无线mesh自组网技术（MESH自组网的技术结构详细解析）

1.MESH ad hoc网络及其主要技术介绍

网状ad hoc网络是一种完全不同于传统无线网络的新型无线网络。它是一种动态建立新链路与其他节点连接的技术。它具有自组网、自修复、多跳级联和节点自管理的优点，可以大大降低网络部署的成本和复杂度。

图一。1的拓扑。网状自组织网络

目前，以下技术主要应用于行业内的MESH ad hoc网络：

1)根据组网频段，Mesh分为多频多通道组网和单频组网。单频网络收发机使用单一频率，带宽容量减半。在多频信道组网下，设备对不同链路使用多个正交频率，可以增加系统吞吐量。

2)射频技术方面，近年来OFDM、MIMO、智能天线等技术被广泛应用，以提高传输速率和性能。

3)在资源调度方面，通常分为CSMA/CA模式和TDMA模式。CSMA/CA采用资源竞争模式，但当节点和跳数较多，网络负载较高时，资源的有效利用率较低。TDMA模式是一种基于时间分配的调度机制。当网络负载较重时，效率较高。

4)在网络路由算法方面，不同于固定路由使用的RIP和OSPF路由协议，常见的Mesh无线路由算法有DSDV、DSR、AODV等。

2.基于网状自组网的无线产品

早期，基于CSMA/CA的Wi-Fi MESH技术广泛应用于宽带MESH产品。通过多频模块化设计，可以在ISM频段提供高容量、低成本的无线接入方案。Wi-Fi MESH产品广泛应用于欧美国家的“无线宽带城市”建设，以及国内的运营商、学校、企业、工厂。这期间出现了SkyPilot、Azalea等一大批Wi-FiMESH厂商。然而，3G/4G商用后，无线宽带接入市场急剧萎缩，多家厂商相继倒闭。

2.Wi-Fi网状多频模块化示意图

Wi-Fi MESH由于频段、带宽、稳定性等问题，不适合应急通信等行业。采用同频TDMA方式的MESH产品成为业界热点。这类产品一般采用FPGA ADC芯片架构，可以根据应用场景的信道特性灵活设计底层无线通信协议，广泛使用OFDM、MIMO等技术。采用这种方案的产品成本高，功耗高，开发稳定工作的产品周期长。目前市场上有很多公司采用这种方案。

图3。基于FPGA的网状图

此外，还有使用LTE相关技术的MESH方案，它完全集成了LTE物理层技术，并专门设计了其帧结构。可以应用不同的调制和编码方法来适应不同的信道变化，并且可以获得最大的传输效率。LTE是一项非常完善和成熟的技术，其可靠性和稳定性是可以保证的。但这种方案开发门槛高，投入大，很少有公司能做底层研发。目前，中国新科集团旗下的陈欣科技有限公司在其SDR芯片CX1860上开发了基于LTE协议的MESH方案，采用私有无线通信协议，安全性和可靠性高，支持QoS机制，保证无线传输服务质量。无线算法充分考虑了多径信道环境，并进行了优化，即使使用全向天线也能实现长距离高性能传输，最长传输150km。该方案既具有FPGA方案的灵活性，又在集成度和功耗方面具有优势，便于开发小型化的终端产品。相关厂商可以基于该方案快速开发自己的网布产品。

图4。基于LTE的单芯片网格示意图

3.网状自组织网络的应用

MESH网络已应用于武警、消防、人防应急、三防应急、水利防洪、电力等领域

近年来，“慧眼工程”项目多集中在城市，但下沉到县、乡、镇的工作仍然薄弱。县乡“雪亮工程”实施缓慢的原因之一是一些农村地区基础设施比较薄弱，没有符合要求的光纤网络资源。同时，地形等原因导致架线施工难度大，成本高。在农村、山区、草原等人烟稀少的地区，“雪亮工程”建设项目采用的无线网状文章监控技术具有以下优势：

1)与有线传输相比，无线传输可以节省光缆成本，且部署快捷方便，易于维护，节省施工人工成本；

2)不存在随意连接光缆的现象；不影响既有线路，减少与其他线路部门的矛盾；

3)与无线网桥相比，MESH多跳特性可以实现长距离NLOS传输。可以解决“雪工程”使用的电杆高度只有几米，通常有树木、建筑物、山脉等。无线设备之间，无法通过能见度传输；

4)相对于Wi-Fi网桥通过增加发射功率，采用定向天线，LTE MESH可以达到更高的接收灵敏度，采用全向天线进行远距离传输，可以避免定向天线安装复杂，技术指导，容易歪斜等问题。

4.网状ad hoc网络的未来发展趋势

设备的小型化和便携化是未来网状产品的发展趋势之一。在充分考虑应用场景和保证必要功能性能的前提下，研究轻量化、智能化技术，满足单人背负和无人机载的要求。

在应急通信领域，Mesh自组网技术也得到广泛应用，Mesh与其他专网通信、卫星通信等系统的融合也是未来发展的重点。来源；通信世界