一文讀懂Mesh無線組網方案

【Mesh無線組網方案】本文主要介紹了Mesh無線組網方案的相關內容，包括Wi-Fi mesh 技術分析、Mesh組網方案，并指出簡單方便、安全穩定、覆蓋更全的Mesh無線組網，成為“大戶型”更佳組網方案，銳捷RG-MA2820也是當前大戶型組網方案下更好的選擇。

發布時間：2022-05-09
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引言

隨著家庭智能終端數量的不斷增加，家庭無線網絡質量的要求不斷提高，家庭 Wi-Fi 無線接入網絡也逐漸從單個接入點（access point，AP）向多 AP 協同工作的模式轉變，而家庭中多個 AP間協同工作的能力是決定家庭無線網絡質量的關鍵因素，業內當前的解決辦法主要有無線中繼和Wi-Fi Mesh 網絡兩種。無線中繼是一種簡單的無線擴展實現方式，多節點間的協同能力有限，無任何無線網絡質量保障的措施，當主 AP 的無線配置信息變更后，其下聯中繼器（AP）都需重新配置一遍，用戶體驗差；該方式只能算作解決家庭無線網絡信號從無到有的一種應急解決辦法，作為高質量寬帶服務提供者的運營商不會選擇該方案，故無線中繼不是本文關注的重點；Wi-Fi Mesh 是一種適用于大面積或較復雜戶型的家庭 Wi-Fi 組網方案，它是一套系統、完整、高質量的多 AP 協同工作實現方案。

Wi-Fi mesh 技術分析

3.1 IEEE 802.11S

IEEE 802.11S Wi-Fi 自組網協議標準較為完整，2006 年被提交至 IEEE，2011 年被正式納入標準體系。它適用于多給路由分布式 Wi-Fi 組網場景，比較適合于企業網、校園網等比較大型的覆蓋場景；還具有跨廠商兼容互通、長期演進、功能完備、家庭內部局域網數據轉發去中心化的優勢，其實現的 MAC 幀格式如圖所示。

IEEE 802.11S 是通過擴展 IEEE 802.11 MAC 層實現的六地址數據交換，在 Wi-Fi MAC 層實現路由，實現比較復雜，對終端能力要求高，開發和維護的成本比較高，普通家庭無線AP 終端性能無法保障，故產業鏈高通、博通、MTK 等大的芯片廠商對 IEEE 802.11S 支持力度不大，目前采用 IEEE 802.11S 的 Wi-Fi Mesh 的產品并不多，近期在國際的標準組織中也未看到關于 IEEE 802.11S 技術標準演進推動的新進展。

3.2 WDS

無線分布式系統（wireless distribution system，WDS）是無線連接兩個接入點的協議。WDS 最初在無線應用領域中，是無線基站與無線基站之間進行聯系通信的系統。IEEE 802.11 協議定義的Wi-Fi MAC 層數據幀結構中有預留 4 個地址域，基于 WDS 的 Mesh 鏈路采用四地址或三地址與802.11 持一致，即當 ToDS 和 FromDS 為 1 時，采用四地址格式；當 ToDS 為 0，FromDS 為 1 時，采用三地址格式，如圖所示。

基于 WDS 的實現方案特性，決定了基于WDS 的 Wi-Fi Mesh 產品實現容易，終端能力要求低，故隨著無線應用家庭化的普及，WDS 已經快速被應用到家用無線 AP 產品上，并被用戶所接受，當前市場上主流的 Wi-Fi Mesh 產品大都是基于該標準。

但因三地址格式只支持 AP 和 station 之間傳輸數據，在 AP 和 AP 之間下行數據目的地址會丟失導致無法傳輸到目的STA。只能依賴于IP路由，但是非 IP 的數據分組依舊無法傳輸。故只能采用WDS 四地址格式傳輸，數據幀只與MAC層相關，數據不需要上 IP 層處理，效率高，但是 WDS 只規定了數據格式，并未規定 AP 和 AP 之間如何建立連接和交換密鑰，各廠商的實現方式各不一樣。故基于 WDS 的 Wi-Fi Mesh 協議同樣存在互通性和標準不完全統一的問題，仍需優化解決。2017 年Wi-Fi 聯盟（WFA）成立了一個基于 WDS 模式的 MAP 技術討論組，重點研究該問題，從而產生了 MAP 標準協議。

3.3 MAP

MAP 重點解決基于 WDS 協議不同廠商Wi-Fi Mesh 產品間的互通性的問題，WFA 在2018 年發布了用于家庭網絡自組網的 MAP 標準協議，并且作為 WAF easy Mesh 的互通性認證標準。MAP Wi-Fi Mesh 實現方案的 MAC 幀格式，如圖所示。

MAP 額外規定了 AP 和 AP 之間如何建立連接和交換密鑰，其規定采用 AP 的 station 接口和上行 AP 的回傳 BSS 連接，連接成功后如果兩個設備都支持 MAP，則后續的數據傳輸采用四地址格式傳輸，從而解決了兼容性的問題。

Mesh組網方案

無線回程的Mesh組網是最簡單的方式，也是在沒有部署網線下，唯一的選擇。但是組網的效果比有線組網有不少的差距。雙頻Mesh組網的時候，節點間傳輸會與移動設備共享同一個5G頻段，終端連接的網速衰減較大。三頻Mesh組網的時候，節點間有專用的頻段進行Mesh組網，終端連接的網速不受影響。無線體驗良好。在沒有進行Mesh組網之前，三頻用戶都可以使用，Mesh之后，一個頻段用于Mesh組網，用戶可以使用2個頻段。

以銳捷RG-MA2820為例，只需摁住主路由和子路由的WPS按鈕，然后在子路由上選擇“Mesh”組網模式，點擊啟動組網，就可以自動完成Wi-Fi擴展。