Главная » Ячеистые сети
Современные беспроводные сети передачи данных оказались стольудобным и актуальным решением, что далеко не сразу замечаешь ихтехнологические огрехи. Например, в современном видеWiFi-сетям присущ ряд весьма серьезных недостатков, среди которых инизкий порог масштабирования, и высокие задержки, и малый радиусдействия, и невысокий уровень безопасности, и многое другое. Однако радует, что все эти недочеты можно исправить, причемтехнологий-панацей существует немало. Мы расскажем о наиболееинтересной из них.Помимо «хромающей» безопасности есть у беспроводных сетей,предназначенных для крупных корпоративных сред, и другой, весьмазаметный недостаток — эффект «бутылочного горлышка», проявляющийся прииспользовании большого количества точек доступа. Он выражается в видерезкого снижения пропускной способности сети, даже при условиидостаточно широкого внешнего канала, соединяющего интрасеть свнешним миром. Дело здесь в том, что точки доступа стандартов 802.11предоставляют разделяемую среду, в которой в данный момент времени лишьодна из них может вести передачу данных.А ведь снижение скорости обмена информацией критично для любогопользователя, а уж тем более для корпоративного. Как следствие, чтобыдобиться эффективной работы сети, приходится прибегать кразличным ухищрениям, например использовать направленные антенныеколонки и специальные роутеры, что превращает беспроводные решения вдорогую игрушку.Технология, о которой пойдет речь в статье, — Wireless Mesh(ячеистые сети, также называемые многоузловыми, multi-hop, сетями)расширяет функциональность беспроводного доступа в Интернет ипозволяет реализовывать точки доступа с охватом и порогом сниженияпропускной способности на порядок более высоким, чем у привычныххот-спотов. Благодаря возможности обеспечения защищенногобеспроводного покрытия как внутри помещений, так и на улицах, вгородской местности или в крупных населенных пунктах и районах,Wireless Mesh может быть использована для быстрого развертывания, вчастности, сети связи для целей внутренней безопасности или в случаяхчрезвычайных ситуаций в городе.Но, чтобы понять преимущества сетей ячеистой топологии, стоитсравнить их с одноузловыми (single-hop) сетями. Так, в традиционнойбеспроводной сети стандарта 802.11 несколько клиентов подключаетсяпо прямому соединению с точкой доступа. Такие сети называютсяодноузловыми. В многоузловой сети любое устройство с возможностямибеспроводной связи способно выступать как в роли маршрутизатора, так иточки доступа.Если ближайшая точка доступа перегружена, данные перенаправляются кближайшему незагруженному узлу. Блок данных продолжает перемещаться отодного узла к другому, пока не достигнет местаназначения. Примером многоузловой сети (только в кабельном исполнении)может служить Интернет. Как и в случае с беспроводными mesh-сетями,сообщение электронной почты не пересылается получателюнапрямую. Вместо этого оно передается от одного сервера к другому понаиболее эффективному маршруту, в зависимости от загруженности сетей.Интеллектуальность вообще является одной из особенностей сетейWireless Mesh, и можно сказать, что она интегрирована непосредственно всеть и обеспечивает высокий уровень надежности, а этонемаловажно как в экстренных случаях, так и для мобильных удаленныхсотрудников. Как только точка доступа установлена и включена, онаавтоматически обнаруживает другие точки доступа и «выясняет» своюроль в сети. Это исключает необходимость ручного администрирования сетии играет важную роль для оперативного развертывания оборудования. Кактолько сеть запускается в эксплуатацию, она начинаетавтоматически управлять своей работой, благодаря функциямсамовосстановления и самоадаптации. Если точка доступа отключается иликакой-либо сегмент сети оказывается перегруженным, сеть автоматическипереопределяет маршруты передачи данных между точками, что позволяетпредотвратить сбои коммуникаций.Стоит заметить: идея беспроводных ячеистых сетей не нова и ужеуспела получить распространение в индустриальных распределенныхсистемах сбора и обработки данных (схема).
Схема. Архитектура Wireless MeshЗдесь в качестве узлов сети используются датчики со встроеннойлогикой или преобразователи (transducers), которые не только собираютданные, но и выполняют их предварительную обработку. Этопозволяет передавать лишь полезную информацию и существенно снизитьтрафик в сети. Однако наиболее широкое распространение ячеистые сетидолжны получить в сфере информационных технологий. К примеру,на прошлогодней сессии Intel Developer Forum была продемонстрированадействующая реализация крупной mesh-сети. По сути, это стандартнаябеспроводная сеть 802.11, в дополнение к системе базовых точекдоступа способная «достраивать» себя за счет подключенных в нееклиентских устройств — персональных компьютеров, КПК, сотовыхтелефонов. Таким образом, все клиенты в ее рамках становились узламисетии могли принимать участие в передаче данных, что, естественно, сделаловсю структуру более гибкой, надежной и производительной за счетпоявления дополнительных путей прохождения информации.А теперь поговорим о технической стороне вопроса. Сетевой процессор,логика и беспроводной интерфейс сосредоточены внутри каждого узла —участника сети, поэтому необходимость в централизованнойкоммутации исчезает. Иными словами, топология ячеистых сетейпредусматривает либо прямую связь между образующими их узлами, либотранзитную передачу данных между источником и получателем.Следовательно, перед тем как начать обмен данными, каждый узел должен«решить», будет ли он выполнять функции точки доступа, служитьтранзитным устройством или сочетать обе роли. Далее индивидуальныеузлы определяют своих соседей, используя протокол типа «запрос/ответ».После окончания процедуры обнаружения узлы замеряют характеристикикоммуникационных каналов: мощность принимаемого сигнала,пропускную способность, задержку и частоту ошибок. Узлы обмениваютсяэтими значениями, а затем на их основе каждый узел выбирает наилучшиймаршрут коммуникаций со своими соседями.Процессы обнаружения и выбора наиболее благоприятного маршрутавыполняются в фоновом режиме, так что каждый узел располагаетактуальным списком соседей. В случае недоступности по тем или инымпричинам какого-либо узла соседние могут быстро реконфигурировать своитаблицы и вычислить новый оптимальный маршрут. Способностьсамоконфигурации и самовосстановления делает ячеистые сети оченьнадежными. Беспроводные ячеистые сети могут состоять из сотен и дажетысяч узлов, что позволяет легко расширять их и обеспечиватьнеобходимую избыточность. Хорошая иллюстрация данного механизма —электронная почта, ее сообщения разбиваются на пакеты, передаваемыечерез Интернет по разным маршрутам. Затем пакеты снова собираются вединое сообщение, которое и приходит в почтовый ящикполучателя. Таким образом, использование множественных маршрутовдоставки данных повышает эффективность пропускной способности сети.Физические свойства беспроводных коммуникационных каналов таковы,что на более коротких расстояниях пропускная способность сети выше.Причиной могут быть помехи и другие влияющие на потерю данныхфакторы, чье действие накапливается по мере увеличения расстояния. Ипотому одним из способов повышения пропускной способности сетистановится передача данных через несколько узлов, разделенныхнебольшими расстояниями. Такой механизм и реализуется в сетях ячеистойтопологии. Благодаря тому, что для передачи данных на более короткиерасстояния требуется меньшая мощность, многоузловая сетьможет обеспечить более высокую общую пропускную способность,одновременно удовлетворяя всем законодательным требованиям кустройствам радиосвязи, ограничивающим максимальную мощностьпередатчиков.Узлы остаются вполне автономными устройствами, способнымисамостоятельно управлять своим функционированием, и в то же времяявляются компонентом общей сети, допускающим управление из центральнойточки. Используя SNMP, системный администратор может выполнятьмониторинг и конфигурировать отдельные элементы, узлы, домены или всюсеть, а протокол обнаружения лишь упрощает данную задачупосредством поиска и локализации отдельных узлов для их отображения надисплее управления.
Категория: Сети и все о них | Просмотров: 231