メッシュネットワークは「無線グリッドネットワーク」であり、「マルチホップ」ネットワークです。アドホックネットワークから発展したもので、「ラストマイル」問題を解決するための重要な技術の一つです。次世代ネットワークへの進化の過程において、無線は不可欠な技術です。無線メッシュは他のネットワークと協調して通信でき、継続的に拡張可能な動的なネットワークアーキテクチャであり、任意の2つのデバイス間で無線接続を維持できます。
概況
マルチホップ相互接続とメッシュトポロジーの特性により、無線メッシュネットワークは、ブロードバンドホームネットワーク、コミュニティネットワーク、エンタープライズネットワーク、メトロポリタンエリアネットワークなど、さまざまな無線アクセスネットワークの効果的なソリューションへと進化しました。無線メッシュルータは、マルチホップ相互接続によってアドホックネットワークを形成し、WMNネットワーキングに高い信頼性、広いサービス範囲、低い初期コストを提供します。WMNは無線アドホックネットワークの特性のほとんどを継承していますが、いくつかの違いがあります。一方では、無線アドホックネットワークノードの移動性とは異なり、無線メッシュルータの位置は通常固定されています。他方では、エネルギー制約のある無線アドホックネットワークと比較して、無線メッシュルータは通常固定電源を持っています。さらに、WMNは無線センサーネットワークとも異なり、無線メッシュルータ間のビジネスモデルは比較的安定しており、典型的なアクセスネットワークやキャンパスネットワークに似ていると想定されています。したがって、WMNは、従来のインフラストラクチャネットワークのように、比較的安定したサービスを提供する転送ネットワークとして機能します。 WMNSは、短期的なタスクのために一時的に展開される場合、多くの場合、従来のモバイルADホックネットワークとして機能することができる。
WMNの一般的なアーキテクチャは、ゲートウェイルータ（ゲートウェイ/ブリッジ機能を持つルータ）、メッシュルータ（アクセスポイント）、メッシュクライアント（モバイル端末など）の3つの異なる無線ネットワーク要素で構成されています。メッシュクライアントは無線接続を介して無線メッシュルータに接続され、無線メッシュルータはマルチホップ相互接続の形で比較的安定した転送ネットワークを形成します。WMNの一般的なネットワークアーキテクチャでは、どのメッシュルータも他のメッシュルータのデータ転送リレーとして使用でき、一部のメッシュルータはインターネットゲートウェイとしての追加機能も備えています。ゲートウェイメッシュルータは、高速有線リンクを介してWMNとインターネット間のトラフィックを転送します。WMNの一般的なネットワークアーキテクチャは2つのプレーンで構成されていると見なすことができ、アクセスプレーンはメッシュクライアントにネットワーク接続を提供し、転送プレーンはメッシュルータ間でリレーサービスを転送します。WMNにおける仮想無線インターフェース技術の利用が増加するにつれて、WMNによって設計されたネットワークアーキテクチャはますます普及しています。
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メッシュネットワーク方式
メッシュネットワークにおいては、チャネル干渉、ホップ数選択、周波数選択といった要素を総合的に考慮する必要があります。本節では、802.11sに基づくWLANMESHを例に、様々なネットワーク構成を分析します。以下では、単一周波数ネットワークと二周波数ネットワークの構成、およびそれぞれの性能について説明します。
単一周波数メッシュネットワーク
単一周波数ネットワーク方式は、デバイスと周波数リソースが限られている地域で主に使用されます。単一周波数シングルホップと単一周波数マルチホップに分けられます。単一周波数ネットワークでは、すべての無線アクセスポイントMesh APと有線アクセスポイントRoot APが同じ周波数帯域で動作します。図1に示すように、2.4GHzのチャネル802.11b/gをアクセスとリターン送信に使用できます。製品とネットワークの実装中のチャネル干渉環境の違いに応じて、ホップ間で使用されるチャネルは完全に独立した非干渉チャネルである場合もあれば、特定の干渉チャネルが存在する場合もあります（実際の環境では後者がほとんどです）。この場合、隣接ノード間の干渉により、すべてのノードが同時に受信または送信することはできず、マルチホップ範囲でネゴシエーションを行うためにCSMA/CAのMACメカニズムを使用する必要があります。ホップ数の増加に伴い、各Mesh APに割り当てられる帯域幅は急激に減少し、実際の単一周波数ネットワークのパフォーマンスは大幅に制限されます。
デュアル周波数メッシュネットワーク
デュアルバンドネットワークでは、各ノードはバックパスとアクセスに2つの異なる周波数帯域を使用します。たとえば、ローカルアクセスサービスは2.4GHzの802.11b/gチャネルを使用し、バックボーンメッシュバックパスネットワークは干渉のない5.8GHzの802.11aチャネルを使用します。このようにして、各メッシュAPはローカルアクセスユーザーにサービスを提供しながら、バックパスとフォワード機能を実行できます。単一周波数ネットワークと比較して、デュアル周波数ネットワークはバック伝送とアクセスのチャネル干渉問題を解決し、ネットワークパフォーマンスを大幅に向上させます。しかし、実際の環境や大規模ネットワークでは、バックホールリンク間で同じ周波数帯域が使用されるため、チャネル間の干渉がないという保証はまだありません。したがって、ホップ数の増加に伴い、各メッシュAPに割り当てられる帯域幅は減少する傾向があり、ルートAPから遠いメッシュAPはチャネルアクセスで不利になります。そのため、デュアルバンドネットワークのホップ数は慎重に設定する必要があります。
投稿日時：2024年1月12日