一般架設無線網路必須每臺無線基地臺都與有線網路連接,無線基地臺當作無線與有線網路的交換點...

Wireless Mesh Network減少戶外無線網路布線成本,提供無接縫網路環境

一般架設無線網路必須每臺無線基地臺都與有線網路連接,無線基地臺當作無線與有線網路的交換點,這種方式適合架設在室內,提供簡易的無線上網服務,但是如果在室外或大範圍的區域使用(例如整個城市),每個無線基地臺都必須連接網路線到網際網路,除了基地臺與網路線建置成本高外,部署的人力與工程也很龐大,不適合採用傳統架設方式。

戶外無線網路適合採用網狀架構

網狀網路(Mesh Network)的網路架構中,每一個節點都能連結其他節點,如果網路中任何一條線路中斷,透過後端管理機制,訊號會自行尋找另一條可行的路徑傳輸訊號,依然能傳送訊號資料,因為網狀網路的架構錯綜複雜,不適合有線網路使用,較適合無線環境,無線訊號向四面八方傳遞資訊,不需要額外建置線路成本,但也因為無線訊號的傳遞是全向性,為避免封包傳遞間互相碰撞等問題,必須依賴後端機制管理。

1990年中期DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)組織已經研究如何將網狀網路架構使用在軍事戰場的通訊環境中,因為軍事戰場中必需一邊移動一邊通訊,而且不容許通訊環境中斷,之後像SRI international(斯坦福研究院)等研究發展組織也將網狀網路的架構應用在無線網路環境中。在無線網環境中,只要將無線路由器連接到實體線路,其他的無線基地臺透過無線訊號連接到無線路由器即可,不像有線網路必須佈署大量線路,因此大幅減少建置成本。

網狀網路的優點

網狀網路採用multi-hop方式,封包從啟始節點透過多個中繼節點傳送到最終節點,每個無線基地臺都可以是啟始節點、中繼節點、或最終節點,網狀網路的無線基地臺內建自我設定(Self-configuring)與自我回復(Self-healing)功能,無線基地臺間會自行尋找最佳連接途徑,當無線基地臺接收到訊號後,自行判斷行走路徑,自動將訊號傳送到另一個節點,一層層將訊號傳遞到最終節點,如果某條路徑有干擾或硬體故障,無線基地臺會自動改變標準路徑,使用另一條代替路徑,與傳統採用星狀拓樸點對點無線網路比較,具有智慧型網路優點,減少網路擁塞問題。

此外網狀網路的無線基地臺功率較小,每個無線基地臺只要有足夠的發射功率就能連接到其他無線基地臺,而且網狀網路大多採用分散式網路架構,無線基地臺間距離不遠,能減低無線基地臺的發射功率,增加無線基地臺的使用壽命,傳統無線基地臺必須承受傳送最大距離等限制,功率耗損量大,無線基地臺使用壽命較短。

低功率的無線基地臺更能增加頻寬使用量,因為不同無線基地臺可以使用相同的頻率,提高頻率間使用的空間(低功率的無線基地臺可以在多點及多條傳輸路徑傳遞封包),反觀傳統高功率無線基地臺,只要距離無線基地臺愈遠,干擾雜訊愈嚴重,有些方式可以減少雜訊干擾問題,但是也減少頻寬使用量。

網狀網路應用方向

網狀網路最明顯的優點是具有智慧型路徑選擇能力,提供更高的可靠性與資料傳輸速度,無線基地臺選擇最合適的傳輸路徑傳遞訊號,而且多個資料可同時傳遞,因此適用於像視訊、音樂等需要消耗大量頻率的檔案,我們從北電在臺灣大學架設的網狀網路,以筆記型電腦啟動MSN、PChome-Skype、線上視訊等應用程式,網路傳遞效果不錯,而且當兩方同時以無線方式進行線上會議時,並不會有嚴重的延遲現象。

網狀網路代表低成本、高頻寬的技術,適合大型區域最後一哩(last mile)的無線網路基礎建設,北電網路台灣區行銷副總經理曾旭東表示,目前加拿大多倫多市採用北電AP 7200無線基地臺,AP 7200結合路燈向下散射扇形無線訊號(數位通國行銷暨業務支援處長林哲彥表示,臺灣實際測試中,訊號是碟型散射不是扇型散射),內建802.11a與802.11b/g,無線基地臺間採用802.11a連結訊號,因為802.11a技術較穩定而且費用不高,將來802.16標準成熟,將改用802.16標準,無線基地臺與行動設備連結採用802.11b/g,將5GHz與2.4GHz頻道分開,避免訊號間互相干擾,只是AP 7200內建802.11a與b/g雙模組,成本較高。目前臺大的網狀網路,AP 7200連接到無線路由器後,透過E1專線,連接到數位通後端管理機房,後端管理方式與一般有線網路架構相同,必須建制Radius、DHCP、ONMS等相關應用伺服器。林哲彥表示,目前臺灣Wireless Mesh Network尚處於實驗階段,如果將來需要收費機制或頻寬需求提高,只需要在後端架構收費系統及提升E1網路頻寬即可,前端的設備並不需要更動,提供簡便的建製機制。

除了北電外,Tropos也推廣網狀網路的應用,只是Tropos的無線基地臺5110只採用802.11b/g,Tropos亞太區業務總監江少邦表示,802.11b/g穿透力較強,可傳輸範圍較大,每個節點間的距離較長,能有效減少建制無線基地臺本成,只是802.11b/g可用頻寬只有3個,1個提供無線基地臺間傳輸,另1個與行動設備傳輸,只剩下1個可用頻寬,頻寬使用率高,多人使用易造成頻寬負載量大、頻道阻塞等問題,目前Tropos的無線路由器透過10/100Base-T連結網際網路,若WiMAX成熟,也可改為WiMAX。

臺灣地型適合網狀網路應用

臺灣都市高樓臨林立,高樓阻礙物多,傳統熱點方式建制戶外無接縫網路,必須投資大量成本(包括無線基地臺與線路佈署),以北電AP 7200為例,採六角型筒狀設計,每個角落內建隱藏式天線,同時朝向6個方向擴大傳輸範圍,只要在無法接收訊號的地方,再佈署另一個AP 7200即可,不用額外建制網路線路,當然AP 7200的價格也比一般無線基地臺增加5-6倍,但安裝成本約節省75%,每月傳輸成本可節省75%。

Mobile Mesh Network

網狀網路大多指Wireless Mesh Network,只有無線基地臺間採用網狀架構,PacketHop則有Mobile Mesh Network,每一臺終端行動設備(例如手機、PDA、車子的行動電話)安裝無線管理軟體,軟體提供無線路由、通訊協定、安全管理、中間介面等功能,將網狀(Mesh)的概念從無線基地臺下降到終端行動設備,每個人的行動設備類似1臺無線路由器,無線訊號可從每個人的行動設備間相互連結,適合私人網路使用。Wireless Mesh Network適合公眾網路,終端行動設備使用一般設備即可。文⊙蘇碩鈞
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