的功能。
圖7 自拓撲檢測與橋接
WDS(WLAN Distribution System)通過無線網橋連接兩個獨立的局域網段,並且在他們之間提供數據傳輸。
l 鏈路的建立:通過在對等體之間交換消息來建立連接。
l 鏈路的安全:提供PSK+CCMP的無線安全連接。
目前,基於802.11的無線技術已經廣泛地在家庭、SOHO、企業等得到應用,用戶能通過這些無線局域網得到無線服務。對於目前的無線網絡技術,為了擴大無線覆蓋麵積,需要用電纜、交換機、電源等設備將AP互相連接。AP的之間的有線連接會導致最終部署的無線網絡結構複雜,成本較高,並且在大麵積無線覆蓋時需要大量的時間才能完成部署。WDS技術使得管理員可以輕鬆的部署質優價廉的無線局域網。WDS網絡的優點包括:
l 通過無線網橋連接兩個獨立的局域網段,並且在他們之間提供數據傳輸。
l 低成本,高性能。
l 擴展性好,並且無需鋪設新的有線連接和部署更多的AP。
l 適用於公司,大型倉儲,製造,碼頭等領域。
WDS提供了以下三種拓撲。通過在AP的射頻模式下配置鄰居AP的MAC地址來實現三種WDS網絡拓撲。
在點到點的組網環境中,用戶可以預先指定與其相連的鄰居。如圖8所示,AP 1和AP 2形成的鏈路可以將LAN Segment 1和LAN Segment 2的802.3報文轉換成802.11s報文,然後在無線鏈路上傳輸。
在點到多點的組網環境中,所有的連接都要通過中心橋接設備進行數據轉發,如圖9所示,所有的局域網的數據傳輸都要通過AP 1。
自拓撲檢測與橋接可以檢測到其他局域網設備,並且形成鏈路。該網絡拓撲容易引起網絡環路,使用時可以結合STP選擇性地阻塞冗餘鏈路來消除環路,在WDS鏈路故障時還可以提供備鏈路備份的功能。
圖10 自拓撲檢測與橋接