传统星型拓扑结构的5G，WiFi无线通信网络与替代拓扑结构自组网

一、个人理解

区别自组网，5G和WiFi三者要抓住两个关键点：移动、组网。

5G通信是移动通信的最新一代；1940年代美军的手持对讲机虽然可以移动，但是算不上网络，后面的第一代移动通信蜂窝网络才能算上网络。

WiFi通信虽然也可以移动，但是WiFi的移动是无线通信的附加福利，WiFi本身是由局域网的无线版本。不考虑手机的话，WLAN下电脑、路由器及打印机等设备都是位置固定的。

自组网的特点是相互组网。5G连接基站，WiFi连接路由器，终端设备只是接入网络，并不改变核心网络。但是自组网下，设备既是终端，也是网络关键节点。

二、自组网

5G无线网络不是面向的局域网，一个基站下的各用户可不是通过基站与其他用户直接通信的，而是请求更远处的服务器。

Wi-Fi呢，有时是与局域网下设备通信，互传数据；有时又请求Internet上的服务。

自组网大多数时候是局域互相通信，但是没有WLAN下的路由器中心节点（接入点，AP，Acess Point）。

2.1 WLAN替换方案猜想

其实自组网的场景，无人设备集群也好，小组组网作战也好，是可以用路由器中继的方式代替的：

路由器一个接一个，一个接一个，然后所有设备连接与自己最近的那个路由器。这就有点像路由器互联组成总线。

但是这样有很多问题：

1.有的路由器接入大量节点，有的路由器接入少量节点，如果要保证路由器接入节点数量一致，得控制路由器和节点的空间距离；

2.路由器数量随着节点数量增加，假如4台设备接1个路由器，40台设备就得要10个路由器；

3.稳定性。工业网络都得用环状结构保障稳定性，路由器中继组网，但凡一台路由器断了，以这台路由器为切割，整个网络就会分成两瓣；

4.路由器数据传输压力巨大。所有的设备都要走路由器组成的总线，总线传输压力与设备数量正相关。

5.还有一个更为致命的，中继模式机制，带宽会折半（因为既要接收又要转发）。

这样来看，自组网是WLAN替代不了的，尤其必要性。

2.2 流量决定的拓扑结构

WiFi，5G的无线通信网络流量就像下面这幅图：

设备与路由器/基站的流量就是小道，基站/路由器与核心网（光纤）的流量就是大路。

当设备要使用Internet进行远程上网时，必定要走大路。网络拓扑大概率边缘边缘无线通信部分为星型（多条小道连接大路），并且中心节点和核心网通过光纤通信（多条大路连接高速路）。

自组网的无线通信网络流量则像下面这幅图：

具体是蓝色线路描述的部分：

数据传输仅在局域进行，不会向更远的地方请求服务。

mesh自组网就和上面这张图很像，mesh不就是网格的意思嘛，太形象了：

2.3 ad hoc v.s mesh

同属自组网，mesh自组网比ad hoc使用场景更多：

ad-hoc只搭建小规模自组网，往往就临时的星型网络，代替路由器支撑的WLAN；而mesh支持大规模自组网，真正的网状结构。

三、星型网络

3.1 网络最初的样子

其实星型网络是网络最初的样貌，星型网络上，两点之间距离最短，只有2。但是，如果全世界的设备组成一个庞大的星型网络，这个网络中心的性能那该多大呀。

3.2 星型的意义

理论上来说，我们上网都是源节点与目标节点通信，请求服务，发送数据，中间的节点对任务本身而言都是不必要的。

要搞明白星型的意义，就要搞明白最初为什么要组网？怎样才算组网？

组网最重要的是资源共享和协议约束，一个WLAN下各设备用相同频段，整个Internet上各设备用相同网线，这时协议约束必不可少。星型网络中心就能发挥这样的作用，调控整个网络的流量。

3.3 替代拓扑结构

Wi-Fi联盟官网：

替代拓扑 | Wi-Fi Alliance

Wi-Fi联盟把非传统星型拓扑都叫做替代拓扑：

四种替代拓扑：

Wi-Fi Aware

Wi-Fi Direct

Wi-Fi EasyMesh

隧道直接链路