無線Mesh的應急聯動方案有很多種,但是大部分的方案都來源于最初的無線分布式系(WDS)概念。WDS是一種使用無線橋接和無線中繼的無線AP模式,無線橋接也就是只能在AP之間進行通訊,AP不接受無線客戶端的訪問;而無線repeating既答應AP之間互相通訊,AP也可以與無線客戶端進行通訊。所有的mesh網絡在本質上都是用戶流量在離開網絡(比如到達有線的LAN)之前通過多個節點。
吞吐量和時延問題的根源來自于802.11是一種半雙工技術,也就是在一個時間內只能執行一個功能(或者發送、或者接受流量)。因此,用于無線終端和mesh骨干網的頻段個數,這些頻段在某個特定拓撲中所起到的作用將會直接影響到經過多跳的高吞吐量、經過多跳的低時延等因素。
1.單模方案把所有信息放在同一信道上
StrixSystems公司認為,單模模式是無線mesh最脆弱的一種方案,因為每個節點僅使用一個頻段(信道)來處理所有的三個功能:終端接入、ingress回程和egress回程。當更多的AP加入到網絡中的時候,用于回程流量的帶寬將會占據越來越高的比例,僅僅留很少一部分容量給無線客戶端。而且,節點不能同時發送和接收,而且在其覆蓋范圍內另一個AP正在傳輸的時候,該AP也不能發送數據。這些問題將導致經過3跳后,時延將變得不可忍受。這種對可用共享帶寬的競爭是基于類似以太網的無線沖突避免原則(CSMA/CA)。
這也就意味著,在單模mesh架構下,一個頻段必須不斷地在ingress回程、egress回程和終端連接之間轉換,這將引起嚴重的時延問題。
簡單計算一下就會發現,在單模方案中每個無線客戶端只能獲得很有限的吞吐量。舉例來說,假設你有5個AP,每個AP有20個無線客戶端與之相連,所有的AP和客戶端共享同一個802.11b信道(5Mbit/s),這樣等價于每個用戶只能獲得少于50kbit/s的吞吐量——比撥號連接還要慢。而且由于所有的無線客戶端和AP必須工作在同一個信道上,無線資源的競爭和RF干擾還會導致不可預期的時延。
2.雙模方案實現回程共享
在雙模方案中,一個模塊專門用來連接無線客戶端,而另一個模塊專門用來進行無線回程傳輸——回程信道同時由ingress和egress流量共享。由于雙模方案為終端連接和回程分別提供了專門的模塊,終端側的問題(如低吞吐量,高時延)會得到一些改善,但是回程mesh信道還必須由ingress和egress流量共享。由于回程頻段還需要不斷地在ingress回程和egress回程間進行轉換,因此全網的性能仍然由于回程時延長導致的瓶頸問題而不理想。
3.多模方案實現結構化的無線mesh
在多模(或者稱作結構化mesh)方案中,每個網絡節點至少使用三個頻道的專用無線鏈路接口,分別為客戶端流量、ingress無線回程流量和egress無線回程流量設置獨立的模塊。這個無線mesh網絡的方案與單?;螂p模方案相比提供了很好的性能。因為每個鏈路都工作在獨立的信道上,專用的回程鏈路可以同時發送和接收數據。
由于ingress終端接入、egress回程和ingress回程都在專門的模塊進行處理,因此在10跳以上的情況下,依然能夠保持高吞吐量;每一跳的時延可以保持在4~5ms,大大低于語音所要求的120ms;假如每個模塊均能支持QoS和多重SSID/VLAN,就可以在無線終端為語音流量設置合適的優先級,通過mesh網絡最終到達有線終結點。
為了滿足像Voip這類實時通信應用的要求,Wi-Fimesh網絡要求多模塊、多射頻和多信道的體系架構。多模架構通過為終端接入、ingress回程、egress回程分別設置專門模塊的方法,可以非常經濟地提供經過多跳后高吞吐量、低時延和為語音流量設置高優先級所要求的容量和覆蓋。
多模方案使Mesh網絡更好地滿足公共安全、應急聯動和智能交通網絡對高速移動下的無線寬帶的要求。 利用多模Mesh技術的固有特性,處理拓撲結構快速變化的切換協議:目前支持最高的速度高達300km/h,切換時間延遲低于100ms。這樣,在移動車輛上安裝車載mesh節點,當車輛在無線城市內的任何道路行駛,都可以無間斷地進行視頻、語音和數據通信。高速移動下,移動車載和其他固定mesh節點之間的吞吐量可高達15Mbps,完全滿足高帶寬的應用需求。
考慮到目前固定版 WiMAX(802.16d)芯片技術不斷成熟,利用WiMAX增加Mesh節點間的帶寬也是無線城市規劃中需要考慮到的。如何保證設備能夠平滑升級到WiMAX也受到關注。這里,美國Strix Systems的室外型多模無線Mesh系統 (OWS) 的多模塊化設計為可升級性提供了答案:通過在現有節點中堆疊WiMAX板卡模塊即可將Wi-Fi Mesh節點升級到WiMAX,巧妙保護了整個無線項目的設備投資。
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