CN101488896A - 无线接入点及组成的mesh网络 - Google Patents

Abstract

一种无线接入点，包括中央处理器、存储器、光数据转换器、两个光纤接口、至少一个用来连接无线网卡的周边元件扩展接口，电源系统，存储器包括闪存以及双信道存储器，所述闪存中存储无线接入点的集中算法，双信道存储器存储系统的MESH算法，由该无线接入点组成的MESH网络系统及光MESH网络、无线MESH网络，以及有线MESH网络于一体。本发明优点在于：由于采用了MESH网络，所以本发明无线接入点具有自适应功能；该无线接入点采用光纤接口，因此，可以在整个网络中同时采用无线连接、有线连接以及光纤连接；且具有双备份功能。

Description

无线接入点及组成的MESH网络

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是关于一种存在于服务区域内的多个通信装置进行通信的无线接入点及组成的MESH网络。

背景技术

1、无线AP

无线AP(AP，Access Point，无线访问节点、会话点或存取桥接器)不仅包含单纯性无线接入点(无线AP)，也同样是无线路由器(含无线网关、无线网桥)等类设备的统称。

随着无线路由器的普及，目前的情况下如没有特别的说明，一般还是只将所称呼的无线AP理解为单纯性无线AP，以示和无线路由器加以区分。它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。

单纯性无线AP就是一个无线的交换机，仅仅是提供一个无线信号发射的功能。单纯性无线AP的工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来，经过AP产品的编译，将电信号转换成为无线电讯号发送出来，形成无线网的覆盖。根据不同的功率，其可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖，一般无线AP的最大覆盖距离可达300米。

多数单纯性无线AP本身不具备路由功能，包括DNS、DHCP、Firewall在内的服务器功能都必须有独立的路由或是计算机来完成。目前大多数的无线AP都支持多用户(30-100台电脑)接入，数据加密，多速率发送等功能，在家庭、办公室内，一个无线AP便可实现所有电脑的无线接入。

单纯性无线AP亦可对装有无线网卡的电脑做必要的控制和管理。单纯性无线AP即可以通过10BASE-T(WAN)端口与内置路由功能的ADSL MODEM或CABLE MODEM(CM)直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器再接入有线网络。

无线AP跟无线路由器类似，按照协议标准本身来说IEEE802.11b和IEEE 802.11g的覆盖范围是室内100米、室外300米。这个数值仅是理论值，在实际应用中，会碰到各种障碍物，其中以玻璃、木板、石膏墙对无线信号的影响最小，而混凝土墙壁和铁对无线信号的屏蔽最大。所以通常实际使用范围是：室内30米、室外100米(没有障碍物)。因此，作为无线网络中重要的环节无线接入点、无线网关也就是无线AP(Access Point)，它的作用类似于常用的有线网络中的集线器。

2、MESH

无线Mesh网络(无线网状网络)也称为“多跳(multi-hop)”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。在传统的无线局域网(WLAN)中，每个客户端均通过一条与AP相连的无线链路来访问网络，用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的接入点(AP)，这种网络结构被称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。

这种结构的最大好处在于：如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问。

与传统的交换式网络相比，无线Mesh网络去掉了节点之间的布线需求，但仍具有分布式网络所提供的冗余机制和重新路由功能。在无线Mesh网络里，如果要添加新的设备，只需要简单地接上电源就可以了，它可以自动进行自我配置，并确定最佳的多跳传输路径。添加或移动设备时，网络能够自动发现拓扑变化，并自动调整通信路由，以获取最有效的传输路径。

Mesh网络的五大优势

与传统的WLAN相比，无线Mesh网络具有几个无可比拟的优势：

1.快速部署和易于安装。安装Mesh节点非常简单，将设备从包装盒里取出来，接上电源就行了。由于极大地简化了安装，用户可以很容易增加新的节点来扩大无线网络的覆盖范围和网络容量。在无线Mesh网络中，不是每个Mesh节点都需要有线电缆连接，这是它与有线AP最大的不同。Mesh的设计目标就是将有线设备和有线AP的数量降至最低，因此大大降低了总拥有成本和安装时间，仅这一点带来的成本节省就是非常可观的。无线Mesh网络的配置和其他网管功能与传统的WLAN相同，用户使用WLAN的经验可以很容易应用到Mesh网络上。

2.非视距传输(NLOS)。利用无线Mesh技术可以很容易实现NLOS配置，因此在室外和公共场所有着广泛的应用前景。与发射台有直接视距的用户先接收无线信号，然后再将接收到的信号转发给非直接视距的用户。按照这种方式，信号能够自动选择最佳路径不断从一个用户跳转到另一个用户，并最终到达无直接视距的目标用户。这样，具有直接视距的用户实际上为没有直接视距的邻近用户提供了无线宽带访问功能。无线Mesh网络能够非视距传输的特性大大扩展了无线宽带的应用领域和覆盖范围。

3.健壮性。实现网络健壮性通常的方法是使用多路由器来传输数据。如果某个路由器发生故障，信息由其他路由器通过备用路径传送。Mesh网络比单跳网络更加健壮，因为它不依赖于某一个单一节点的性能。在单跳网络中，如果某一个节点出现故障，整个网络也就随之瘫痪。而在Mesh网络结构中，由于每个节点都有一条或几条传送数据的路径。如果最近的节点出现故障或者受到干扰，数据包将自动路由到备用路径继续进行传输，整个网络的运行不会受到影响。

4.结构灵活。在单跳网络中，设备必须共享AP。如果几个设备要同时访问网络，就可能产生通信拥塞并导致系统的运行速度降低。而在多跳网络中，设备可以通过不同的节点同时连接到网络，因此不会导致系统性能的降低。Mesh网络还提供了更大的冗余机制和通信负载平衡功能。在无线Mesh网络中，每个设备都有多个传输路径可用，网络可以根据每个节点的通信负载情况动态地分配通信路由，从而有效地避免了节点的通信拥塞。而目前单跳网络并不能动态地处理通信干扰和接入点的超载问题。

5.高带宽。无线通信的物理特性决定了通信传输的距离越短就越容易获得高带宽，因为随着无线传输距离的增加，各种干扰和其他导致数据丢失的因素随之增加。因此选择经多个短跳来传输数据将是获得更高网络带宽的一种有效方法，而这正是Mesh网络的优势所在。

在Mesh网络中，一个节点不仅能传送和接收信息，还能充当路由器对其附近节点转发信息，随着更多节点的相互连接和可能的路径数量的增加，总的带宽也大大增加。

此外，因为每个短跳的传输距离短，传输数据所需要的功率也较小。既然多跳网络通常使用较低功率将数据传输到邻近的节点，节点之间的无线信号干扰也较小，网络的信道质量和信道利用效率大大提高，因而能够实现更高的网络容量。比如在高密度的城市网络环境中，Mesh网络能够减少使用无线网络的相邻用户的相互干扰，大大提高信道的利用效率。

AP的发展经历了3个阶段，第一阶段是解决点对点的收发问题，第二阶段是点对多点的互联阶段，由于硬件原因与软件算法的不成熟，导致无线网络无法实现大数据量的传输与网络连接，主要体现在带宽的远距离传输上，其次组网也很多问题出现，WDS就是其中的问题，若一个中心节点出现问题，整个系统瘫痪。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有自适应、光纤传输，以及双备份功能的无线接入点。

本发明所要解决的技术问题在于提供一种由具有自适应、光纤传输，以及双备份功能的无线接入点组成的MESH网络系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题之一的：一种无线接入点，包括中央处理器、存储器、光数据转换器、两个光纤接口、至少一个周边元件扩展接口，电源系统，其中存储器、光数据转换器以及周边元件扩展接口均连接到中央处理器，所述光纤接口连接到所述光数据转换器，所述存储器包括闪存以及双信道存储器，所述闪存中存储无线接入点的集中算法，为中央处理器提供指令及指挥系统运行，双信道存储器存储系统的MESH算法，提供中央处理器运行网中网自动连接的指令。

该发明可进一步具体为：

所述中央处理器型号为AR7141。

所述闪存中存储的无线接入点的集中算法包括MIMO(多输入、多输出)、QOS(服务质量)及LINUX 2.611嵌入式的软件系统。

所述光数据转换器采用BCM5482型号的双通道以太网收发器。

所述光纤接口采用小型可插拔式模块，把电信号转换成光信号，提供该无线接入点的上行链路，其中一个光纤接口用于主通信，另一个光纤接口备用。

所述周边元件扩展接口为微型周边元件扩展接口，用来连接两个802.11A/B/G/N的无线网卡。

包括信号灯，所述信号灯连接到所述中央处理器。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题之二的：一种由上述无线接入点形成的MESH网络系统，所述MESH网络系统集光MESH网络系统、有线MESH网络系统、以及无线MESH网络系统于一体。

本发明无线接入点的优点在于：

1、由于采用了MESH网络，所以本发明无线接入点具有自适应功能：由各个无线接入点组成的所有的传输路径同时可用；路径快速收敛；点到点、点到网关的路径可以自动选择；

2、该无线接入点采用光纤接口，因此，整个网络中实现了无线连接、光纤连接以及有线LAN连接三者的合一；

3、存储具有双备份功能，实现信号传输是两个不同的数据码流，即MPEG4和JEPG两种方式，第一种方式供监控观看图像与存储，另一种方式是单帧图像存储；

4、远距离传输的带宽问题-11a\b\g\n，执行N标准带宽300兆，同时信道间解决了临频干扰的问题，实现多信道、大带宽、自动互联的蜂窝组网即MESH算法，特别考虑到它的大范围组网的特点，每个MESH数据与光口互联，同时实现光口与MESH互联，彻底解决大范围联网传输。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1是由本发明无线接入点组成的MESH网络图。

图2是本发明无线接入点的结构框图。

具体实施方式

请参阅图1，是由本发明无线接入点组成的通讯网络图。其中该通讯网络采用无线MESH网络(无线网状网络)。

请参阅图2，为本发明无线接入点的结构框图。其中每个无线接入点包括CPU(中央处理器)1、存储器(memory)2、光数据转换器3、两个光纤接口4、至少一个周边元件扩展接口(PCI)5，电源系统(POWERSYSTEM)6，以及信号灯7。

其中存储器、光数据转换器以及周边元件扩展接口均连接到中央处理器，该光纤接口连接到该光数据转换器。

该中央处理器1采用Athros公司的型号为AR7141的中央处理器，AR7141是一个400MHZ MIPS(无内部互锁流水级的微处理器，Microprocessor without interlocked piped stages)的高性能中央处理器。

存储器2包括闪存(Flash)22以及双信道存储器(DDRMEMORY)24，其中闪存22采用容量为4MB的闪存，双信道存储器24采用容量为256M(32M字节)的双信道存储器。闪存22中存储AP(无线接入点)的集中算法，其中包括MIMO(Multiple-Input，Multiple-Output，多输入、多输出)、QOS(服务质量)及LINUX 2.611嵌入式的软件系统，为中央处理器1提供指令及指挥系统运行。双信道存储器24存储系统的MESH算法，提供中央处理器1运行网中网自动连接的指令。

光数据转换器3作为无线接入点的WAN(wide area network，广域网)口和级联口采用BROADCOM公司的BCM5482型号的双通道以太网收发器。

该两个光纤接口4为无线接入点的上连口和WLAN(Wireless LocalAreaNetworks，无线局域网)口，采用SFP(小型可插拔式)模块，从而把电信号转换成光信号，提供该无线接入点的上行链路。其中一个光纤接口4用于主通信，另一个光纤接口4备用，同时也将适合于双环光链路以保证物理链路的备份。

该实施例中，该无线接入点提供了两个周边元件扩展接口5，且该两个周边元件扩展接口5为微型周边元件扩展接口，用来连接两个802.11A/B/G/N的无线网卡，无线网卡采用Athros公司的AR5416+AR5133的方案。

该电源系统6提供5V/6A的电源，支持POE供电(以太网供电)。

本实施例中，信号灯7包括一个电源信号灯、2个无线连接信号灯、两个光口接入信号灯。

该无线接入点的工作原理如下所述：

闪存22以及双信道存储器24软件接口互联，给光纤接口4提供光网络网中网指令，通过光数据转换器3BCM5482转换为光信号传输，从而形成光MESH网络系统。数据在转换打包时加载了MESH算法，所以输出的数据都能在无线、光、LAN(局域网)口数据交换实现MESH功能。

该无线接入点的发射功率为100mw，其软件具有以下特性：

在CPU的控制下，结合嵌入式系统控制软件、网卡驱动、光模块驱动、MESH算法、WEP加密算法及网络管理，通过网卡为接入口，WEB的管理模式对收发数据进行网络管理与交换，1、为执行标准，2-为网速，3-为频段选择，4-为系统的工作模式，5-为对传输数据加密方法，6-为网卡调制工作模式的管理，7-为对网络连接及服务的管理，整个软件嵌入连接形成对无线传输数据网络化的大数据管理。

1、标准

IEEE 802.11a，IEEE 802.11b，IEEE 802.11g，IEEE 802.11n

2、网络速度动态

1，2......................320Mbps

3、频段

IEEE 802.11a：5.0～5.85GHZ

IEEE 802.11b/g：2.4～2.4835GHZ

IEEE 802.11n：5.0～5.85GHZ、2.4～2.4835GHZ

4、无线工作模式

AP Mesh模式

5、安全

64bit/128bitWEP

WPA-EAP，WPA-PSK，WPA2-EAP，WPA2-PSK

Pseudo Virtual LAN

Tagged VLAN

IEEE 802.1X-TLS，TTLS，PEAP，EAP-SIM

无线MAC地址过滤(AP模式)

6、调制技术

CCK、DSS、OFDM、MIMO、MESH

7、其他

WEB管理、TELNET/Secure Shell(SSH)、内置DHCP服务器(或SNMP)。

Claims (8)

1.一种无线接入点，其特征在于：包括中央处理器、存储器、光数据转换器、两个光纤接口、至少一个周边元件扩展接口，电源系统，其中存储器、光数据转换器以及周边元件扩展接口均连接到中央处理器，所述光纤接口连接到所述光数据转换器，所述存储器包括闪存以及双信道存储器，所述闪存中存储无线接入点的集中算法，为中央处理器提供指令及指挥系统运行，双信道存储器存储系统的MESH算法，提供中央处理器运行网中网自动连接的指令。

2.如权利要求1所述的无线接入点，其特征在于：所述中央处理器型号为AR7141。

3.如权利要求1所述的无线接入点，其特征在于：所述闪存中存储的无线接入点的集中算法包括MIMO(多输入、多输出)、QOS(服务质量)及LINUX2.611嵌入式的软件系统。

4.如权利要求1所述的无线接入点，其特征在于：所述光数据转换器采用BCM5482型号的双通道以太网收发器。

5.如权利要求1所述的无线接入点，其特征在于：所述光纤接口采用小型可插拔式模块，把电信号转换成光信号，提供该无线接入点的上行链路，其中一个光纤接口用于主通信，另一个光纤接口备用。

6.如权利要求1所述的无线接入点，其特征在于：所述周边元件扩展接口为微型周边元件扩展接口，用来连接两个802.11A/B/G/N的无线网卡。

7.如权利要求1所述的无线接入点，其特征在于：包括信号灯，所述信号灯连接到所述中央处理器。

8.一种由权利要求1所述的无线接入点形成的MESH网络系统，其特征在于：所述MESH网络系统集光MESH网络系统、有线MESH网络系统、以及无线MESH网络系统于一体。

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