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Wireless Mesh Network 無線網狀網路 

 無線寬頻網路建設   全年無休寬頻服務

可任意移動的網路架構汪信利 叡揚資訊 企業電子化產品事業處 程式分析師

2005年12月20日,台北市長馬英九正式宣佈台北市無線寬頻網路開始營運,並利用PDA上的Skype打電話給新任的台中市長胡志強、台北縣長周錫瑋,更特地打電話給距離台灣本島最遠的連江縣縣長陳雪生,試試這無線網路電話的通話品質。
馬英九市長(以下簡稱馬):請問是陳縣
長嗎?
陳雪生縣長(以下簡稱陳):我就是。
馬:「我是馬英九。」
陳:「你是馬英九…?」
接著電話就被掛斷了。沒辦法,現在詐騙集團太多,連陳縣長都不相信這通電話真的會是馬市長打來的。
台北市正式成為全球規模最大、無線基地台密度最高、架設速度最快等多項世界第一紀錄的無線寬頻網路城市,而這項「網路新都」計畫,正是利用無線網狀網路(Wireless Mesh Network)的解決方案。這個狀似燈籠的無線接收盒(Access Point,簡稱AP)目前約有2,300個設置在台北市各捷運站、特定大樓及其他重要地點,形成無線寬頻網路建設,提供全年無休的無線寬頻服務。預計今年增置一萬個AP,並提供90%的無線網路覆蓋率。
其實要讓面積僅28.8平方公里區域完全覆蓋在無線寬頻網路之下,這無疑是世界上涵蓋範圍最大的無線網路區域。只是要在這麼大的地方上,做到動態的AP與Client的存取、設定、除錯,並在某個AP 突然drop out 時,要能提供自我修復、自動探索的功能,傳統的網路架構根本無法做到,而且還有一個最大的問題,就是「最後一哩」(The Last Mile,註一)的問題須先克服,然而,這些問題,都可以藉由Wireless Mesh Network得到解決。

延伸Mesh Network概念

在解釋Wireless Mesh Network之前,要先解釋什麼是Mesh Network(網狀網路)。Mesh Network其實並不是最近才發明的新技術,很早以前就有人提出了。它源自於美國軍方無線網路架構的解決方案,具有嚴格加解密的通訊調變能力,以及後端資料的安全管理。Mesh Network具有與傳統有線網路截然不同的特性,包括隨時可能改變的網路型態、沒有方向或範圍限制的移動等,因此,它需要一種新的路由協定(Routing Protocol)來替這些Node(節點)找出彼此聯繫的路徑,這是一種完全無線、可任意移動的網路架構,不需基地台,所有Node可以任意地進行連結,且每個Node同時具有Router(路由器)的功能。試想一個不用Hub網路架構的環境,當A電腦要傳訊息給C電腦時,目前傳統的作法是必須先連到一個Hub,藉由Hub用Broadcast的方式傳送訊息。但是Mesh Network則是採用A→B→C的方式,藉由B電腦扮演中介者角色來達到傳輸訊息的目的。(如圖一所示)這種觀念在日後也被拿來當作P2P搜尋檔案的方式,如目前當紅的eMule中Kademlia Network 正是利用這種概念作檔案的搜尋。
而Wireless Mesh Network就是Mesh Network實作在無線網路上的技術,每一個在Wireless Mesh Network上的Node都可以連結到數個不同的Node。Node又分成兩種,一種是Mesh Router(網狀路由器),一種是Mesh Client(網狀客戶端)。其中Mesh Client可以是筆記型電腦、桌上型電腦機、PDA、IP電話機和RFID閱讀器等,只要在一般的裝置上面安裝一塊無線網卡,具備必要的Mesh Network功能,就能變成Mesh Client了。

以多對多方式連結周遭裝置

在Wireless Mesh Network網路架構中,當其中一個Node發生問題,其他與它相連的Node會自動找到其他的Node代替,也就是說,Wireless Mesh Network不會因為一個Node無法發揮作用,就導致該Node以下的全部Node全都跟著失去作用而使用者可視情況或需要新隨時新增或移除一個Node,非常方便。同時每個Node都必須擁有動態的Routing能力,讓每個裝置在接收訊息的時候,都能判斷這個訊息是“接收這個訊息”或是“傳給下一個Node”,訊息也就是利用這樣的方式一路的傳送到目的地。如果要傳送訊息的下一個裝置突然消失了,Wireless Mesh Network也會很聰明地自動傳遞給其他裝置,也就是說,每個Node本身就是一個小型基地台,每個裝置同時都是以多對多的方式連結周遭的裝置,進而形成一片涵蓋區域更大的網路。
Wireless Mesh Network相容於目前各種WLAN規格,在點對點的無線寬頻傳輸量(Through put)高達128Mbps,非常適合做軍事、醫療、救援等方面的應用。相信在不久的將來,以Mesh Network觀念衍生出來的新技術會陸續的出現在我們的生活中,讓我們的生活更便利。
 

註一
最後一哩(The Last Mile)即是「用戶迴路」,原是電信用語,指的是市話交換機的機房到用戶端的電信線路,市內電話就是藉著這一條用戶迴路連結上電信網路,如此,用戶才能打電話、上網、進行點對點的語音與數據通信。但若是這條線路的最後一哩沒有連結到用戶端,那麼用戶就無法使用上述的各項服務了。

參考文獻
聯合新聞網:不需要基地台的無線網路
http://mag.udn.com/mag/newsstand/storypage.jsp?f_ART_ID=23812
低成本完整無線網路覆蓋的最佳解決方案--Wireless Mesh Network
http://www.topology.com.tw/report/report_show-2.asp?ID=L3WJJGJCU9FQ8KBU8GEDUM0KG4&tbl=tblReport
台北市「網路新都」計劃採用北電無線網狀網路方案
http://66.102.7.104/search?q=cache:RjnK2I6H_tYJ:www.eedesign.com.tw/html2/NewsD.asp%3Fcid%3D10%26xmlid%3D42532+mesh+network&hl=zh-TW&lr=lang_zh-CN|lang_zh-TW