WLAN拓撲結構介紹---WDS| Mesh組網方式

7、WLAN拓撲結構介紹内容

Ad-hoc組網拓撲（IBSS）

基礎架構組網拓撲

WDS組網拓撲

Mesh組網拓撲

1、Ad-hoc拓撲

1. Ad-Hoc拓撲的無線網絡:是由無線工作站STA組成，用于一台無線工作站和另一台或多台其他無線工作站的直接通訊，該網絡無法接入到有線網絡中，隻能獨立使用。無需AP，安全由各個用戶端自行維護。
2. 采用這種拓撲結構的網絡，各站點競争公用信道，但站點數過多時，信道競争成為限制網絡性能的要害，是以，這種拓撲結構比較适合小規模、小範圍的WLAN系統組網。

3. 點對點模式中的一個節點必須能同時“看”到網絡中的其他節點，否則就認為網絡中斷，是以對等網絡隻能用于少數使用者的組網環境，比如4至8個使用者。

   2、DS基本概念

   DS：分布式系統：是接入點之間轉發幀的骨幹網絡，是以稱為骨幹網（backbone network）；

   

   當幾個接入點串聯以覆寫較大區域時，彼此之間必須互相通信以掌握移動式工作站的行蹤。

   分布式系統屬于802.11的邏輯元件，負責将幀轉送至目的地。

   在商業上獲得成功的産品幾乎都是以Ethernet為骨幹網絡。

   分布式系統必須負責追蹤工作站實際的置以及幀的傳送，若要傳送幀給某個移動工作站，分布式系統必須負責将之傳遞給服務改移動工作站的接入點。

   如圖所示：如果STA1想要通路STA3，那麼STA1将幀傳給AP1，AP1連接配接的分布式系統必須負責将幀傳送給STA3連接配接的AP2，再由AP2将幀傳送給STA3。

3、基礎架構拓撲：

802.3以太網網絡引入一個AP，無線網絡中所有主機通過AP來通信。

無線接入點AP也為半雙工的模式，用于在無線STA和有線網絡之間接收、緩存和轉發資料，所有的無線通訊都經過AP完成。

無線接入點通常能夠覆寫幾十使用者，覆寫半徑可達百米。AP可以連接配接到有線網絡，實作無線網絡和有線網絡的互聯。

由多個AP以及連接配接它們的分布式系統(DS)組成的基礎架構模式網絡，也稱為擴充服務區（ESS）。

擴充服務區内的每個AP都是一個獨立的無線網絡基本服務區(BSS)，所有AP共享同一個擴充服務區标示符（ESSID）。

相同ESSID的無線網絡間可以進行漫遊，不同ESSID的無線網絡形成邏輯子網。

AP之間使用互相不重疊的信道，AP之間信号覆寫重疊區域為10%-15%；如上圖右側。

4、WDS拓撲

4.1 WDS基本概念

WDS是無線分布式系統，通過無線鍊路連接配接2個或多個獨立的有線區域網路或無線區域網路，組建一個互通的網絡，進而實作資料通路。

無線WDS技術提高了整個網絡結構的靈活性和便捷性

在WDS部署中，網絡結構可分為：

點對點P2P方式；

點對多點P2MP方式；

4.2 WDS工作原理：

WDS可把有線網絡的資料，透過無線網路當中繼架構來傳送，借此可将網絡資料傳送到另外一個無線網絡環境，或者是另外一個有線網絡。因為透過無線網絡形成虛拟的網絡線，是以稱為無線網絡橋接功能。

無線網絡橋接功能：是指的是一對一，但是WDS架構可以做到一對多，并且橋接的對象可以是無線網絡卡或者是有線系統。是以WDS最少要有兩台同功能的AP，最多數量則要看廠商設計的架構來決定。

即WDS可以讓無線AP之間通過無線進行橋接（中繼），在這同時并不影響其無線AP覆寫的功能

4.3 WDS對比有線網絡的優勢：

1. WDS無需架線挖槽，可以實作快速部署和擴容。

2. 有線網絡連接配接除電信部門外，其它機關的通信系統在公共場所沒有敷設電纜的權力。3. 而無線橋接方式則可根據客戶需求使用2.4G和5.8G免許可的ISM頻段靈活定制專網。

4. 有線網絡運維故障排查難度大，而WDS隻需維護橋接裝置，故障定位和修複快捷。

5. WDS組網快，支援臨時、應急、抗災通信保障。

4.4 WDS應用場景

場景1：室外P2P組網方式：

場景2： 室内點對點P2P：

WDS通過兩台裝置實作了兩個網絡無線橋接，最終實作兩個網絡的互通。

實際應用中，每一台裝置可以通過配置的對端裝置的MAC位址，确定需要建立的橋接鍊路。

P2P無線網橋可用來連接配接兩個分别位于不同地點的網絡，Root AP和Leaf AP應設定成相同的信道，以及加密方式，加密密碼一緻。

場景3：點到多點P2MP組網：

點對多點的無線網橋能夠把多個離散的遠端的網絡連成一體，結構相對于點對點無線網橋來說較複雜。

在點到多點的組網環境中，一台裝置作為中心裝置，其他所有的裝置都隻和中心裝置建立無線橋接，實作多個網絡的互聯。

但是多個分支網絡的互通都要通過中心橋接裝置進行資料轉發。例如：圖中網段2想要跟網段 3通信的話需要通過Root AP。

場景4： 手拉手組網方式：（典型室内AP組網）

根據AP在WDS網絡中的實際位置，AP射頻網橋的工作模式有三種：

分别為root模式、middle模式、leaf模式。

root模式：AP作為根節點直接與AC通過有線相連，另以AP型網橋向下供STA型網橋接入。

middle模式：AP作為中間節點以STA型網橋向上連接配接AP型網橋、以AP型網橋向下供STA型網橋接入。

leaf模式：AP作為葉子節點以STA型網橋向上連接配接AP型網橋。

手拉手模式為WDS典型室内組網場景：

在家庭、倉庫、地鐵或者公司内部，由于不規則的布局，牆體等物體對WLAN信号的衰減，導緻一台AP的覆寫效果很不理想，許多地方存在信号盲區，這時采用WDS技術，通過WDS橋接AP，不僅可以有效地擴大無線網絡覆寫範圍，還可以避免因重新布線帶來的經濟損耗。

對于對帶寬要求不是很高的使用者來說，此方式較為經濟實用的。

場景5： 背靠背組網方式：（典型室外組網方式）

背靠背模式為WDS典型室外組網場景，當需要連接配接的網絡之間有障礙物或者傳輸距離太遠時，可以采用背靠背組網方式，通過兩個WDS AP有線級聯背靠背組成中繼網橋。這種組網方式可以保證長距離網絡傳輸中保證無線鍊路帶寬。

對帶寬要求較高的使用者，可采用兩個WDS AP背靠背有線直連作為Repeater AP， 兩個方向工作于不同的信道，保證無線鍊路帶寬。

5、 Mesh組網拓撲

5.1 Mesh基本概念

無線mesh網絡（WMN）是指利用無線鍊路将多個AP連接配接起來，并最終通過一個或者2個Portal節點接入有線網絡的一種星型動态自組織自配置的無線網絡。

傳統的WLAN網絡中，STA與AP之間是以無線信道為傳輸媒體，AP的上行鍊路則是有線網絡。

如果組建WLAN網絡前沒有有線網絡基礎，大量的時間和成本消耗在建構有線網絡過程中，對于組建後的WLAN網絡，如果需要對其中某些AP位置進行調整，則需要調整相應的有線網絡，操作困難。

綜上所述，傳統WLAN網絡的建設周期長、成本高、靈活性差的弊端，使其在應急通信、無線城域網或有線網絡薄弱地區等應用場合不适合部署。

而Mesh網絡隻需要安裝AP，建網速度非常快。

5.2 Mesh 網絡中AP的三種角色

MPP(Mesh Portal Point)：連接配接無線Mesh網絡和其它類型的網絡，并與Mesh網絡内部MP/MAP節點進行通信。這個MPP節點具有Portal功能，通過這個節點，Mesh内部的節點可以和外部網絡通信。

MP(Mesh Point)：在Mesh網絡中，使用IEEE 802.11MAC和PHY協定進行無線通信，并且支援Mesh功能的節點。該MP節點支援自動拓撲、路由的自動發現、資料包的轉發等功能。

MP節點可以同時提供Mesh服務和使用者接入服務。

MAP(Mesh Access Point)：任何支援AP功能的Mesh Point，可以為STA提供接入功能.

5.3 Mesh 組網拓撲

無線AP之間有備援，解決了無線單點故障問題

紅色虛線：Mesh回傳鍊路；圓圈：使用者接入信号覆寫區

在Mesh網絡，AP之間通過無線連接配接，可以解決單點故障問題。

Mesh網絡的優點包括：

快速部署：Mesh網絡裝置安裝簡便，可以在幾小時内組建，而傳統的無線網絡需要更長的時間。

動态增加網絡覆寫範圍：随着Mesh節點的不斷加入，Mesh網絡的覆寫範圍可快速增加。

健壯性：Mesh網絡是一個對等網絡，不會因為某個節點産生故障而影響到整個網絡。如果某個節點發生故障，封包資訊會通過其他備用路徑傳送到目的節點。

靈活組網：AP可以根據需要随時加入或離開網絡，這使得網絡更加靈活。

應用場景廣：Mesh網絡除了可以應用于企業網、辦公網、校園網等傳統WLAN網絡常用場景外，還可以廣泛應用于大型倉庫、港口碼頭、城域網、軌道交通、應急通信等應用場景。

高成本效益：Mesh網絡中，隻有Portal節點需要接入到有線網絡，對有線的依賴程度被降到了最低，省卻了購買大量有線裝置以及布線安裝的投資開銷。

5.4 室外Mesh組網應用場景：

室外場景一般範圍開闊，通過選取不同的天線，兩台MP 可以相距幾十公裡實作網絡互連。

是以，Mesh 技術可以用于跨建築物或者跨區域的資料傳輸，解決了有線網絡部署受施工條件限制，以及部署成本高，靈活性低的問題。

是以Mesh 組網适用于校園、種植園、山區、高樓等場景中。

注意：室外場景中的障礙物主要為樹木、高大建築物等，如果傳輸距離很遠，還要考慮地球的球面弧度， 是以實際組網中要根據實際情況靈活選用和安放天線。