Mesh-сети: технологии, приложения, оборудование
Mesh-сети: технологии,
приложения, оборудование
И.Е. Осипов,
к.ф.-м.н., руководитель проектов ЗАО
"НПЦ Дэйтлайн"
Mesh: пространство или промежуток между нитями сети.
Новый английский
словарь (М.: Oxford Press, 1932)
Информационные
сети, организованные по топологии Mesh,
получили за последние полтора-два года
большое признание. Масштабы проектов
выросли до тысяч точек доступа и десятков
тысяч пользователей. Mesh-сети представляют
наиболее интересные решения, интегрирующие
различные сетевые и радиотехнологии,
и потому в полной мере отвечают все более
растущим требованиям абонентов (мобильность,
QoS, безопасность).
Возможность
организации с помощью Mesh-
Существующие
в настоящее время Mesh-сети
Концепция
Mesh
На сегодняшний
день сотовая телефония
Определение
Mesh-сетей
Первые упоминания
о Mesh для решения задач передачи
информации следует искать в
военных приложениях1. На базе
технологии Mesh созданы системы для
организации мобильной связи
с единичными объектами в зоне
военных действий. Подобные системы
обеспечивают высокоскоростную передачу
цифровой информации, видео- и речевую
связь, а также определяют местоположение
объектов.
В настоящий момент не существует точных критериев, определяющих термин Mesh-сеть в применении к системам широкополосного беспроводного доступа. Наиболее общее определение звучит как: "Mesh - сетевая топология, в которой устройства объединяются многочисленными (часто избыточными) соединениями, вводимыми по стратегическим соображениям" [1]. В первую очередь понятие Mesh определяет принцип построения сети, отличительной особенностью которой является самоорганизующаяся архитектура, реализующая следующие возможности:
создание зон сплошного информационного покрытия большой площади;
масштабируемость сети (увеличение площади зоны покрытия и плотности информационного обеспечения) в режиме самоорганизации;
использование
беспроводных транспортных
устойчивость
сети к потере отдельных
Архитектура
Mesh-сети
Топология
Mesh основана на децентрализованной схеме
организации сети, в отличие от типовых
сетей 802.1 1a/b/g, которые создаются по централизованному
принципу. Точки доступа, работающие в
Mesh-сетях, не только предоставляют услуги
абонентского доступа, но и выполняют
функции маршрутизаторов/ретрансляторов
для других точек доступа той же сети.
Благодаря этому появляется возможность
создания самоустанавливающегося и самовосстанавливающегося
сегмента широкополосной сети.
Mesh-сети строятся
как совокупность кластеров (
Процедура
расширения сети в пределах
кластера ограничивается
Недостаток
подобных сетей заключается в
том, что они используют
На сегодняшний
день выпускается Mesh-
Стандарты
беспроводной передачи данных, используемые
для построения Mesh-сетей
Как уже
говорилось выше, основой для
реализации Mesh-сетей на сегодняшний
день является стандарт IEEE 802.11 (Wi-Fi).
Оборудование
стандарта pre-Wi-МАХ уже
Wi-Fi Mesh-сети
Сервисные возможности
Хэндовер
В настоящее
время в стандарте 802.11 нет строгих
спецификаций по реализации хэндо-вера
("бесшовного" перемещения абонентов
между точками доступа). Однако для обеспечения
такого перехода предусмотрены специальные
процедуры сканирования эфира и присоединения
("association"). Реализация хэн-довера
в сетях Wi-Fi может осуществляться различным
образом, например, на базе протокола Radius
или под управлением интеллектуального
беспроводного контроллера, организующего
"туннель" при переходе клиента в
зону обслуживания соседней точки доступа.
В спецификации 802.11k (см. врезку) описаны
процедуры, позволяющие клиентскому устройству
выбрать точку доступа, к которой следует
подключиться перед разрывом текущего
соединения. Кроме того, использование
алгоритма кэширования, предусмотренного
спецификацией 802. 11i, обеспечивает установление
нового защищенного соединения за время,
не превышающее 20-30 мс.
Как результат -оборудование
с поддержкой механизмов управления
802.11k обеспечивает переключение абонентского
устройства на новую точку доступа
за время не более 50 мс. Такая задержка
не будет замечена пользователем, так
как она в несколько раз меньше
человеческого порога восприятия2.
Межсетевой
роуминг
Объединение сетей
Mesh (проблема роуминга), а в дальнейшем
также объединение сетей
В пределах городской
сети, состоящей из набора кластеров,
проблема роуминга при переходе клиента
из кластера в кластер решается механизмами
ESSID, WEP/802.1x и VPN. Свободно перемещающийся
клиент идентифицируется по IP-адресу с
организацией виртуальных IP-каналов.
Ожидается, что
в спецификации 802.11s будет описана
процедура объединения сетей, в
том числе и различного типа. Создание
крупных сетей 802.11s позволит устранить
ныне существующую проблему перехода
между сетями Wi-Fi, развернутыми в различных
городах.
Мультисервисность
Обеспечение мультисервисности
предполагает организацию для клиента
полного спектра IP-услуг, включая
доступ в Интернет, VoIP, видеоконфе-ренц-связь
и т.д. Стандарт IEEE 802.11e позволяет
при сохранении полной совместимости
с действующими стандартами 802.11а/b/g расширить
функциональность за счет обслуживания
потоковых мультимедиаданных и предоставления
гарантированного качества услуг QoS. Механизм
основан на приоритезации трафика и предполагает
организацию контроля полосы пропускания
по группам пользователей и типам трафика
(голос, видео и т.д.).
Практическая
реализация QoS позволяет организовывать
не только голосовые, но и
видеосессии для пользователей,
Безопасность
Вопросы безопасности
Mesh (защита от нелегальных
Интеграция
с существующими сетями GSM
Преимущества
интегрированных сетей Wi-Fi-
Усилия в этом
направлении связаны в первую
очередь с созданием механизма межсетевого
перехода. Компании Motorola, Avaya и Pro-xim разработали
универсальные беспроводные устройства
и создали форум SCCAN (Seamless Converged Communication
Across Networks), уже одобренный IEEE. Альянс SCCAN
должен разработать спецификацию взаимодействия
между двухсетевыми устройствами и офисными
IP-станциями, способными работать и в Wi-Fi,
и в сотовых сетях.
Технология UMA (Unlicensed
Mobile Access), разработанная американской
компанией Kineto Wireless, позволяет мобильному
абоненту переключаться с GSM-сети на сеть
Wi-Fi, не прерывая разговора.
На сегодняшний
день рынок GSM-телефонов со
встроенным модулем Wi-Fi насчитывает
более 30 моделей и их количество
неуклонно растет4.
Mesh-приложения
Наибольшую
эффективность следует ожидать при
реализации Mesh-сетей масштаба города (MAN).
Особенности организации и использования
подобных сетей определяются социальной
и коммерческой целесообразностью, при
этом сети могут либо строиться только
как корпоративные (муниципальные) или
абонентские, либо решать обе задачи одновременно.
С точки зрения
абонентского сервиса подобные сети
уже сегодня обеспечивают полный
спектр IP-приложений - Ethernet, VoIP, real time video.
Абонентские сети
Главной задачей
абонентских сетей является
Основные проблемы, с которыми приходится сталкиваться при создании Mesh-сетей внешнего (уличного размещения) в России:
ограниченность частотного ресурса (частотные диапазоны 802.11 в крупнейших городах России практически исчерпаны);
необходимость
подтверждения результатов
организация
размещения точек доступа в
максимальной близости от
В качестве примера
можно привести Mesh-сеть компании "Голден
Телеком", разворачиваемую в Москве
и насчитывающую до 3500 точек доступа. Не
менее крупные проекты на момент написания
этой статьи находятся в стадии реализации
в г. Тайбэй и Македонии (в Македонии поставлена
задача организовать полное покрытие
сетями Wi-Fi 40 городов, то есть всей территории
страны площадью более 1500 км2).
На рис. 2 показана
принципиальная схема
Муниципальные
сети
Mesh-топология
позволяет реализовать
Основу сети
составляют узловые и
Наибольший
интерес представляют
информационное
обеспечение пользователей
информационное покрытие в радиусе 300 м вокруг автомобиля для абонентов со стандартными Wi-Fi-адаптерами 802.1 1b/g;
контроль
положения автомобиля при
Применение
мобильных точек доступа позволяет организовать
оперативное расширение зоны покрытия
или увеличение информационной емкости
сети за счет концентрации оборудованных
автомобилей в "горячих точках". Механизмы
самоорганизации Mesh-сети позволяют за
минимальное время (определяемое временем
прибытия автомобилей, оборудованных
Mesh-точками доступа) организовывать зону
Wi-Fi c передачей оперативной аудио- и видеоинформации
на центральный пульт.
Анализ создания
и развития Mesh-сетей показывает,
что существует устойчивая тенденция
объединения абонентских и муниципальных
сетей. Зачастую сети, построенные по муниципальному
заказу, дополняются впоследствии точками
доступа и эксплуатируются операторами
в объединенном "муниципально-абонентском"
режиме.
Технологические
сети
Высокий уровень
автоматизации современного
В первую
очередь это касается
Оборудование
На сегодняшний
день большую часть рынка Mesh-
Все представленное на рынке оборудование можно условно разделить на 3 группы:
группа №
1 - Single-радиосистемы с
группа №
2 - Dual-радиосистемы с двумя
группа №
3 - Multi-радиосистемы, использующие раздельные
радиоблоки для организации
Основные
технические характеристики
Группа №
1. Single-радио
При использовании
Single-радио один радиомодуль
Самым заметным
представителем этой группы является
компания Tro-pos Networks (США), крупнейший производитель
оборудования топологии Mesh5. Tropos выпускает
линейку оборудования, в состав которой
входят точки доступа 5210 (стационарная),
4210 (мобильная) и 3210 (внутриофисная). Все
модели выполняют сетевые функции на уровне
Layer3. Характеристики чувствительности
являются одними из лучших среди оборудования
с топологией Mesh. Оборудование оптимизировано
для построения сетей муниципального
назначения. Возможно подключение узловых
точек по беспроводной схеме с использованием
Canopy (Motorola) или Breeze Access VL (Alvarion). Система
самотестируется и создает динамические
таблицы оптимального маршрута трафика.
При этом обратный маршрут выбирается
по критерию максимальной полосы пропускания.
Группа №
2. Dual-радио
При использовании
Dual-радио применяются раздельные радиомодули
для организации абонентского доступа
(2,4 ГГц) и транспортного канала (5,8 ГГц).
Подобное решение позволяет избавиться
от интерференционных помех при передаче
информации между точками, что упрощает
частотное планирование сети и повышает
производительность системы по транзитному
трафику за счет "переноса" транспортного
канала в другой частотный диапазон.
Оборудование 2-й
группы выпускают почти все
Среди технических
решений следует отметить
Компания Motorola
заявила, что оборудование Motomesh,
использующее технологию MeshConnex, будет
поддерживать окончательную
Группа №
3. Multi-радио
Оборудование
третьей группы (BelAir, SkyPilot, Strix Systems и
др.) наиболее интересно по
Модульная архитектура
(на практике это набор плат, монтируемых
в типовом корпусе) допускает
оперативную замену радиомодулей и
позволяет производить простую
модернизацию всей сети по мере развития
технологической и элементной базы, включая
переход на новые стандарты (Wi-МАХ).
BelAir Networks (Канада)
предлагает линейку
Stryx Systems Inc. (США)
наряду с традиционными
Компания SkyPilot позиционирует
свое оборудование как оборудование
Mesh следующего 4-го поколения. Отличительной
его особенностью является использование
синхронных протоколов для организации
транспортных каналов. В решениях используются
8-секторные антенны. Каждый сектор устанавливает
связь в TDD-режи-ме "точка - точка"
с использованием GPS для синхронизации
секторов.
Перспективы и
шансы на успех
Внедрение
новых спецификаций стандарта
Wi-Fi (особенно 802.1 1n) обещает существенное
увеличение скорости передачи
информации, что в полной мере
может компенсировать
Учитывая преимущества
WiMAX, следует ожидать, что этот стандарт
начнет активно конкурировать с
Wi-Fi при организации Mesh-сетей, но не
ранее появления дешевых абонентских
устройств. При этом трудно ожидать полного
замещения технологий из-за ограничений
WiMAX на производительность (Мбит/с), заложенных
в 802.16. В таких условиях неизбежно совместное
существование и взаимная интеграция
сетей.
Усложнение
Mesh-систем по мере увеличения их масштаба
и необходимость объединения с альтернативными
сетями (GSM, 3G, WiMAX и т.д.) потребуют создания
более сложных систем управления, основанных
на централизованных решениях. Коммерческая
эффективность объединенных сетей "муниципально-абонент-ского"
доступа приведет к росту их числа и потребует
создания более эффективных решений, обеспечивающих
безопасность муниципального сектора
сетей.
Для России
ожидаемым сектором
Учитывая
политику, проводимую Мининформсвязи
России [5], следует ожидать, что
границы между топологией
приложении
стандарта WiMAX для частотных диапазонов
2,4; 3,5; 5,8 ГГц) и Mesh при реализации в России
будут постепенно размываться.
- Microsoft Access
- Microsoft Corporation
- Microsoft Excel
- Microsoft Excel
- Microsoft Excel программасы
- Microsoft Excel. Списки и базы данных
- Microsoft Excel электрондық кестесінде мәліметтер енгізу
- Match the words and their definitions
- MathCAD: создание и применение гиперссылок, основы работы с блоками документов
- MaxwellHouse создает американскую мечту
- MEASURING ECONOMIC ACTIVITY
- Meet new partners
- Meet the Confords
- Meet the Confords