Mesh网络分层及Mesh组网应用领域介绍

** 三、 Mesh网络分层 **

从网络分层的视角观察，Mesh覆盖了物理层、数据链路层以及部分网络层的功能。

Mesh在分层网络中的位置

01

物理层（PHY）：

提供了用于传输数据的物理设备及接口，对于Mesh而言，其提供了无线传输（空口）、以太网、串口等数据传输接口。

02

数据链路层（DLL）：

定义了数据在链路上的传输方式。传统网络中数据链路层协议分为两个子层，逻辑链路控制（LLC）层和媒体访问控制（MAC）层，但在我司的Mesh产品架构中，未明确区分LLC和MAC，只有MAC层，主要定义了数据传输帧格式、用户接入方式、接入传输控制等。

03

网络层（NETWORK）：

Mesh中的网络层的主要任务是为网络上的不同主机提供通信，主要实现路由控制算法，为不同的数据包选择合适的传输路径，并不具备传统意义网络层中流量控制、拥塞控制等功能。

其中，MAC层以及网络层中的路由控制是我们关注的重点。我司产品的MAC层采用时分多址（TDMA）协议，从而引出帧、时隙、多跳等概念。

四、组网术语理解

1、频率（Hz）

频率，是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，单位为赫兹。无线通信中的频率指的是电磁波的频率，即信号波形在一秒内重复的次数，一秒变化一次就是1Hz。

2、频段

频段指的是电磁波的频率范围，用作无线通信的频段只是电磁波频段中的一部分。

3、带宽（Hz 或者 bps）

在通信领域，带宽指的是频段上用来通信的一小段频率范围，即无线信号的频率宽度。

注：

在计算机网络领域，带宽指网络系统的通信链路传输数据的能力，即表征单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的"最高数据率"，单位是bit/s

4、频点

频点是给固定频率的编号，它代表了带宽上某个具体的发射频率。

5、发射功率（dbm）

这里先插一个概念： dB ，dB是一个 相对值 ，它表示功率P相对于参考功率P0的大小关系，公式是db=10lg（P/P0）。由这个公式可以知道：

**dB＋3=发射功率×2，因为10lg2=3**

**dB＋10=发射功率×10，因为10lg10=10**

同理可得：

dB-3=发射功率÷2

dB-10=发射功率÷10

总结为口诀即：

“加3乘2，加10乘10;

** 减3除2，减10除10”**

接下来我们来说 dbm ，它是以1mW功率为基准的一个比值，即把dB公式中的参考功率P0固定成了1 mW，即dbm=10lg（P/1mW）所以是用来表示功率绝对值的一个概念。射频发射功率单位一般是dbm。

例如： 发射功率为1W，换算成dbm就是10lg（1W/1mW）即10lg（1000）= 30dbm。1W=30dbm，总结为口诀即:

“30是基准，等于1W整”

结合以上两组口诀(第一组口诀对dbm同样适用），就可以快速进行很多功率运算了，来个热乎的例题试一下：

43dbm=30dbm+10dbm+3dbm

=1W×10×2=20W

41dbm=30dbm+10dbm+10dbm

-3dbm-3dbm-3dbm

=1W×10×10÷2÷2÷2=12.5W

此外，结合以上知识点及对数运算法则，也可以推导出另一个公式来进行W和dbm的换算：

dbm=30+10lgP ，P的单位：W

大家可以根据实际需求选择使用。

例： 40W换算成dbm，为30+10lg40=46dbm

6、接收功率（dbm）

RSSI：无线接收信号强度指示（Received Signal Strength Indicator），单位是dbm，计算公式为10lg（接收功率值/1mw）。因为无线信号多为mW级别，当数值小于1mW时，转化为dbm一般为负值。只有在理想状态下，即无线路由器发射的功率都被无线网卡接收到了，此时的dbm值为0，当然在实际传输过程中是很难达到的。实际应用中dbm值越接近于0，信号强度越好，如-50dbm说明接收到的无线信号强度要高于-70dbm。

Tips：接收功率为什么会如此之小呢？

无线路由器发射功率一般都是100mw，还有更高的。但是接收功率值通常却小于1mW。以-50dbm为例，它表示接收到的信号为0.01μW，仅为发射功率100mw的10000000分之一。实际上这个是正常的传输，就好像太阳发出的能量只有一亿分之一被地球接收到一样，接收功率肯定要远远小于发射功率。

7、灵敏度（dbm）

接收机能够识别到的、最低的电磁波能量，单位也是dBm；即能接收到的最小功率信号。

Mesh设备的灵敏度通常在-100dbm左右，灵敏度负的越多，信号强度就越低，灵敏度也就越高，传输距离也就越远。

8、底噪(dbm)

即背景噪声，一般指电声系统中除有用信号外的总噪声。

9、信噪比（dB）

信噪比（SIGNAL NOISE RATIO，SNR or S/N），即放大器的输出信号的功率，与同时输出的噪声功率的比值，一般以分贝(dB)为单位。例如，某设备的信噪比为80dB，即输出信号功率是噪音功率的10^8倍。信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，采集到的的信号质量越高，否则相反。

在Mesh中功率和底噪用db表示，则信噪比用db表示为：功率 - 底噪；例：接收功率为-80dbm，底噪为-97db，则信噪比为: -80 -（-97）= 17dbm

10、码流（Mbps）

码流(Data Rate)是指视频文件单位时间内使用的数据流量，也叫码率或码流率，单位是kb/s或者Mb/s

11、帧长（ms）

帧是Mesh网络中数据传输的基本单元，MESH网页里的帧长表示的是发射周期，单位为毫秒。

12、时隙（slot，单位ms）

表示帧长里面的具体的毫秒数，通常说到时隙的时候，会具体到时隙位置和时隙长度。

帧与时隙的关系：

帧、时隙是从时域角度去定义的，时隙是比帧更小的时间段，它可以理解成是帧的组成单位。在时分系统中，一个帧里面的不同时隙可以用来传输不同用户、不同上下行的数据或者信令，实际上构成了物理层面的信道概念。（在不同的系统里，帧与时隙的时间长度是不一样的，一帧包含的时隙数也会不同。）

** 五、 Mesh组网应用领域 **

作为当下最为灵活、高效、便捷的扩大信号覆盖的通信解决方案之一，Mesh组网得到了极大推广。希诺麦田作为专业的通信产品研发及通信服务提供商，旗下全自研Mesh自组网产品及解决方案主要应用于无人机/车/船、特种机器人、巡检、应急（如城市应急、抢险救援、城区覆盖、森林消防、能源矿场、隧道人防、水域通信等）、C端等产品及特殊场景，行业多种多样应用领域极为广泛。