WLAN拓扑结构介绍---WDS| Mesh组网方式

7、WLAN拓扑结构介绍内容
Ad-hoc组网拓扑（IBSS）
基础架构组网拓扑
WDS组网拓扑
Mesh组网拓扑

1、Ad-hoc拓扑

1. Ad-Hoc拓扑的无线网络:是由无线工作站STA组成，用于一台无线工作站和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯，该网络无法接入到有线网络中，只能独立使用。无需AP，安全由各个客户端自行维护。
2. 采用这种拓扑结构的网络，各站点竞争公用信道，但站点数过多时，信道竞争成为限制网络性能的要害，因此，这种拓扑结构比较适合小规模、小范围的WLAN系统组网。
3. 点对点模式中的一个节点必须能同时“看”到网络中的其他节点，否则就认为网络中断，因此对等网络只能用于少数用户的组网环境，比如4至8个用户。
   2、DS基本概念
   DS：分布式系统：是接入点之间转发帧的骨干网络，因此称为骨干网（backbone network）；
   
   当几个接入点串联以覆盖较大区域时，彼此之间必须相互通信以掌握移动式工作站的行踪。
   分布式系统属于802.11的逻辑组件，负责将帧转送至目的地。
   在商业上获得成功的产品几乎都是以Ethernet为骨干网络。
   分布式系统必须负责追踪工作站实际的置以及帧的传送，若要传送帧给某个移动工作站，分布式系统必须负责将之传递给服务改移动工作站的接入点。
   如图所示：如果STA1想要访问STA3，那么STA1将帧传给AP1，AP1连接的分布式系统必须负责将帧传送给STA3连接的AP2，再由AP2将帧传送给STA3。

3、基础架构拓扑：

802.3以太网网络引入一个AP，无线网络中所有主机通过AP来通信。
无线接入点AP也为半双工的模式，用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据，所有的无线通讯都经过AP完成。
无线接入点通常能够覆盖几十用户，覆盖半径可达百米。AP可以连接到有线网络，实现无线网络和有线网络的互联。
由多个AP以及连接它们的分布式系统(DS)组成的基础架构模式网络，也称为扩展服务区（ESS）。
扩展服务区内的每个AP都是一个独立的无线网络基本服务区(BSS)，所有AP共享同一个扩展服务区标示符（ESSID）。
相同ESSID的无线网络间可以进行漫游，不同ESSID的无线网络形成逻辑子网。
AP之间使用互相不重叠的信道，AP之间信号覆盖重叠区域为10%-15%；如上图右侧。

4、WDS拓扑
4.1 WDS基本概念
WDS是无线分布式系统，通过无线链路连接2个或多个独立的有线局域网或无线局域网，组建一个互通的网络，从而实现数据访问。
无线WDS技术提高了整个网络结构的灵活性和便捷性
在WDS部署中，网络结构可分为：
点对点P2P方式；
点对多点P2MP方式；

4.2 WDS工作原理：
WDS可把有线网络的资料，透过无线网路当中继架构来传送，借此可将网络资料传送到另外一个无线网络环境，或者是另外一个有线网络。因为透过无线网络形成虚拟的网络线，所以称为无线网络桥接功能。
无线网络桥接功能：是指的是一对一，但是WDS架构可以做到一对多，并且桥接的对象可以是无线网络卡或者是有线系统。所以WDS最少要有两台同功能的AP，最多数量则要看厂商设计的架构来决定。
即WDS可以让无线AP之间通过无线进行桥接（中继），在这同时并不影响其无线AP覆盖的功能

4.3 WDS对比有线网络的优势：
1. WDS无需架线挖槽，可以实现快速部署和扩容。
2. 有线网络连接除电信部门外，其它单位的通信系统在公共场所没有敷设电缆的权力。3. 而无线桥接方式则可根据客户需求使用2.4G和5.8G免许可的ISM频段灵活定制专网。
4. 有线网络运维故障排查难度大，而WDS只需维护桥接设备，故障定位和修复快捷。
5. WDS组网快，支持临时、应急、抗灾通信保障。

4.4 WDS应用场景
场景1：室外P2P组网方式：

场景2： 室内点对点P2P：

WDS通过两台设备实现了两个网络无线桥接，最终实现两个网络的互通。
实际应用中，每一台设备可以通过配置的对端设备的MAC地址，确定需要建立的桥接链路。
P2P无线网桥可用来连接两个分别位于不同地点的网络，Root AP和Leaf AP应设置成相同的信道，以及加密方式，加密密码一致。
场景3：点到多点P2MP组网：

点对多点的无线网桥能够把多个离散的远程的网络连成一体，结构相对于点对点无线网桥来说较复杂。
在点到多点的组网环境中，一台设备作为中心设备，其他所有的设备都只和中心设备建立无线桥接，实现多个网络的互联。
但是多个分支网络的互通都要通过中心桥接设备进行数据转发。例如：图中网段2想要跟网段 3通信的话需要通过Root AP。

场景4： 手拉手组网方式：（典型室内AP组网）

根据AP在WDS网络中的实际位置，AP射频网桥的工作模式有三种：
分别为root模式、middle模式、leaf模式。
root模式：AP作为根节点直接与AC通过有线相连，另以AP型网桥向下供STA型网桥接入。
middle模式：AP作为中间节点以STA型网桥向上连接AP型网桥、以AP型网桥向下供STA型网桥接入。
leaf模式：AP作为叶子节点以STA型网桥向上连接AP型网桥。
手拉手模式为WDS典型室内组网场景：
在家庭、仓库、地铁或者公司内部，由于不规则的布局，墙体等物体对WLAN信号的衰减，导致一台AP的覆盖效果很不理想，许多地方存在信号盲区，这时采用WDS技术，通过WDS桥接AP，不仅可以有效地扩大无线网络覆盖范围，还可以避免因重新布线带来的经济损耗。
对于对带宽要求不是很高的用户来说，此方式较为经济实用的。

场景5： 背靠背组网方式：（典型室外组网方式）

背靠背模式为WDS典型室外组网场景，当需要连接的网络之间有障碍物或者传输距离太远时，可以采用背靠背组网方式，通过两个WDS AP有线级联背靠背组成中继网桥。这种组网方式可以保证长距离网络传输中保证无线链路带宽。
对带宽要求较高的用户，可采用两个WDS AP背靠背有线直连作为Repeater AP， 两个方向工作于不同的信道，保证无线链路带宽。

5、 Mesh组网拓扑
5.1 Mesh基本概念
无线mesh网络（WMN）是指利用无线链路将多个AP连接起来，并最终通过一个或者2个Portal节点接入有线网络的一种星型动态自组织自配置的无线网络。

传统的WLAN网络中，STA与AP之间是以无线信道为传输介质，AP的上行链路则是有线网络。
如果组建WLAN网络前没有有线网络基础，大量的时间和成本消耗在构建有线网络过程中，对于组建后的WLAN网络，如果需要对其中某些AP位置进行调整，则需要调整相应的有线网络，操作困难。
综上所述，传统WLAN网络的建设周期长、成本高、灵活性差的弊端，使其在应急通信、无线城域网或有线网络薄弱地区等应用场合不适合部署。
而Mesh网络只需要安装AP，建网速度非常快。
5.2 Mesh 网络中AP的三种角色

MPP(Mesh Portal Point)：连接无线Mesh网络和其它类型的网络，并与Mesh网络内部MP/MAP节点进行通信。这个MPP节点具有Portal功能，通过这个节点，Mesh内部的节点可以和外部网络通信。
MP(Mesh Point)：在Mesh网络中，使用IEEE 802.11MAC和PHY协议进行无线通信，并且支持Mesh功能的节点。该MP节点支持自动拓扑、路由的自动发现、数据包的转发等功能。
MP节点可以同时提供Mesh服务和用户接入服务。
MAP(Mesh Access Point)：任何支持AP功能的Mesh Point，可以为STA提供接入功能.

5.3 Mesh 组网拓扑
无线AP之间有冗余，解决了无线单点故障问题

红色虚线：Mesh回传链路；圆圈：用户接入信号覆盖区
在Mesh网络，AP之间通过无线连接，可以解决单点故障问题。
Mesh网络的优点包括：
快速部署：Mesh网络设备安装简便，可以在几小时内组建，而传统的无线网络需要更长的时间。
动态增加网络覆盖范围：随着Mesh节点的不断加入，Mesh网络的覆盖范围可快速增加。
健壮性：Mesh网络是一个对等网络，不会因为某个节点产生故障而影响到整个网络。如果某个节点发生故障，报文信息会通过其他备用路径传送到目的节点。
灵活组网：AP可以根据需要随时加入或离开网络，这使得网络更加灵活。
应用场景广：Mesh网络除了可以应用于企业网、办公网、校园网等传统WLAN网络常用场景外，还可以广泛应用于大型仓库、港口码头、城域网、轨道交通、应急通信等应用场景。
高性价比：Mesh网络中，只有Portal节点需要接入到有线网络，对有线的依赖程度被降到了最低，省却了购买大量有线设备以及布线安装的投资开销。

5.4 室外Mesh组网应用场景：

室外场景一般范围开阔，通过选取不同的天线，两台MP 可以相距几十公里实现网络互连。
因此，Mesh 技术可以用于跨建筑物或者跨区域的数据传输，解决了有线网络部署受施工条件限制，以及部署成本高，灵活性低的问题。
所以Mesh 组网适用于校园、种植园、山区、高楼等场景中。
注意：室外场景中的障碍物主要为树木、高大建筑物等，如果传输距离很远，还要考虑地球的球面弧度， 因此实际组网中要根据实际情况灵活选用和安放天线。