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局域網(wǎng)（WLAN）的基本結(jié)構(gòu)包括星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)等。目前典型的局域網(wǎng)大多采用星型結(jié)構(gòu)或者多層星型結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)通過主路由器接入，再分配至各個(gè)分路由器，最后連接至不同的主機(jī)和設(shè)備上。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及智能終端的不斷增加，這種傳統(tǒng)局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)在很多場(chǎng)合出現(xiàn)了瓶頸，網(wǎng)絡(luò)“死角”更是讓用戶體驗(yàn)降至低點(diǎn)。 人們常說，長(zhǎng)江后浪推前浪，這不，一種并不新鮮但由于技術(shù)限制一直未被重視的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如今走上了前臺(tái)，它就是Mesh——網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 什么是Mesh? 首先，讓我們看一下什么是Mesh網(wǎng)絡(luò)？ Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中各個(gè)節(jié)點(diǎn)（AP）都是相互連接的。與傳統(tǒng)局域網(wǎng)的最大不同點(diǎn)在于，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的AP可以采用無線連接的方式進(jìn)行互連，并且AP間可以建立多跳的無線鏈路。也就是說，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備都有兩種接收和傳輸信息的方式，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不依賴于一個(gè)設(shè)備進(jìn)行通信，因此，如果一個(gè)AP不能通信，則網(wǎng)絡(luò)可以通過其他AP繼續(xù)工作。Mesh網(wǎng)絡(luò)的這個(gè)特點(diǎn)，讓我們可以輕松地將無線設(shè)備的部署范圍擴(kuò)展到整個(gè)區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)覆蓋再無“死角”。 
圖1：Mesh網(wǎng)絡(luò)、全連接網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、公共總線等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一覽（圖源：網(wǎng)絡(luò)） 歸納一下，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ● 一是網(wǎng)絡(luò)的部署安裝非常簡(jiǎn)單 Mesh的設(shè)計(jì)目標(biāo)是將有線設(shè)備和有線AP的數(shù)量降至最低，因此，在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)AP不再需要有線電纜的連接，用戶只需將這些無線設(shè)備接上電源就可以使用了。對(duì)于需要增加新的AP來擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)容量的用戶來說，這個(gè)操作真的是太方便了。 ● 二是去中心化 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)由一組呈網(wǎng)狀分布的無線AP構(gòu)成，各AP均采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式通過無線中繼鏈路互聯(lián)。由于任意兩個(gè)AP之間擁有多條連接通道，網(wǎng)絡(luò)去中心化不再是難題。 ● 三是廣覆蓋 在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)AP都相當(dāng)于一個(gè)中繼器，因此還可以為連接到AP視距之外的用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，大幅提高了無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域和覆蓋范圍。 ● 四是高利用率 高利用率是無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在單跳網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)固定的AP被多個(gè)設(shè)備共享使用，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增多，AP的可用率就會(huì)大大下降。而在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，一旦某個(gè)AP可用率下降，數(shù)據(jù)就會(huì)自動(dòng)重新選擇另一個(gè)AP進(jìn)行傳輸。 基于mesh組網(wǎng) 接著，我們?cè)偈崂硪幌翸esh組網(wǎng)是怎么一回事。 其實(shí)，Mesh網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間了，以前主要用于軍事或商業(yè)應(yīng)用。2005年，麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室首次提出了OLPC項(xiàng)目，旨在為全球最貧窮的兒童提供一臺(tái)低成本的PC。而這些PC將通過Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)接入嚴(yán)重受限的地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)連接。 現(xiàn)在，Mesh網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入家庭網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，以谷歌為代表的一批企業(yè)開始布局這一應(yīng)用領(lǐng)域，約90%的路由器廠商推出了各自的Mesh產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和性能。不過，這些產(chǎn)品的價(jià)格差別很大，售價(jià)位于幾百到幾千人民幣之間。 除了提高性能，這些Mesh產(chǎn)品基本都能通過智能手機(jī)應(yīng)用程序或web門戶提供輕松的安裝和維護(hù)，運(yùn)維成本也得到了有效控制。 擁有一個(gè)無縫鏈接的網(wǎng)絡(luò)是很多人的夢(mèng)想。現(xiàn)在，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)有望將這個(gè)夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。當(dāng)然，畢竟Mesh僅僅是一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，若要組網(wǎng)，它還需與Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等無線技術(shù)結(jié)合起來。在實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)全覆蓋這部分市場(chǎng)，無線Mesh Wi-Fi路由器的需求量正在穩(wěn)步上升。要說原因，主要還是家庭對(duì)Wi-Fi的無線覆蓋要求提高了。雖然5G與Wi-Fi 6市場(chǎng)之爭(zhēng)從未停止，不過在眼下，明顯WiFi 6還是占了一定的上風(fēng)。這一利好將會(huì)讓無線Mesh Wi-iFi市場(chǎng)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(wǎng)（圖源：網(wǎng)絡(luò)） 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(xué)名是802.11ax，屬于第六代Wi-Fi技術(shù)，可提供更快的速度和更低的時(shí)延，其傳輸速率最高可達(dá)9.6Gbps，理論傳輸速度達(dá)到了1.2GB/s，網(wǎng)絡(luò)性能不輸5G，這也是為什么業(yè)界有很多人提出在某些應(yīng)用場(chǎng)景用Wi-Fi 6取代5G的原因，頗有既生瑜何生亮的感覺。 當(dāng)這樣一個(gè)“厲害”的角色遇到Mesh，對(duì)我們的智慧家庭會(huì)帶來怎樣的影響呢？ 當(dāng)Mesh遇到WiFi 6 現(xiàn)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(shù)家庭都會(huì)有多個(gè)智能手機(jī)、平板電腦、智能音箱、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、游戲機(jī)和電視流媒體設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，至少有一個(gè)設(shè)備同時(shí)在多達(dá)三個(gè)不同的房間中使用。據(jù)消費(fèi)者技術(shù)協(xié)會(huì)（Consumer Technology Association）預(yù)測(cè)，2019年將售出近3000萬(wàn)款智能家居產(chǎn)品，比2018年增長(zhǎng)23%。當(dāng)現(xiàn)有家庭網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的負(fù)載增加5倍或更大時(shí)，家庭智能設(shè)備將很難正常工作。 在智能家居中，信號(hào)覆蓋范圍和質(zhì)量之間的矛盾由來已久，是用戶迫切要解決的問題。根據(jù)Statista的2020年度報(bào)告，到2025年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安裝量預(yù)計(jì)將達(dá)到754.4億臺(tái)。這個(gè)矛盾看起來有進(jìn)一步加劇的趨勢(shì)。幸好，我們現(xiàn)在有無線Mesh Wi-Fi可以用了。 Mesh Wi-Fi路由器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是覆蓋家庭或辦公室的每個(gè)角落，實(shí)現(xiàn)無縫Wi-Fi連接。Wi-Fi 6的使用還能將網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高近4倍。簡(jiǎn)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(gè)角落都會(huì)被強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)連接所覆蓋。 當(dāng)然，Mesh Wi-Fi 6之于智慧家庭絕不僅僅是網(wǎng)絡(luò)全覆蓋這一優(yōu)勢(shì)，它還有其他優(yōu)點(diǎn)。比如，由于Mesh網(wǎng)絡(luò)提供了一種自愈算法，因此可以自動(dòng)地選擇最佳路由來發(fā)送數(shù)據(jù)，哪怕是某個(gè)AP無意中掉網(wǎng)甚至停止工作，整個(gè)Mesh網(wǎng)絡(luò)仍能夠正常工作。再有，Mesh網(wǎng)絡(luò)允許網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)直接相互通信，無需要網(wǎng)關(guān)的干預(yù)，減少了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延和網(wǎng)關(guān)的負(fù)擔(dān)。 克服技術(shù)挑戰(zhàn) 最后，我們要關(guān)心一下Mesh Wi-Fi制造商需要面對(duì)的那些挑戰(zhàn)。 · 抗干擾能力問題 通常無線路由器有2.4GHz和5GHz兩個(gè)頻段，在網(wǎng)絡(luò)中還會(huì)存在多種無線電解決方案來管理當(dāng)今智能家居中分散的設(shè)備和服務(wù)，如何減輕這些標(biāo)準(zhǔn)和頻段之間可能發(fā)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(duì)路由器較小外形尺寸的不斷追求使得產(chǎn)品的散熱問題日益嚴(yán)峻。產(chǎn)品上市時(shí)間也是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。先進(jìn)的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)（如Wi-Fi 6）以及多個(gè)無線電標(biāo)準(zhǔn)（如BLE、Zigbee、Thread）在產(chǎn)品中共存，大幅增加了RF器件的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期必然有相應(yīng)的增加。好在，這些挑戰(zhàn)正在被一一克服。 · 多種無線電協(xié)作解決方案 以Qorvo公司為例，它的集成高級(jí)濾波解決方案“coexBoost”能夠允許多種無線電同時(shí)工作。這種系統(tǒng)解決方案不僅包括單個(gè)組件，還有完整的SoC方案，在整體上解決了所有復(fù)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(jìn)行濾波，用戶可以在所有2.4 GHz頻譜通道的更高功率級(jí)別上實(shí)現(xiàn)協(xié)議的一致性。
表1：Qorvo公司2.4 GHz、5 GHz和6 GHz解決方案產(chǎn)品組合 結(jié)語(yǔ) Mesh Wi-Fi路由器為家庭網(wǎng)絡(luò)全覆蓋提供了“后盾”。今天的網(wǎng)絡(luò)流量諸如游戲、視頻流、互聯(lián)網(wǎng)、音樂、計(jì)算等，以及智能家居服務(wù)流量如語(yǔ)音助理、安全、氣候控制、視頻、音頻等，通過Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)將得到有效擴(kuò)展。 無線連接已經(jīng)成為智能家居以及物聯(lián)網(wǎng)的一種連接方式。IDC估計(jì)，到2025年，將有416億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生794 zettabytes的數(shù)據(jù)。Mesh網(wǎng)絡(luò)將成為家庭、城市和企業(yè)中聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)交換的關(guān)鍵機(jī)制。擁有一個(gè)Mesh Wi-Fi路由器就相當(dāng)于安裝了3-5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi路由器，我們可以說它是眼下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的最合適的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，更是確保智能家居提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的基石。 來源：貿(mào)澤電子 作者：Doctor M |
