基于大都市环境下WiFi Mesh组网容量性能研究

【摘要】本研究借助实际的案例，通过分析大都市背景下的密集商业圈这一环境里面的wifi mesh组网对应的具体容量性能，对于大都市背景下，应用Mesh组网给出对应的建议。

【关键词】时延WiFi吞吐量Mesh密集区

一、引言

WiFi Mesh，也就是无线网状网格，在最近几年发展相当的快速。作为一种网络结构，WiFi Mesh本身比较新，是建立在多跳路由基础之上的，空口接入技术使用的为WiFi，不同的接入点之间选择的技术构架为Mesh，这样对于传统WLAN中的诸多问题，比如较低的伸缩性，较差的健壮性等等，其都能够予以解决。本研究在大都市环境下的密集圈这一背景下对应的Mesh网络性能特点予以研究的基础之上，对相关的应用给出了自己的建议，在技术方面提出了具体的方案。

二、研究Mesh组网在吞吐量方面的具体性能

当前，Mesh组网应用越来越广泛，商业化越来越强，所以对其性能以及相关的技术方案，必须要给予更多的关注，这也是本研究的基本背景所在。

在实验室条件下测试单AP组网和Mesh簇对应的双频组网之具体性能，选择的分析对象非常有代表性，是两种不同的Mesh设备，这两组设备的差异在于接入点是有线的，还是无线的，实验发现单AP组网的条件下，吞吐的具体性能基本上都是25Mbps，符合理论计算结果。

WiFi Mesh网络在构成上主要为无线AP，其分布呈网状，彼此间通过点对点，借助无线中继链路进行互联。在具体的特征上，WiFi Mesh组网多跳，对于用户端以及网络节点，每个都可以选择最佳的路由。为了在大都市的密集应用背景下，对Mesh组网性能进行研究，本论文选择的实例为上海徐家汇区。试验选择的组网方式包括了两种，分别是有线和无线，经过在大都市环境下的密集区进行具体吞吐性能的比对，获得了具体的结果，图1给出了无线的具体组网方式；观察该图可以知道终端通过无线的方法实现和Mesh网络的具体链接，每个AP间的无线回程为802.11a，据此最终组网做到了多跳链状。而IAP表示的则是有线接入条件对应的根节点，而WR表示的则是无线接入MeshAP，终端就是STA。

图2描述的是Mesh组网中的有线接入。这个方式为借助网线，终端实现了和Mesh网络的具体接入，无线回程在AP间是通过802.11a这种方式得到实现的，也借助于此，最终做到Mesh多跳条件下的组网。

图3对比了有线以及无线两种组网方式下的具体吞吐量，按照实验所得，可以知晓，相比来讲，比较理想的组网方式为有线。

三、研究Mesh组网对应的时延性

WiFi Mesh组网模式下，在到达最终的目的节点以前，数据包要进行中继转发，这样对于链路来讲，整体的利用效率就会被降低，也就是说传输的过程中就会发生时延，图5描述了于第三跳这个节点上面进行FTP的加载，同时进行限速的时候，对应的时延状况。

根据图4和图5可以得出，在密集区，WiFi Mesh能够提供的无线吞吐量本身不会很高，时延受到来自FTP限速加载方面的具体影响也不是很大，不过在FTP的具体影响下，丢包率却明显的上升了。

组网类型不一样的话，借助不同负荷的加载，对于Mesh组网对应的双向时延进行更为全面的考察，跳数一样的话，比较单、双频两种组网的具体时延性，可以看出单频为双频的1.5倍到2倍，原因在于单频组网无论是在接入，还是在回传链路方面的频段都是一样的，这样进行接入以及回传两种处理的时候，都需要分时工作，所以时延必然会被增加，这和理论的推测基本上一致。而时延不但会对Qos性能产生具体的影响，而且会对建立在TCP基础之上的流量性能产生很大的影响，所以说对于Mesh组网而言，影响其性能的另外一个重大因素就是时延。

四、大都市环境下密集区中运用WiFi Mesh组网之具体的特征

大都市中的密集区，借助Mesh进行组网的话，吞吐性能本身比较差，也就是说在这样的环境下，Mesh组网的具体性能可以表述如下：

（1）大都市环境下密集区背景中的2.4GHz，其产生的干扰非常的大，但是其本身又是典型的代表，这个频段是开放的，接入的话，不需要较高的门槛，当前AP用的基本上都是802.11b/g，对于2.4GHz这个频段而言，其仅仅有三个不重叠的信道，也就是说就会存在非常明显的频率不够的状况，干扰也会特别的突出。

（2）在大都市密集区的环境下，2.4GHz这个频段对应的绕射能力非常差，也就是说遮挡很容易对其产生影响，这样就会限制到Mesh图网，对于Mesh网的具体吞吐量也会产生很大的影响，试验中，因为树林产生的遮挡，所以无线下对应的吞吐性就会非常的差。

五、Mesh组网对应的实际应用分析

作为无线网络中的一个比较通用的结构，Mesh本身比较新，适合的应用范围在特征方面可以概括为：开放性好，面积比较大，还可以和诸多的通信技术之间实现很好的结合。这里首先看一下Mesh网络在当前的具体应用场景，主要包括了无线园区以及城市，比如学校，社区，工业园，游乐场所，还有市政服务地点等等；此外在公共安全通讯平台上也有着很好的应用，主要是用来对特种行业进行分析，寓意采集，进行视频的监控和传送等等。总体而言，发展到现在，Mesh网络应用的已经非常的广泛了，功能本身已经发展的比较成熟，尽管如此，还存在仍需完善和发展的地方，比如不同厂商生产出来的设备不能够做到很好的对接，而且设备在具体的性能上也有很大的差距，具体的组网能力还需要进行充分的验证。依据前面的研究和分析可以知道，大规模对其应用并且予以组网的时候，还需要进行全面的分析，慎重的考虑，这样实际应用的过程中，Mesh网管才能够发挥更大的作用。

六、总结

经上述分析，可以知晓在大都市的密集区，一般遮挡比较多，干扰也比较大，对于Mesh组网而言，这是在该环境下的一个共性，而且和Mesh多跳衰减产生的具体影响相比，干扰与遮挡会产生更大的影响，所以在大都市密集区组建Mesh网络的时候，一定要对干扰和遮挡予以充分的考虑，站点确定后，做好规划，保证Mesh网络处于最高的效能环境下，具备更高的可靠度。