Mit der Reife der 5G-Technologie, der zunehmenden Verbreitung von 5G-Mobilfunk-WLAN-Routern und der steigenden Nachfrage nach 5G-Mobilfunk-WLAN-Routern wächst auch der Bedarf an 5G-Mobilfunk-WLAN-Routern, die MESH-Netzwerke unterstützen. Aber was ist ein Mesh-Netzwerk und seine Vorteile?

Das drahtlose Mesh-Netzwerk, auch bekannt als "Multi-Hop"-Netzwerk, ist eine neue drahtlose Netzwerktechnologie, die sich völlig von traditionellen drahtlosen Netzwerken unterscheidet. Es besteht aus Mesh-Routern und Mesh-Clients, unter denen Mesh-Router ein Backbone-Netzwerk bilden und an kabelgebundene Internetkabel angeschlossen sind, die für die Bereitstellung von Multi-Hop-WLAN-Verbindungen für Mesh-Clients verantwortlich sind.

Im traditionellen drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) greift jeder Client über eine drahtlose Verbindung zu, die mit einem Access Point (AP) verbunden ist, und bildet so ein lokales Basic Service Set (BSS). Wenn Nutzer miteinander kommunizieren wollen, müssen sie zunächst auf einen festen AP zugreifen; diese Netzwerkstruktur wird als Single-Hop-Netzwerk bezeichnet. In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk kann jeder drahtlose Geräteknoten gleichzeitig als AP und Router dienen, jeder Knoten im Netzwerk kann Signale senden und empfangen, jeder Knoten kann direkt mit einem oder mehreren Peer-Knoten kommunizieren.

Der größte Vorteil dieser Struktur besteht darin, dass die Daten automatisch an einen benachbarten Knoten mit geringerem Kommunikationsverkehr umgeleitet werden können, wenn der nächstgelegene AP aufgrund übermäßigen Datenverkehrs überlastet ist. Analog dazu kann das Datenpaket entsprechend den Netzwerkbedingungen weiterhin zum nächstgelegenen Knoten zur Übertragung weitergeleitet werden, bis es das Endziel erreicht; diese Zugriffsmethode ist Multi-Hop-Zugriff.

Tatsächlich ist das Internet ein typisches Beispiel für ein Mesh-Netzwerk: Wenn wir zum Beispiel eine E-Mail senden, kommt die E-Mail nicht direkt im Postfach des Empfängers an, sondern wird über einen Router von einem Server zum anderen weitergeleitet und erreicht schließlich nach mehreren Routings und Weiterleitungen das Postfach des Nutzers. Während des Weiterleitungsprozesses wählen Router in der Regel den effizientesten Übertragungsweg, damit die E-Mail so schnell wie möglich das Briefkasten des Nutzers erreichen kann.

Im Vergleich zu traditionellen vermittelten Netzwerken beseitigen drahtlose Mesh-Netzwerke die Notwendigkeit von Verkabelung zwischen Knoten, behalten aber weiterhin den Redundanzmechanismus und die von verteilten Netzwerken bereitgestellten Umleitungsfunktionen. In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk musst du, wenn du ein neues Gerät hinzufügen möchtest, einfach das Netzteil anschließen. Er kann sich automatisch konfigurieren und den besten Multi-Hop-Übertragungspfad bestimmen. Wenn Geräte hinzugefügt oder verschoben werden, kann das Netzwerk automatisch Topologieänderungen erkennen und die Kommunikationsrouten anpassen, um den effektivsten Übertragungspfad zu erhalten.

Im Vergleich zum traditionellen WLAN bietet das drahtlose Mesh-Netzwerk mehrere unvergleichliche Vorteile:

1. Einfach zu installieren und zu installieren: Die Installation eines Mesh-Knotens ist sehr einfach, einfach das Gerät aus der Box nehmen und an das Netzteil anschließen, das ist in Ordnung. Durch die stark vereinfachte Installation können Nutzer einfach neue Knoten hinzufügen, um die Abdeckung und Netzwerkkapazität des drahtlosen Netzwerks zu erweitern. In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk benötigt nicht jeder Mesh-Knoten eine kabelgebundene Kabelverbindung, was der größte Unterschied zu einem kabelgebundenen AP ist. Das Designziel von Mesh ist es, die Anzahl der kabelgebundenen Geräte und kabelgebundenen Access Points zu minimieren und somit die Gesamtkosten für Besitz und Installationszeit erheblich zu senken; die dadurch entstehenden Kosteneinsparungen sind sehr beträchtlich. Die Konfiguration und andere Netzwerkmanagementfunktionen drahtloser Mesh-Netzwerke sind identisch mit denen traditioneller WLANs; die Erfahrungen der Nutzer mit WLANs lassen sich problemlos auf Mesh-Netzwerke übertragen.

2. NLOS: Die NLOS-Konfiguration lässt sich leicht mit drahtloser Mesh-Technologie erreichen, sodass sie breite Anwendungsmöglichkeiten im Freien und an öffentlichen Orten bietet. Nutzer mit direkter Sichtverbindung zum Sender empfangen zuerst drahtlose Signale und leiten die empfangenen Signale dann an Nutzer weiter, die nicht in direkter Sichtlinie sind. Auf diese Weise kann das Signal automatisch den besten Weg wählen, um kontinuierlich von einem Nutzer zum nächsten zu springen und schließlich den Zielnutzer ohne direkte Sichtlinie zu erreichen. Auf diese Weise bieten Nutzer mit direkter Sichtverbindung effektiv drahtlosen Breitbandzugang für nahegelegene Nutzer ohne direkte Sichtverbindung. Die Nicht-Sichtverbindungs-Funktion des drahtlosen Mesh-Netzwerks erweitert die Anwendungsfelder und die Abdeckung des drahtlosen Breitbands erheblich.

3. Stabilität: Der übliche Weg, Netzwerkstabilität zu erreichen, besteht darin, mehrere Router zur Datenübertragung zu verwenden; Informationen werden von einem anderen Router über alternative Wege gesendet, falls ein Router ausfällt. E-Mail ist ein Beispiel dafür. E-Mail-Informationen werden in mehrere Datenpakete aufgeteilt, dann über mehrere Router über das Internet gesendet und schließlich zu Informationen zusammengefasst, die den Posteingang des Nutzers erreichen. Mesh-Netzwerke sind robuster als Single-Hop-Netzwerke, da sie nicht auf die Leistung eines einzelnen Knotens angewiesen sind. In einem Single-Hop-Netzwerk wird das gesamte Netzwerk gelähmt, wenn ein Knoten ausfällt. In der Mesh-Netzwerkstruktur hat jeder Knoten jedoch einen oder mehrere Pfade zur Datenübertragung; wenn der nächstgelegene Knoten ausfällt oder gestört wird, werden Datenpakete automatisch auf einen alternativen Pfad zur Übertragung weitergeleitet, und der Betrieb des gesamten Netzwerks bleibt unbeeinträchtigt.

4. Flexible Struktur: In einem Single-Hop-Netzwerk müssen Geräte den Access Point teilen. Wenn mehrere Geräte gleichzeitig auf das Netzwerk zugreifen wollen, kommt es zu Kommunikationsüberlastungen und das System wird langsamer. In einem Multi-Hop-Netzwerk können Geräte jedoch gleichzeitig über verschiedene Knoten mit dem Netzwerk verbunden werden, sodass die Systemleistung nicht verringert wird. Mesh-Netzwerke bieten zudem größere Redundanzmechanismen und Kommunikationslastverteilungsmöglichkeiten. In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk hat jedes Gerät mehrere Übertragungswege zur Verfügung; das Netzwerk kann Kommunikationsrouten dynamisch basierend auf der Kommunikationslast jedes Knotens zuweisen und so effektiv eine Knotenkommunikationsüberlastung vermeiden. Single-Hop-Netzwerke können Kommunikationsstörungen und Zugangspunkt-Überlastungen nicht dynamisch bewältigen.

5. Hohe Bandbreite: Die physikalischen Eigenschaften der drahtlosen Kommunikation bestimmen, dass je kürzer die Übertragungsdistanz, desto leichter eine hohe Bandbreite erreicht werden kann, da mit steigender drahtloser Übertragungsdistanz verschiedene Störungen und andere Faktoren zu zunehmendem Datenverlust führen. Daher ist die Übertragung von Daten über mehrere kurze Sprünge eine effektive Möglichkeit, eine höhere Netzwerkbandbreite zu erreichen, und das ist der Vorteil von Mesh-Netzwerken. In einem Mesh-Netzwerk kann ein Knoten nicht nur Informationen senden und empfangen, sondern auch als Router fungieren, um Informationen an seine benachbarten Knoten weiterzuleiten; je mehr Knoten miteinander verbunden sind und die Anzahl der möglichen Pfade steigt, desto größer wird auch die Gesamtbandbreite erheblich. Außerdem ist aufgrund der kurzen Übertragungsdistanz jedes kurzen Sprungs auch die benötigte Leistung für die Datenübertragung geringer. Da Multi-Hop-Netzwerke in der Regel weniger Strom verwenden, um Daten zu benachbarten Knoten zu übertragen, und die drahtlose Signalstörung zwischen den Knoten ebenfalls geringer ist, werden die Kanalqualität und die Kanalnutzungseffizienz des Netzwerks erheblich verbessert, was eine höhere Netzkapazität ermöglicht. In hochdichten städtischen Netzwerkumgebungen können beispielsweise Mesh-Netzwerke gegenseitige Interferenzen zwischen benachbarten Nutzern über drahtlose Netzwerke reduzieren und die Effizienz der Kanalnutzung erheblich verbessern.

6. Kann im Freien verwendet werden: Mesh-WLAN ist ein zweischneidiges Schwert, es kann die drahtlose LAN-Infrastruktur auf Stellen ausweiten, an denen es unmöglich ist, einen Access Point zu verkabeln, aber dies reduziert den Backhaul-Durchsatz für Kunden, die mit Mesh-WLAN-Zugangspunkten verbunden sind, und das gilt auch für das Ende. Zusätzlich ist weiterhin Stromversorgung am entfernten Ende erforderlich. Busstationen verfügen beispielsweise bereits über Stromversorgung, und die Verwaltung von Hotspot-Bedienfeldern erfordert fast keine Bandbreite; Zugangspunkte an Bushaltestellen versorgen die Clienten nicht mit WLAN, stattdessen gibt es einen eigenen RJ-45-Port, der aktiviert und konfiguriert werden kann, um das virtuelle LAN bereitzustellen, das vom Hotspot benötigt wird.