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局域網（WLAN）的基本結構包括星型結構、環型結構、總線結構、分布式結構、樹型結構等。目前典型的局域網大多采用星型結構或者多層星型結構，即網絡通過主路由器接入，再分配至各個分路由器，最后連接至不同的主機和設備上。隨著網絡的發展以及智能終端的不斷增加，這種傳統局域網的結構在很多場合出現了瓶頸，網絡“死角”更是讓用戶體驗降至低點。 人們常說，長江后浪推前浪，這不，一種并不新鮮但由于技術限制一直未被重視的網絡拓撲結構如今走上了前臺，它就是Mesh——網狀網絡結構。 什么是Mesh? 首先，讓我們看一下什么是Mesh網絡？ Mesh網絡是一種拓撲結構，其中各個節點（AP）都是相互連接的。與傳統局域網的最大不同點在于，無線Mesh網絡中的AP可以采用無線連接的方式進行互連，并且AP間可以建立多跳的無線鏈路。也就是說，網絡中的每個設備都有兩種接收和傳輸信息的方式，整個網絡不依賴于一個設備進行通信，因此，如果一個AP不能通信，則網絡可以通過其他AP繼續工作。Mesh網絡的這個特點，讓我們可以輕松地將無線設備的部署范圍擴展到整個區域，網絡覆蓋再無“死角”。 
圖1：Mesh網絡、全連接網絡、星型網絡、環型網絡、公共總線等網絡拓撲結構一覽（圖源：網絡） 歸納一下，無線Mesh網絡的優勢主要體現在以下幾個方面： ● 一是網絡的部署安裝非常簡單 Mesh的設計目標是將有線設備和有線AP的數量降至最低，因此，在無線Mesh網絡中，每個AP不再需要有線電纜的連接，用戶只需將這些無線設備接上電源就可以使用了。對于需要增加新的AP來擴大無線網絡覆蓋范圍和網絡容量的用戶來說，這個操作真的是太方便了。 ● 二是去中心化 無線Mesh網絡由一組呈網狀分布的無線AP構成，各AP均采用點對點方式通過無線中繼鏈路互聯。由于任意兩個AP之間擁有多條連接通道，網絡去中心化不再是難題。 ● 三是廣覆蓋 在無線Mesh網絡中，每一個AP都相當于一個中繼器，因此還可以為連接到AP視距之外的用戶提供網絡服務，大幅提高了無線網絡的應用領域和覆蓋范圍。 ● 四是高利用率 高利用率是無線Mesh網絡的另一個技術優勢。在單跳網絡中，一個固定的AP被多個設備共享使用，隨著網絡設備的增多，AP的可用率就會大大下降。而在無線Mesh網絡中，一旦某個AP可用率下降，數據就會自動重新選擇另一個AP進行傳輸。 基于mesh組網 接著，我們再梳理一下Mesh組網是怎么一回事。 其實，Mesh網絡已經存在很長時間了，以前主要用于軍事或商業應用。2005年，麻省理工學院媒體實驗室首次提出了OLPC項目，旨在為全球最貧窮的兒童提供一臺低成本的PC。而這些PC將通過Mesh網絡技術，為網絡接入嚴重受限的地區提供互聯網連接。 現在，Mesh網絡產品已經進入家庭網絡市場，以谷歌為代表的一批企業開始布局這一應用領域，約90%的路由器廠商推出了各自的Mesh產品，比如Tplink、Dlink、榮耀、小米、華碩等，他們推出的mesh Wi-Fi路由器能提供更好的網絡覆蓋范圍和性能。不過，這些產品的價格差別很大，售價位于幾百到幾千人民幣之間。 除了提高性能，這些Mesh產品基本都能通過智能手機應用程序或web門戶提供輕松的安裝和維護，運維成本也得到了有效控制。 擁有一個無縫鏈接的網絡是很多人的夢想。現在，無線Mesh網絡有望將這個夢想變為現實。當然，畢竟Mesh僅僅是一種網絡拓撲結構，若要組網，它還需與Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等無線技術結合起來。在實現家庭網絡全覆蓋這部分市場，無線Mesh Wi-Fi路由器的需求量正在穩步上升。要說原因，主要還是家庭對Wi-Fi的無線覆蓋要求提高了。雖然5G與Wi-Fi 6市場之爭從未停止，不過在眼下，明顯WiFi 6還是占了一定的上風。這一利好將會讓無線Mesh Wi-iFi市場更上一層樓。
圖2：擁有6根天線的最新小米Wi-Fi 6路由器支持Mesh組網（圖源：網絡） 這里我們需要插一句來解釋一下Wi-Fi6，它到底是何方神圣?Wi-Fi 6的學名是802.11ax，屬于第六代Wi-Fi技術，可提供更快的速度和更低的時延，其傳輸速率最高可達9.6Gbps，理論傳輸速度達到了1.2GB/s，網絡性能不輸5G，這也是為什么業界有很多人提出在某些應用場景用Wi-Fi 6取代5G的原因，頗有既生瑜何生亮的感覺。 當這樣一個“厲害”的角色遇到Mesh，對我們的智慧家庭會帶來怎樣的影響呢？ 當Mesh遇到WiFi 6 現在，就讓我們看一看Mesh WiFi 6將為智能家居帶來哪些變化。 如今，大多數家庭都會有多個智能手機、平板電腦、智能音箱、網絡攝像頭、游戲機和電視流媒體設備連接到網絡，至少有一個設備同時在多達三個不同的房間中使用。據消費者技術協會（Consumer Technology Association）預測，2019年將售出近3000萬款智能家居產品，比2018年增長23%。當現有家庭網絡基礎設施的負載增加5倍或更大時，家庭智能設備將很難正常工作。 在智能家居中，信號覆蓋范圍和質量之間的矛盾由來已久，是用戶迫切要解決的問題。根據Statista的2020年度報告，到2025年，全球聯網設備的安裝量預計將達到754.4億臺。這個矛盾看起來有進一步加劇的趨勢。幸好，我們現在有無線Mesh Wi-Fi可以用了。 Mesh Wi-Fi路由器的設計目標是覆蓋家庭或辦公室的每個角落，實現無縫Wi-Fi連接。Wi-Fi 6的使用還能將網絡吞吐量提高近4倍。簡言之，有了Mesh Wi-Fi 6路由器，無論你的家有多大，哪怕是無敵海景大house，家中的每個角落都會被強大的互聯網連接所覆蓋。 當然，Mesh Wi-Fi 6之于智慧家庭絕不僅僅是網絡全覆蓋這一優勢，它還有其他優點。比如，由于Mesh網絡提供了一種自愈算法，因此可以自動地選擇最佳路由來發送數據，哪怕是某個AP無意中掉網甚至停止工作，整個Mesh網絡仍能夠正常工作。再有，Mesh網絡允許網絡中的節點直接相互通信，無需要網關的干預，減少了數據傳輸時延和網關的負擔。 克服技術挑戰 最后，我們要關心一下Mesh Wi-Fi制造商需要面對的那些挑戰。 · 抗干擾能力問題 通常無線路由器有2.4GHz和5GHz兩個頻段，在網絡中還會存在多種無線電解決方案來管理當今智能家居中分散的設備和服務，如何減輕這些標準和頻段之間可能發生的干擾不僅是工作的重中之重，解決起來也非常困難。 · 散熱問題 人們對路由器較小外形尺寸的不斷追求使得產品的散熱問題日益嚴峻。產品上市時間也是一個非常大的挑戰。先進的Wi-Fi標準（如Wi-Fi 6）以及多個無線電標準（如BLE、Zigbee、Thread）在產品中共存，大幅增加了RF器件的設計復雜性，產品的設計周期必然有相應的增加。好在，這些挑戰正在被一一克服。 · 多種無線電協作解決方案 以Qorvo公司為例，它的集成高級濾波解決方案“coexBoost”能夠允許多種無線電同時工作。這種系統解決方案不僅包括單個組件，還有完整的SoC方案，在整體上解決了所有復雜的射頻問題。 Qorvo還有一整套的Wi-Fi 6解決方案，涵蓋2.4 GHz和5 GHz頻段。通過Qorvo射頻前端（RFFE）解決方案和“EdgeBost”進行濾波，用戶可以在所有2.4 GHz頻譜通道的更高功率級別上實現協議的一致性。
表1：Qorvo公司2.4 GHz、5 GHz和6 GHz解決方案產品組合 結語 Mesh Wi-Fi路由器為家庭網絡全覆蓋提供了“后盾”。今天的網絡流量諸如游戲、視頻流、互聯網、音樂、計算等，以及智能家居服務流量如語音助理、安全、氣候控制、視頻、音頻等，通過Wi-Fi 6標準的改進將得到有效擴展。 無線連接已經成為智能家居以及物聯網的一種連接方式。IDC估計，到2025年，將有416億臺物聯網設備產生794 zettabytes的數據。Mesh網絡將成為家庭、城市和企業中聯網設備實現大量數據交換的關鍵機制。擁有一個Mesh Wi-Fi路由器就相當于安裝了3-5個標準Wi-Fi路由器，我們可以說它是眼下實現網絡全覆蓋的最合適的網絡產品，更是確保智能家居提供優質服務的基石。 來源：貿澤電子 作者：Doctor M |
