網(wǎng)絡(luò)覆蓋有死角？當Wi-Fi6遇到Mesh，這都不是事兒啦！

圖源: metamorworks/Adobe Stock

局域網(wǎng)（WLAN）的基本結(jié)構(gòu)包括星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)等。目前典型的局域網(wǎng)大多采用星型結(jié)構(gòu)或者多層星型結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)通過主路由器接入，再分配至各個分路由器，最后連接至不同的主機和設(shè)備上。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及智能終端的不斷增加，這種傳統(tǒng)局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)在很多場合出現(xiàn)了瓶頸，網(wǎng)絡(luò)“死角”更是讓用戶體驗降至低點。

人們常說，長江后浪推前浪，這不，一種并不新鮮但由于技術(shù)限制一直未被重視的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如今走上了前臺，它就是Mesh——網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

什么是Mesh?首先，讓我們看一下什么是Mesh網(wǎng)絡(luò)？

Mesh網(wǎng)絡(luò)

Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種拓撲結(jié)構(gòu)，其中各個節(jié)點（AP）都是相互連接的。與傳統(tǒng)局域網(wǎng)的最大不同點在于，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的AP可以采用無線連接的方式進行互連，并且AP間可以建立多跳的無線鏈路。

也就是說，網(wǎng)絡(luò)中的每個設(shè)備都有兩種接收和傳輸信息的方式，整個網(wǎng)絡(luò)不依賴于一個設(shè)備進行通信，因此，如果一個AP不能通信，則網(wǎng)絡(luò)可以通過其他AP繼續(xù)工作。Mesh網(wǎng)絡(luò)的這個特點，讓我們可以輕松地將無線設(shè)備的部署范圍擴展到整個區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)覆蓋再無“死角”。

圖1：Mesh網(wǎng)絡(luò)、全連接網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、公共總線等網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)一覽（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

歸納一下，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
 

一是網(wǎng)絡(luò)的部署安裝非常簡單

• Mesh的設(shè)計目標是將有線設(shè)備和有線AP的數(shù)量降至最低，因此，在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，每個AP不再需要有線電纜的連接，用戶只需將這些無線設(shè)備接上電源就可以使用了。對于需要增加新的AP來擴大無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)容量的用戶來說，這個操作真的是太方便了。二是去中心化無線Mesh網(wǎng)絡(luò)由一組呈網(wǎng)狀分布的無線AP構(gòu)成，各AP均采用點對點方式通過無線中繼鏈路互聯(lián)。由于任意兩個AP之間擁有多條連接通道，網(wǎng)絡(luò)去中心化不再是難題。三是廣覆蓋在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，每一個AP都相當于一個中繼器，因此還可以為連接到AP視距之外的用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，大幅提高了無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域和覆蓋范圍。

四是高利用率

高利用率是無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的另一個技術(shù)優(yōu)勢。在單跳網(wǎng)絡(luò)中，一個固定的AP被多個設(shè)備共享使用，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增多，AP的可用率就會大大下降。而在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，一旦某個AP可用率下降，數(shù)據(jù)就會自動重新選擇另一個AP進行傳輸。

基于mesh組網(wǎng)

接著，我們再梳理一下Mesh組網(wǎng)是怎么一回事。

其實，Mesh網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)存在很長時間了，以前主要用于軍事或商業(yè)應(yīng)用。2005年，麻省理工學(xué)院媒體實驗室首次提出了OLPC項目，旨在為全球最貧窮的兒童提供一臺低成本的PC。而這些PC將通過Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)接入嚴重受限的地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)連接。

現(xiàn)在，Mesh網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品已經(jīng)進入家庭網(wǎng)絡(luò)市場，以谷歌為代表的一批企業(yè)開始布局這一應(yīng)用領(lǐng)域，約90%的路由器廠商推出了各自的Mesh產(chǎn)品，比如Tplink、Dlink、榮耀、小米、華碩等，他們推出的mesh Wi-Fi路由器能提供更好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和性能。不過，這些產(chǎn)品的價格差別很大，售價位于幾百到幾千人民幣之間。

除了提高性能，這些Mesh產(chǎn)品基本都能通過智能手機應(yīng)用程序或web門戶提供輕松的安裝和維護，運維成本也得到了有效控制。

擁有一個無縫鏈接的網(wǎng)絡(luò)是很多人的夢想?，F(xiàn)在，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)有望將這個夢想變?yōu)楝F(xiàn)實。當然，畢竟Mesh僅僅是一種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，若要組網(wǎng)，它還需與Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等無線技術(shù)結(jié)合起來。在實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)全覆蓋這部分市場，無線Mesh Wi-Fi路由器的需求量正在穩(wěn)步上升。要說原因，主要還是家庭對Wi-Fi的無線覆蓋要求提高了。雖然5G與Wi-Fi 6市場之爭從未停止，不過在眼下，明顯WiFi 6還是占了一定的上風(fēng)。這一利好將會讓無線Mesh Wi-iFi市場更上一層樓。

圖2：擁有6根天線的最新小米Wi-Fi 6路由器支持Mesh組網(wǎng)（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

這里我們需要插一句來解釋一下Wi-Fi6，它到底是何方神圣。

Wi-Fi 6

Wi-Fi 6的學(xué)名是802.11ax，屬于第六代Wi-Fi技術(shù)，可提供更快的速度和更低的時延，其傳輸速率最高可達9.6Gbps，理論傳輸速度達到了1.2GB/s，網(wǎng)絡(luò)性能不輸5G，這也是為什么業(yè)界有很多人提出在某些應(yīng)用場景用Wi-Fi 6取代5G的原因，頗有既生瑜何生亮的感覺。

當這樣一個“厲害”的角色遇到Mesh，對我們的智慧家庭會帶來怎樣的影響呢？

當Mesh遇到WiFi 6

現(xiàn)在，就讓我們看一看Mesh WiFi 6將為智能家居帶來哪些變化。

如今，大多數(shù)家庭都會有多個智能手機、平板電腦、智能音箱、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、游戲機和電視流媒體設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，至少有一個設(shè)備同時在多達三個不同的房間中使用。據(jù)消費者技術(shù)協(xié)會（Consumer Technology Association）預(yù)測，2019年將售出近3000萬款智能家居產(chǎn)品，比2018年增長23%。當現(xiàn)有家庭網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的負載增加5倍或更大時，家庭智能設(shè)備將很難正常工作。

在智能家居中，信號覆蓋范圍和質(zhì)量之間的矛盾由來已久，是用戶迫切要解決的問題。根據(jù)Statista的2020年度報告，到2025年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安裝量預(yù)計將達到754.4億臺。這個矛盾看起來有進一步加劇的趨勢。幸好，我們現(xiàn)在有無線Mesh Wi-Fi可以用了。

Mesh Wi-Fi路由器的設(shè)計目標是覆蓋家庭或辦公室的每個角落，實現(xiàn)無縫Wi-Fi連接。Wi-Fi 6的使用還能將網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高近4倍。簡言之，有了Mesh Wi-Fi 6路由器，無論你的家有多大，哪怕是無敵海景大house，家中的每個角落都會被強大的互聯(lián)網(wǎng)連接所覆蓋。

當然，Mesh Wi-Fi 6之于智慧家庭絕不僅僅是網(wǎng)絡(luò)全覆蓋這一優(yōu)勢，它還有其他優(yōu)點。比如，由于Mesh網(wǎng)絡(luò)提供了一種自愈算法，因此可以自動地選擇最佳路由來發(fā)送數(shù)據(jù)，哪怕是某個AP無意中掉網(wǎng)甚至停止工作，整個Mesh網(wǎng)絡(luò)仍能夠正常工作。再有，Mesh網(wǎng)絡(luò)允許網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點直接相互通信，無需要網(wǎng)關(guān)的干預(yù)，減少了數(shù)據(jù)傳輸時延和網(wǎng)關(guān)的負擔。

克服技術(shù)挑戰(zhàn)

最后，我們要關(guān)心一下Mesh Wi-Fi制造商需要面對的那些挑戰(zhàn)。

抗干擾能力問題

通常無線路由器有2.4GHz和5GHz兩個頻段，在網(wǎng)絡(luò)中還會存在多種無線電解決方案來管理當今智能家居中分散的設(shè)備和服務(wù)，如何減輕這些標準和頻段之間可能發(fā)生的干擾不僅是工作的重中之重，解決起來也非常困難。

散熱問題

人們對路由器較小外形尺寸的不斷追求使得產(chǎn)品的散熱問題日益嚴峻。產(chǎn)品上市時間也是一個非常大的挑戰(zhàn)。先進的Wi-Fi標準（如Wi-Fi 6）以及多個無線電標準（如BLE、Zigbee、Thread）在產(chǎn)品中共存，大幅增加了RF器件的設(shè)計復(fù)雜性，產(chǎn)品的設(shè)計周期必然有相應(yīng)的增加。好在，這些挑戰(zhàn)正在被一一克服。

多種無線電協(xié)作解決方案

以Qorvo公司為例，它的集成高級濾波解決方案“coexBoost”能夠允許多種無線電同時工作。這種系統(tǒng)解決方案不僅包括單個組件，還有完整的SoC方案，在整體上解決了所有復(fù)雜的射頻問題

Qorvo還有一整套的Wi-Fi 6解決方案，涵蓋2.4 GHz和5 GHz頻段。通過Qorvo射頻前端（RFFE）解決方案和“EdgeBost”進行濾波，用戶可以在所有2.4 GHz頻譜通道的更高功率級別上實現(xiàn)協(xié)議的一致性。

表1 :Qorvo公司2.4 GHz、5 GHz和6 GHz解決方案產(chǎn)品組合

結(jié)語

Mesh Wi-Fi路由器為家庭網(wǎng)絡(luò)全覆蓋提供了“后盾”。今天的網(wǎng)絡(luò)流量諸如游戲、視頻流、互聯(lián)網(wǎng)、音樂、計算等，以及智能家居服務(wù)流量如語音助理、安全、氣候控制、視頻、音頻等，通過Wi-Fi 6標準的改進將得到有效擴展。

無線連接已經(jīng)成為智能家居以及物聯(lián)網(wǎng)的一種連接方式。IDC估計，到2025年，將有416億臺物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生794 zettabytes的數(shù)據(jù)。Mesh網(wǎng)絡(luò)將成為家庭、城市和企業(yè)中聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)交換的關(guān)鍵機制。擁有一個Mesh Wi-Fi路由器就相當于安裝了3-5個標準Wi-Fi路由器，我們可以說它是眼下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的最合適的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，更是確保智能家居提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的基石。