5G技術の成熟に伴い、5GセルラーWi-Fiルーターがより広く普及し、その需要が高まるにつれて5g cellular wifi router、メッシュネットワークをサポートする5GセルラーWi-Fiルーターの必要性も高まっています。しかし、メッシュネットワークとは何か、その利点とは？

「マルチホップ」ネットワークとしても知られるワイヤレスメッシュネットワークは、従来の無線ネットワークとは全く異なる新しい無線ネットワーク技術です。メッシュルーターとメッシュクライアントで構成され、メッシュルーターはバックボーンネットワークを形成し、有線インターネットケーブルに接続されて、メッシュクライアントにマルチホップの無線インターネット接続を提供する役割を担います。

従来の無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）では、各クライアントはアクセスポイント（AP）に接続された無線リンクを介してネットワークにアクセスし、ローカルなBasic Service Set（BSS）を形成します。ユーザーが互いに通信したい場合、まず固定APにアクセスする必要があり、このネットワーク構造はシングルホップネットワークと呼ばれます。ワイヤレスメッシュネットワークでは、任意の無線デバイスノードが同時にAPとルーターとして機能でき、ネットワーク内の各ノードは信号を送受信し、1つ以上のピアノードと直接通信できます。

この構造の最大の利点は、最も近いAPが過剰なトラフィックで混雑した場合でも、データは通信トラフィックの少ない隣接ノードに自動的に再ルーティングされて送信されることです。同様に、データパケットはネットワークの状態に応じて次の最も近いノードにルーティングされ続け、最終目的地に到達します。このアクセス方法はマルチホップアクセスです。

実際、インターネットはメッシュネットワークの典型的な例です。例えば、Eメールを送信する場合、Eメールは受信者のメールボックスに直接届くのではなく、ルーターを介してあるサーバーから別のサーバーへと転送され、複数のルーティングと転送を経て最終的にユーザーのメールボックスに到達します。転送の過程で、ルーターは通常、Eメールがユーザーのメールボックスにできるだけ早く到達するように、最も効率的な伝送経路を選択します。

従来のスイッチドネットワークと比較して、ワイヤレスメッシュネットワークはノード間の配線を不要にし、分散ネットワークによって提供される冗長メカニズムと再ルーティング機能を備えています。ワイヤレスメッシュネットワークで新しいデバイスを追加する場合、電源を接続するだけで済みます。デバイスは自動的に自己設定を行い、最適なマルチホップ伝送経路を決定します。デバイスが追加または移動された場合でも、ネットワークはトポロジーの変化を自動的に検出し、通信ルーティングを自動的に調整して最も効果的な伝送経路を取得します。

従来のWLANと比較して、ワイヤレスメッシュネットワークにはいくつかの比類ない利点があります。

1. 展開と設置が簡単：メッシュノードの設置は非常にシンプルで、デバイスを箱から取り出し、電源に接続するだけで完了します。設置が大幅に簡素化されたため、ユーザーは新しいノードを簡単に追加して、無線ネットワークのカバー範囲とネットワーク容量を拡張できます。ワイヤレスメッシュネットワークでは、すべてのメッシュノードが有線ケーブル接続を必要とせず、これが有線APとの最大の違いです。メッシュの設計目標は、有線デバイスと有線APの数を最小限に抑え、これにより総所有コストと設置時間を大幅に削減することです。これによるコスト削減は非常に大きいです。ワイヤレスメッシュネットワークの構成やその他のネットワーク管理機能は従来のWLANと同じであり、WLANの使用経験はメッシュネットワークにも簡単に適用できます。

2. NLOS：ワイヤレスメッシュ技術により、NLOS（非見通し線）構成を簡単に実現できるため、屋外や公共の場所で幅広い応用が期待されます。送信機に直接見通し線があるユーザーはまず無線信号を受信し、次に受信した信号を直接見通し線がないユーザーに転送します。このようにして、信号は最適な経路を自動的に選択し、ユーザー間を継続的にホップし、最終的に直接見通し線がないターゲットユーザーに到達します。この方法で、直接見通し線があるユーザーは、近くの直接見通し線がないユーザーに効果的に無線ブロードバンドアクセスを提供します。ワイヤレスメッシュネットワークの非見通し線伝送機能は、無線ブロードバンドの応用分野とカバー範囲を大幅に拡大します。

3. 安定性：ネットワークの安定性を実現する通常の手段は、複数のルーターを使用してデータを伝送することです。1つのルーターが故障した場合、情報は別のルーターによって代替経路で送信されます。Eメールがその一例です。Eメール情報はいくつかのデータパケットに分割され、インターネットを介して複数のルーターから送信され、最終的にユーザーの受信トレイに到達する情報として再構築されます。メッシュネットワークは、単一のノードのパフォーマンスに依存しないため、シングルホップネットワークよりも堅牢です。シングルホップネットワークでは、1つのノードが故障するとネットワーク全体が麻痺しますが、メッシュネットワーク構造では、各ノードがデータを伝送するための1つまたは複数の経路を持っており、最も近いノードが故障したり干渉を受けたりした場合でも、データパケットは自動的に代替経路にルーティングされて伝送され、ネットワーク全体の動作に影響はありません。

4. 柔軟な構造：シングルホップネットワークでは、デバイスはAPを共有しなければなりません。複数のデバイスが同時にネットワークにアクセスしようとすると、通信混雑が発生し、システムが遅くなります。しかし、マルチホップネットワークでは、デバイスは同時に異なるノードを介してネットワークに接続できるため、システムパフォーマンスの低下は起こりません。メッシュネットワークは、より優れた冗長メカニズムと通信負荷分散機能も提供します。ワイヤレスメッシュネットワークでは、各デバイスが複数の伝送経路を利用でき、ネットワークは各ノードの通信負荷に基づいて通信経路を動的に割り当てることで、ノードの通信混雑を効果的に回避します。シングルホップネットワークは、通信干渉やアクセスポイントの過負荷を動的に処理することはできません。

5. 高帯域幅：無線通信の物理的特性は、通信伝送距離が短いほど高帯域幅を得やすいことを決定します。無線伝送距離が増加すると、さまざまな干渉やその他の要因によりデータ損失が増大するためです。したがって、複数のショートホップでデータを伝送することを選択することは、より高いネットワーク帯域幅を得るための効果的な方法であり、これがメッシュネットワークの利点です。メッシュネットワークでは、ノードは情報の送受信だけでなく、ルーターとして機能して近くのノードに情報を転送することもできます。より多くのノードが互いに接続され、可能な経路の数が増えるにつれて、総帯域幅も大幅に増加します。さらに、各ショートホップの伝送距離が短いため、データ伝送に必要な電力も少なくなります。マルチホップネットワークは通常、隣接ノードにデータを伝送するために低い電力を使用し、ノード間の無線信号干渉も小さいため、ネットワークのチャネル品質とチャネル利用効率が大幅に向上し、より高いネットワーク容量を可能にします。例えば、高密度な都市ネットワーク環境では、メッシュネットワークは無線ネットワークを使用する隣接ユーザー間の相互干渉を低減し、チャネル利用効率を大幅に向上させることができます。

6. 屋外での利用：メッシュ無線ネットワークは両刃の剣です。アクセスポイントの配線が不可能な場所に無線LANインフラを拡張できますが、同時にメッシュ無線ネットワークアクセスポイントに接続された顧客のバックホールリンクスループットを低下させ、末端でも同様です。さらに、遠隔地では電力供給が依然として必要です。例えば、バス停にはすでに電力供給があり、ホットスポットコントロールパネルの管理にはほとんど帯域幅を必要としません。バス停のアクセスポイントはWi-Fiでクライアントにサービスを提供せず、代わりにホットスポットが必要とする仮想LANを提供するために有効化および設定できる独自のRJ-45ポートを備えています。