如何组建无线Mesh网络？

（一）无线Mesh网络的应用

无线网络技术的发展日新月异，不断有新的无线网络技术和构架被提出，所使用的无线网络协议标准也被不断扩展开来。无线Mesh网络（无线网状网络，WMN）也称为“多跳”网络，正是在网络及技术突飞猛进时出现的一种从未被提出过的无线网络构架。它提出的核心思想是在网络中存在的每一个通信节点都能与它处于同等位置上的一个/多个通信节点进行信息交互，并且所有通信节点动态地实现收发信息的功能。在此网络中可以增添新的节点设备，它通过自寻址加入现有的Mesh网络中，在某个节点损毁或者脱离网络时整个网络的连通性不受影响。因此在Mesh网络中能够实现网络规模极好的延伸性和网络极强的生命力保证了网络的健壮性，而传统的WLAN无线网络普遍存在可延伸性不足，整个网络依赖关键节点的弊病，不能获得较好的网络连通需求的健壮性。无线Mesh技术让我们看到了网络技术发展的一次重大的进步，此网络的研究会成为未来无线网络研究应用的重点。

无线Mesh网络是一种高速、大容量的分布式新型无线网络结构，被认为是有效解决网络最后一千米问题的可行的网络结构方式，同时也被誉为因特网构架的无线方式。无线Mesh网络与传统的交换式网络相比不在对各个相邻的节点间进行复杂的布线操作，由于相邻节点间的互联通却保留了交换式网络所具有的路由重建和节点网络的多重链路保证。在配置此类网络中的新设备时只需要将电源接上设备即能完成网络的自我配置，并为该节点在网络中传输数据确定最佳的多跳路径。网络中设备的增减都能为被自动发现并调整出最有效的通信路由，整理出合理的网络拓扑图。

（二）无线Mesh网络所具有的优缺点

1.无线Mesh网络的优势

对于现有的其他普通无线网络，无线Mesh网络在某些方面具有巨大的优势。

（1）安装简易与快速部署。

无线Mesh网络是以多跳的方式接入网络，大多数的节点都不需要有直接的电缆连接，在需要使用到无线Mesh网络的环境下都能方便地安装，接上设备电源后便能自主地工作，极大地简化了系统的安装部署调试，在很大程度上节约了无线网络的搭建费用，也节省了搭建的时间花费。它的这种优点在灾后急需通信，但是又存在通信线路架设困难的情况下，最能显示它的优越性，同时在视频监控系统网络的部署上也是十分方便。

（2）信息的非视距传输。

在无线Mesh网络中，所有的通信节点都能同时独立地解决路由问题和作为设备的应用问题，其通信方式为数据从一个领域节点中继达到领域外的另一个节点，通过节点的多次中继，信息被传送到了视距以外的节点。因此，无线Mesh网络在接入视距外网络时，可以通过自身内部的节点通过多跳的信息传输后，使全网络与其连接。正因为信息的多跳传递，从而使无线Mesh网络获得了极大的网络覆盖范围，并具有极好的范围延展性。同时也为无线通信中闭塞空间中的信号覆盖问题提出了一种可行的解决方案。

（3）网络的健壮性。

在无线Mesh网络中以多跳的方式接入，在整个过程中节点不依赖于某一个特定的接入节点，整个网络中节点接入网络的路径可以有多种选择。假如在原来接入的节点出现了问题，那么它将探寻出网络拓扑图中存在的其他最优接入网络路径，使网络的接入不依赖于具体的节点，从而最大地保证了网络接入的稳定性。普通的传统无线网络以单跳的方式接入到路由节点，这样使得路由节点有很重要的责任，整个网络或与之相关的子网络的正常运行都依赖于路由节点的正常运行，这样的网络不能提供备用的接入路径，缺乏稳定。

（4）网络结构灵活。

无线Mesh网络在多节点集中接入时，会出现每个节点独立找寻最适合自己的接入点，避免同时过多地访问对某一接入点造成过大的负载压力和网络拥塞。这是一种智能选路的网络接入方式，它不像普通单跳接入中的多个节点集中访问同一个节点而造成访问拥塞的问题。同时无线Mesh网络还提供了节点间的通信负载均衡功能和数据缓存的概念，网络会根据每个节点具体的负载情况动态地调整通信链路分配。这样使得网络中的节点都处于忙碌状态，但都不会有任务过分繁重的情况出现，从而从总体上提高了网络的工作效率和节点工作的稳定性。

（5）网络节点间具有高宽带特性。

在无线Mesh网络中是以多跳的方式接入到网络，在每个通信节点间的数据传输距离都比较近，这样能在节点间提高数据的传输速率。在网络中的每个节点除了自身采集的信息的收发，还要路由转发其他节点以此路径通过的数据包，这样整个网络的可用路径就大大地提高了，网络的总承载带宽得到了很大的增加。由于节点间的距离比较近，使得传输信息的设备功率处于低功耗，减少了信道噪声的干扰，进一步提高了信道的利用效率。接入方式可以缩短节点间的传输距离从而提高数据传输的速率。

2.无线Mesh网络的不足

无线Mesh网络在具有上述优点外，它本身依然存在着一些缺陷之处。

（1）网络的互操作性。

目前无线网状网络还没有得以普及的一个关键原因就是互操作性。无线Mesh网络和其他的刚问世网络技术有着相同的问题，就是存在着缺少统一技术规范协议，各个无线Mesh网络产品的生产厂商未能在此领域达成可以相互认可的行业统一执行技术规范，没有能够互相融合的接口，这主要是由于不同类型的嵌入式无线设备存在不同接入接口的问题。因此用户也只能选择某一家公司的产品使用，目前一些公司已经在研发使用不同网络环境的可配置的无线网络设备，从而能解决一部分的互操作性问题。但是要让问题完全解决，则要通过全行业共同的努力，形成统一的执行技术规范。(www.xing528.com)

（2）通信延迟。

由于在无线网状网络中的数据流是以中间节点为中继节点的多跳跳转发方式存在，在网络节点中中继转发时都会带来数据包处理产生的时延，随着在无线Mesh网络中跳接的次数增加将会累积产生很大的时延。

（3）安全。

无线Mesh网络所提供的节点间数据的多跳机制使用户的通信更多地暴露在了节点间的转发过程中。随着通信跳过的节点越多，面临的数据安全问题就越严重。

3.无线Mesh网络的适用环境

无线Mesh网络主要用于医院、学校等人员密集不适合多重布线的区域，也适合于地理位置相对比较偏僻的但是又需要网络支撑服务的地方，同时一些需要快速部署和临时安装的地方也同样对无线网状网络有着大量的需求，由此可以看到它有着广阔的应用前景。国际标准化组织在无线Mesh网络的规范与标准化道路上进行着卓有成效的努力，IEEE 802.11、IEEE 802.15、IEEE 802.16等都为无线Mesh网络的标准研究成立专门的工作小组。网络的实际使用将有一个飞跃发展的阶段，同时也会带给人们更加丰富多彩的网络体验和更加便利的使用方式。

（三）无线Mesh网络的构建

1.无线Mesh网络OLSR路由协议介绍

最佳链路状态路由协议OLSR是在传统OLSR路由协议上基于MANET特点发展而来的一种以表驱动的链路状态路由协议，在网络中路由发现时延小使它弥补无线Mesh网络天生的不足。在网络组建初期，探寻消息被用来在节点与相邻节点进行相互发现的操作，在各节点自己的路由表中保存自己与相邻节点间建立链路的数据。当链路双向节点都捕获到了链路另一端传递过来的探寻消息，则在邻居信息表中互相记录下对方节点信息。在获得邻居节点的同时还会向邻居节点发送自己已知的邻居信息表，这样邻居节点会根据收到的信息更新自己的邻居信息表，表示网络中节点链路的可达性，同时建立自己的2-hop邻居信息表。

在整个网络建立好后每个节点都有自己的邻居信息表，通过这个表节点能绘制出在本节点周围与其进行相互位置探寻节点的拓扑数据并保存到表中，再将自己的数据表通过OLSR协议将表的内容发布给同一网域的其他不可见节点，自己也能获得其他节点的信息。通过这种数据交换使自己获取到完整的网络拓扑结构。在节点计算整个网络的路由信息表时，需要用到本地拓扑数据表、邻居信息表和2-hop表，通过计算后的数据使得全网络的任意节点都能被节点快速找到。

OLSR协议为了能够保存节点间接口地址的映射关系，从而建立了接口对照表，更新此表需节点定期交互OLSR，因此能通过每一个节点的接口很好地和周围环境网络建立通信，实现不同网络的互联。因此使用OLSR协议的网络有很好的网络应用扩展性，也能很好地和因特网融合在一起。同时考虑到网络交互时的数据负载能力，OLSR协议定义多跳中继实现全网络所有节点覆盖，这样的处理方式使协议数据的传输大大地降低了。

2.无线Mesh网络的搭建

由于OLSR协议的转发算法在设计上就有弥补无线Mesh网络构架转发时延过大的不足，因此在构建无线Mesh网络时选用OLSR协议是不错的选择。要构建无线Mesh网络首先就要让区域内的所有节点上olsrd都运行起来。在前面部分我们研究了OLSR协议的部分算法，认识到OLSR内部设计时建立有自组织特性，只要在节点上将此协议运行起来，节点就能通过探寻消息机制向周围的邻居节点发送自己的存在与本网络的消息，并交换得到邻居节点的信息。再通过与邻居节点交互各自已知的网络拓扑结构信息，然后生成全网络的整体拓扑结构信息。之后会由自己的全网络的拓扑信息表计算出自己的网络路由表。在每个节点上要顺利运行olsrd需要完成一些必需的步骤：协议文件的跨硬件环境编译，功能调整文件配置和最终使用环境的建立。

（1）协议文件的交叉编译。

由于节点的分布性、节点的可快速部署性和节点的运行环境的限制，因此采用嵌入式的运行环境。首先需要让OLSR路由协议能在嵌入式开发环境下运行，必须交叉编译协议的源代码，生成嵌入式设备上能顺利使用的可执行文件。在协议的源码包中能够找到需要在makefile文件中用到定义的全部局部变量都存放在makefile.inc文件中，修改参数中的编译工具，将gcc改为交叉编译链中的交叉编译工具arm-linux-gcc，返回到源码包的顶层目录执行make指令，在make执行完成后将在执行命令的目录下生成olsrd的可在嵌入式开发板上运行的文件。

（2）协议调整文件配置。

在生成olsrd文件后我们在执行此文件时还要对协议执行文件做必要的配置工作，配置主要是修改/files文件夹下的所有以olsrd.conf开头的文件中对网络参数进行必要的调整和配置参数项，主要配置文件有olsrd.conf.default.full文件，在其内部定义了对网络接口、通信协议、通信端口、网络的基本功能以及外部可用插件项的设置工作，在配置无线Mesh网络时根据实际应用进行有针对性的配置工作。

（3）运行环境的建立。

在交叉编译完成了生成olsrd可执行文件后将其拷贝到设备的根目录下后，还需要对其运行依赖的配置文件存放位置进行管理，对于应用的配置文件olsrd.conf需放在节点设备的根文件系统etc目录下，防止协议重复运行需要对节点协议控制加上锁操作，使得一个设备上只能运行一个olsrd协议，所以控制文件olsrd-ipv4.lock建立到/var/run/下。在已经设置好网络的节点上，将其的运行模式设置为Ad hoc，并以后台程序的方式运行olsrd，使OLSR协议能够正常运行，再对这些运行协议的设备进行使用地的部署，这样相邻节点间便能通过协议相互间交互邻居信息表，之后建立全网络的拓扑结构信息表，再通过计算建立节点自己的全局路由信息表，使得该节点能够和网络进行正常通信。