[个人实战] 看到有人问什么是MESH，所以有这个贴

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ite802.1x

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发表于 2010-8-19 01:33 |显示全部楼层

本帖最后由 ite802.1x 于 2010-8-19 02:21 编辑

这篇是前段时间在本论坛发过的，看到有人还在问MESH是什么，就改了下再发一次，希望对大家理解MESH有帮助。

说到MESH，最熟悉的标准可能就是802.11s了。802.11s本身首先是802.11，也就是我们说的局域网。802.11本质上是1跳（1 hop）的网络，但是mesh网络却是多跳的，所以这里就有矛盾了。如何理解这个矛盾呢？这要从mesh说起。

MESH其实不是一种实际的网络，而是一种网络拓扑的名称，我们称为“网状网”，是一种网络的拓扑结构，跟我们说的“星形”网络一样去理解。MESH网也不是凭空就跳出来的，它最早是在2003年提出的，在此之前，没有MESH网这一说。MESH网的前身是AD HOC，MESH网本质上是对AD HOC的改版。这里又要先说到AD HOC。很多人并不完全理解AD HOC到底是个什么网络。事实上，AD HOC是美国军方搞出来的一种军用网络，它是“自组织”的，是多跳的，是分布式的、是动态的、是移动的。AD HOC网络中的每个节点都是具有路由转发功能的，这个思想被MESH继承了。AD HOC网中的每个节点最初是被定义到美军的每个作战单元的，包括士兵、车辆、战机、军舰、甚至是地雷和巡航导弹。所有的军事单元都被加入到AD HOC网，成为一个网元，实现整个网络的完全自组织，不会因为某个单元的“阵亡”而使网络瘫痪。但军方最终没有把AD HOC研究下去，最后AD HOC在非军事领域获得了一定的发展。这也让我们知道，为什么IEEE中没有关于AD HOC的标准，因为它最初是一种军事网络。所以，AD HOC到底应该怎么翻译呢？这个只能是自己理解了。

AD HOC到了非军事领域后的第一个应用就是我们熟知的“传感网”（Sensor Network），这种网络最初是想用于工业、商业等非民用领域的，是实际上，这个网络并没有被广泛使用，应为存在技术难题没有被攻克。

回到2003年，AD HOC被进一步修改，最终出现了MESH网。MESH网基本上具有AD HOC的一切特点。MESH是自组织的，这就要求MESH网的每个节点都要具有存储转发和路由功能；MESH网是多跳的，如果是基于802.11的MESH，那么802.11s定义跳数不超过15跳，当然实际上远不止15 hops。MESH是动态组网的，应为每个节点都在移动，且移动的速度无法确定，你可以是步行的速度，也可能是汽车的速度，或者是高速火车，也有可能是飞机。所以以MESH架构组成的网络，其拓扑时刻在变；MESH是分布式的，但说它是分布式的可能不是很准确，毕竟在MESH的结构上是有一层“骨干网”（BACKBONE）的，但绝大多数MESH节点都有可能成为一个临时自治系统的中心。为什么某个节点会成为临时的中心？也许是应为它的功率大，也许是因为它的移动速度小，也许是它提供的带宽等网络型能更好，又也许是它“排队”等到的，没有一个明确的标准来说明，什么样的节点可以成为临时中心，因为802.11s没有确定^_^。

当前的一个重要的问题是，最初的MESH理论是为移动、多跳、分布式特性网络服务的。现在我们在市场上看到的MESH产品确实没能实现这样的“伟大目标”。MESH产品上最先进的厂家应该首推MOTOROLA，其次应该是INTEL，再次是思科，当然这个个人有个人的看法，我只是从理论付诸实现的角度来看这个问题。但无论是哪个厂家，都没有在其MESH产品上真正实现对用户终端移动性的支持。现在所谓的“MESH”组网，本质上是静态的MESH网，只是发挥了MESH多跳的功能，从结构上来说，缺少了下面要说到的第三层结构，就是AD HOC层。但有一点是肯定的，MESH理念用在静态组网上，性能是非常不错的，对网络的扩展达到了令人难以想象的地步。但即使是静态的MESH设备，只要是真正的静态MESH设备都很贵，非常的贵。最乐观的估计，如果在5年内的某一天你听说哪家厂商推出了500元以下的支持MESH组网的设备，你最好把它理解为是一种具有WDS功能的设备。近期接触到的一款MESH设备，价格在6W左右，还没有包括天线，体积是民用TP-LINK路由器的3倍左右，天线是6组，每组1根，每根近0.8米，该产品来自MOTOROLA。它也只能做静态MESH组网。

为了要满足MESH动态的组网，我们需要比现在快的多的处理芯片，大得多的内存，以便支持用户在MESH内可能出现的及其快速的网络切换。与2G网络里面对的切换不同，MESH对切换的要求要高的多。因为手机切换造成的通讯错误最多表现为通话的断断续续，而计算机网络的快速切换要面对的可能是高速的文件传输，错一个二进制位，整个数据段就需要重头开始。此外，还需要超高速处理芯片来计算及其复杂的动态路由，当想到这种计算大部分需要在用户设备上完成时，而这台设备极有可能是一部手机时，就可以想见MESH面对的困境时非常大的，可能需要半导体界的一场革命才能拯救MESH。我们还需要大量的内存。在一个移动的MESH区域内，无法预见有多少用户需要经某台特定的设备路由，也不明确在单台设备上要存储多少转发的数据。尽管传统上我们有“满则丢”的机制，但到了MESH内，如果不存储数据，那么用户可能永远也使用不了MESH，因为他们在移动。当然，我们还要更宽的频段来避免拥塞。

既然MESH可以理解为一种拓扑结构，那它是什么样的一种拓扑呢？“MESH网结构”（我认为这样称MESH更精确，它是一种结构）有3层。第一层是骨干网，这里的骨干网和我们平常所理解的运营商的骨干网有点不同。这里的骨干网指由固定节点，即不移动的节点组成的网络，每个节点都有到达传统骨干网的物理接入，可以是有线接入，也可以是无线接入；每个骨干节点形成全连通的完全图，即构成网状网；每个节点都可以是进入传统骨干网的网关节点；所有的移动MESH节点就近接入MESH骨干节点，由于距离太远无法接入到MESH骨干节点的，通过其他MESH移动节点路由或中继连接到MESH骨干节点。其实前面我们已经说到了MESH网中的第二层和第三层，就是那些移动的MESH节点。那些不规则移动的终端且无法直连到骨干节点的就是MESH网的第三层，实际上就是传统的AD HOC。MESH的第二层是那些移动的，又可以直连到骨干节点的终端，这些节点承担MESH中主要的路由任务。上述就是MESH的3层架构。

既然MESH是一种网络结构，那么必然要选择一种物理的实现方式，这个任务最初落在了802.11的身上，形成了802.11s。这里有个混淆的概念就是WMN。WMN在802.11s出现前只有一种意思，就是Wireless Mesh Network，也就是我们说的MESH，翻译为“无线网状网”。但802.11s出现后，又多了一种WMN，即WLAN Mesh Network，顾名思义，专指基于802.11的MESH。

更多的，MESH到目前为止，其实现方式不仅仅局限于802.11。大家要注意，实现方式代表着不同的无线传输特性，即不同的无线频段，这就是为什么我们说不同的实现方法的原因。以802.11的2.4/5ghz来实现MESH，那么这个实现的标准叫802.11s，但我们也用802.15来实现MESH结构，这个标准称为802.15.5，但实际上，由于802.15.5还采用了其他技术，已经不完全是MESH网了（802.15最初是我们熟知的蓝牙，但802.15标准学名是个人区域网）。如果用802.16来实现，那么相应的标准称为802.16j，但要说明的是，802.16j实现了MESH的思想，但802.16j的名字却看不出跟MESH有关系，802.16j称为城域中继网，是WIMAX的一种。当然，MESH还有其他实现的方法，如802.22，用的是传统电视机的频段。

讲了这么多，我们应该可以理解，为什么最初802.11s草案通过的路由协议叫HWMP（hybird wireless mesh protocol）了.HWMP是由两种协议构成的，一种作为主要的协议，一种作为可选的协议。主要的协议称为RM-AODV，可选的是RA-OLSR。可见，这是对AODV和OLSR协议的修改，而AODV和OLSR本身是AD HOC的协议。所以，MESH和AD HOC的联系是非常紧密的。其他AD HOC协议还包括DSDV、FSR、DSR等，但一般都是理论研究上的协议修改。

MESH网至今没有很大的发展，因为有很多难题目前无法解决。最为著名的称为“隐藏节点和暴露节点问题”，指的是当一个节点A的传输区域可以到达节点B，但却到不了节点C，同样，节点C也可以到达B，却到达不了A，此时A和C都认为他们与B通讯时没有冲突的，但实际上在B点，通讯冲突了，B不能实现有效的通讯，当然，这只是这个问题的一个方面。另一个难题是路由的选择问题。由于节点都是移动的，那么路由状态就有可能发生波动，即刚刚建立的路由，当开始传输时，这个路由已经不可用了。这个问题的另一面是，如何找到最优路由？已经证明，在动态环境下，找MESH的最优路由是一个NP难问题，用凸性规划来做不现实，用线性规划来做又不精确。所有所有的问题都阻碍了802.11s的发展。目前还没有好的解决办法。

MESH还放大了无线网络的一个终极困境，即永远不知道网络故障的真正原因。连不上网络是因为链路拥塞吗？不知道，因为如果你移动了，你不会收到关于是否拥塞的反馈。也有可能网络环境太差，你收不到反馈。也有可能路由上某个终端不可达？为什么不可达？没人知道，也许是下线了，也许是离开了。所以在MESH中，要做QoS，非常困难。

但我们可以假设，若有一天，MESH结构真正实现的时候，那就是整个网络的一场革命。运营商将再也无法控制用户的链路，只有内容服务商才有存活的理由。简单的想一下，当你要和另一个终端通讯时，只要借助其他的用户终端来路由转发，运营商的网络对我们还有什么意义？当所有用户的节点都可以被路由到同一个网关节点接入网络，那么我们又有谁会在意这个网关节点是谁提供的？谁又能收取网络的使用费？

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