Технологии / Беспроводные Mesh-сети

Беспроводная сеть с ячеистой топологией (mesh-сеть) строится на идее узлов-ячеек, в которой беспроводные устройства соединяются друг с другом и способны принимать на себя роль коммутатора для остальных участников. Большое количество и гибкость в построении связей между узлами обеспечивает хорошую отказоустойчивость сети. Беспроводные сети с ячеистой топологией относятся к классу самоорганизующихся (ad-hoc) сетей.Ячеистая топология позволяет передавать данные на большие расстояния путём разбиения длинного маршрута на серию коротких переходов между узлами — хопов (hops). Промежуточные узлы не только усиливают сигнал, но и совместно передают его от точки A до точки B — осуществляют переадресацию, основываясь на их знании о сети в целом. Принцип во многом напоминает способ перемещения пакетов в проводной сети — данные перемещаются от одного устройства к другому до тех пор, пока пакет не достигнет назначенного получателя. Это обеспечивается алгоритмами динамической маршрутизации, встроенным в каждое устройство. Для реализации таких динамических протоколов необходимо, чтобы все устройства сети регулярно обменивались маршрутной информацией между собой. После чего каждый узел определяет, что он должен сделать с полученной информацией — либо передать пакет на следующее устройство, либо сохранить его, согласно указаниям протокола. Кроме того, алгоритмы маршрутизации должны соответствовать требованию о кратчайшем маршруте — то есть строить наиболее подходящий и эффективный маршрут до узла назначения.Топология беспроводной ячеистой сети относительно постоянна. Только в случаях внезапного отключения или добавления новых узлов могут быть инициированы процессы изменения структуры сети. Маршрут движения трафика, будучи сформированным большим числом конечных пользователей — редко меняется. Данный тип топологии может быть децентрализованным или централизованным — в зависимости от присутствия в сети главного сервера. Практически весь трафик в топологии ячеистой сети либо направлен через шлюз, либо исходит из него, в то время как в беспроводных ad-hoc сетях трафик течет между произвольной парой узлов.

Общие особенности:

• в зависимости от возможностей устройства могут работать в режиме полудуплекса на одном канале (частоте), либо обеспечивать полный дуплекс, работая на нескольких каналах (частотах)
• часто протокол ячеистой сети встречается запрограммированным в тот или иной встраиваемый беспроводный модуль, но возможны и программные реализации для беспроводных модулей поддерживающих режим базовой станции
• может требоваться настройка узла, но, часто, сеть в целом не нуждается в администрировании, так как построение сетевого взаимодействия происходит алгоритмически, при подключении каждая точка автоматически получает информацию о всех других точках доступа сети вокруг и “выясняет” свою роль
• при выходе из строя одного из узлов, сеть способна переопределить маршруты и перенаправить данные автоматически
• развёртывание ячеистой сети не требует дорогостоящей инфраструктуры, прокладки кабелей и экономично в эксплуатации

Применение:

• ZigBee, встраиваемые радио-модули произвольным образом организуются в ячеистую сеть, используя AODV маршрутизацию, передача и прием синхронизированы, радио-модули могут быть отключены большую часть времени для экономии потребления энергии
• Meraki, беспроводной мини mesh-маршрутизатор с заявленной скоростью обмена данными 50 Мбит/сек
• WifiDirect, использует Wifi-модуль и доступен практически на всех телефонах старше Android 4.4
• guifi.net, свободная открытая беспроводная сеть в Испании