stringtranslate.com

Беспроводная ячеистая сеть

Схема, показывающая возможную конфигурацию проводной и беспроводной ячеистой сети, подключенной вверх по каналу VSAT (нажмите, чтобы увеличить)

Беспроводная ячеистая сеть ( WMN ) — это сеть связи , состоящая из радиоузлов , организованных в ячеистой топологии . Это также может быть разновидность беспроводной одноранговой сети . [1]

Сетка означает богатую взаимосвязь между устройствами или узлами . Беспроводные ячеистые сети часто состоят из ячеистых клиентов, ячеистых маршрутизаторов и шлюзов. Подвижность узлов встречается реже. Если узлы постоянно или часто перемещаются, сетка тратит больше времени на обновление маршрутов, чем на доставку данных. В беспроводной ячеистой сети топология имеет тенденцию быть более статичной, поэтому расчет маршрутов может сходиться и возможна доставка данных к местам назначения. Следовательно, это централизованная форма беспроводной специальной сети с низкой мобильностью. Кроме того, поскольку иногда в качестве шлюзов используются статические узлы, это не полностью беспроводная одноранговая сеть. [ нужна цитата ]

Mesh-клиентами часто являются ноутбуки, сотовые телефоны и другие беспроводные устройства. Ячеистые маршрутизаторы перенаправляют трафик к шлюзам и от них, которые могут быть подключены или не подключены к Интернету. Зону покрытия всех радиоузлов, работающих как единая сеть, иногда называют ячеистым облаком. Доступ к этому ячеистому облаку зависит от совместной работы радиоузлов над созданием радиосети. Ячеистая сеть надежна и обеспечивает резервирование. Когда один узел больше не может работать, остальные узлы по-прежнему могут взаимодействовать друг с другом напрямую или через один или несколько промежуточных узлов. Беспроводные ячеистые сети могут самоформироваться и самовосстанавливаться. Беспроводные ячеистые сети работают с различными беспроводными технологиями, включая 802.11 , 802.15 , 802.16 , сотовые технологии, и не должны быть ограничены какой-либо одной технологией или протоколом.

История

Беспроводные ячеистые радиосети изначально были разработаны для военных приложений, так что каждый узел мог динамически служить маршрутизатором для каждого другого узла. Таким образом, даже в случае отказа некоторых узлов оставшиеся узлы смогут продолжать взаимодействовать друг с другом и, при необходимости, служить в качестве восходящих каналов для других узлов.

Ранние узлы беспроводной ячеистой сети имели один полудуплексный радиомодуль, который в любой момент мог либо передавать, либо принимать, но не то и другое одновременно. Это сопровождалось развитием общих ячеистых сетей. Впоследствии это было заменено более сложным радиооборудованием, которое могло принимать пакеты от восходящего узла и одновременно передавать пакеты нисходящему узлу (на другой частоте или другом канале CDMA). Это позволило разработать коммутируемые ячеистые сети. Поскольку размеры, стоимость и требования к мощности радиомодулей еще больше снизились, узлы можно было экономично оборудовать несколькими радиомодулями. Это, в свою очередь, позволило каждому радиомодулю выполнять разные функции, например, одно радиоустройство для клиентского доступа, а другое для транспортных услуг.

Работе в этой области способствовало использование методов теории игр для анализа стратегий распределения ресурсов и маршрутизации пакетов. [2] [3] [4]

Функции

Архитектура

Беспроводная ячеистая архитектура — это первый шаг к обеспечению экономичности и низкой мобильности в определенной зоне покрытия. Беспроводная ячеистая инфраструктура, по сути, представляет собой сеть маршрутизаторов без кабелей между узлами. Он состоит из одноранговых радиоустройств, которые не нужно подключать к проводному порту, как это делают традиционные точки доступа WLAN (AP) . Mesh-инфраструктура передает данные на большие расстояния, разделяя это расстояние на серию коротких прыжков. Промежуточные узлы не только усиливают сигнал, но и совместно передают данные из точки А в точку Б, принимая решения о пересылке на основе своих знаний о сети, т. е. выполняют маршрутизацию, предварительно определив топологию сети.

Беспроводные ячеистые сети представляют собой сеть с относительно «стабильной топологией», за исключением случайных сбоев узлов или добавления новых узлов. Путь трафика, агрегируемого от большого количества конечных пользователей, меняется нечасто. Практически весь трафик в инфраструктурной ячеистой сети либо пересылается на шлюз, либо из него, тогда как в беспроводных одноранговых сетях или клиентских ячеистых сетях трафик течет между произвольными парами узлов. [5]

Если скорость мобильности между узлами высока, т. е. часто происходят разрывы каналов, беспроводные ячеистые сети начинают выходить из строя и иметь низкую производительность связи. [6]

Управление

Инфраструктура этого типа может быть децентрализованной (без центрального сервера) или централизованно управляемой (с центральным сервером). [7] Оба относительно недороги и могут быть очень надежными и отказоустойчивыми, поскольку каждому узлу необходимо передавать только до следующего узла. Узлы действуют как маршрутизаторы для передачи данных от соседних узлов к узлам , которые находятся слишком далеко, чтобы их можно было достичь за один переход, в результате чего сеть может охватывать большие расстояния. Топология ячеистой сети должна быть относительно стабильной, т. е. не слишком мобильной. Если один узел выходит из сети из-за аппаратного сбоя или по какой-либо другой причине, его соседи могут быстро найти другой маршрут, используя протокол маршрутизации.

Приложения

Ячеистые сети могут включать как стационарные, так и мобильные устройства. Решения столь же разнообразны, как и потребности в средствах связи, например, в сложных условиях, таких как чрезвычайные ситуации, туннели, нефтяные вышки, наблюдение за полем боя, высокоскоростные мобильные видеоприложения на борту общественного транспорта, телеметрия гоночных автомобилей в реальном времени или самообслуживание. организация доступа в Интернет для сообществ. [8] Важным возможным применением беспроводных ячеистых сетей является VoIP. Используя схему качества обслуживания, беспроводная ячеистая сеть может поддерживать маршрутизацию местных телефонных вызовов через ячеистую сеть. Большинство приложений в беспроводных ячеистых сетях аналогичны приложениям в беспроводных одноранговых сетях .

Некоторые текущие приложения:

Операция

Принцип аналогичен тому, как пакеты передаются по проводному Интернету : данные передаются с одного устройства на другое, пока в конечном итоге не достигнут пункта назначения. Алгоритмы динамической маршрутизации , реализованные в каждом устройстве, позволяют это сделать. Для реализации таких протоколов динамической маршрутизации каждое устройство должно передавать информацию о маршрутизации другим устройствам в сети. Затем каждое устройство определяет, что делать с полученными данными — либо передать их следующему устройству, либо сохранить, в зависимости от протокола. Используемый алгоритм маршрутизации должен всегда гарантировать, что данные идут по наиболее подходящему (самому быстрому) маршруту к месту назначения.

Мультирадио сетка

Сетка с несколькими радиомодулями подразумевает наличие разных радиомодулей, работающих на разных частотах для соединения узлов в ячейке. Это означает, что для каждого перехода беспроводной сети используется уникальная частота и, следовательно, выделенный домен коллизий CSMA . При большем количестве радиодиапазонов пропускная способность связи, вероятно, увеличится в результате увеличения количества доступных каналов связи. Это похоже на предоставление двух или нескольких радиотрактов для передачи и приема данных.

Темы исследований

В одной из наиболее часто цитируемых статей о беспроводных ячеистых сетях в 2005 году были названы следующие области открытыми проблемами исследования:

Примеры

Ряд беспроводных общественных сетей был запущен как массовые проекты по всему миру в разные моменты времени.

Другими проектами, часто являющимися собственностью или привязанными к одному учреждению, являются:

Протоколы

Протоколы маршрутизации

Существует более 70 конкурирующих схем маршрутизации пакетов в ячеистых сетях. Некоторые из них включают в себя:

IEEE разработал набор стандартов под названием 802.11s .

Менее подробный список можно найти в списке протоколов специальной маршрутизации .

Протоколы автоконфигурации

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Mesh-сетью .

В ячеистых сетях можно использовать стандартные протоколы автоконфигурации, такие как автоконфигурация без отслеживания состояния DHCP или IPv6.

Протоколы автоконфигурации, специфичные для ячеистой сети, включают в себя:

Сообщества и поставщики

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab Chai Keong Toh Ad Hoc Mobile Wireless Networks, Prentice Hall Publishers, 2002. ISBN 978-0-13-007817-9 
  2. ^ Хуанг, Дж.; Паломар, ДП; Мандаям, Н.; Уолранд, Дж.; Уикер, SB; Басар, Т. (2008). «Теория игр в системах связи» (PDF) . Журнал IEEE по избранным областям коммуникаций . 26 (7): 1042–1046. дои : 10.1109/jsac.2008.080902. S2CID  5900981. Архивировано из оригинала (PDF) 20 июля 2011 г.
  3. ^ Чагальдж, М.; Ганеривал, С.; Аад, И.; Юбо, Ж.-П. (2005). «Об эгоистическом поведении в сетях CSMA/CA». Материалы 24-й ежегодной совместной конференции IEEE по компьютерам и коммуникациям (PDF) . Том. 4. С. 2513–2524. дои : 10.1109/INFCOM.2005.1498536. ISBN 0-7803-8968-9. S2CID  7243361.
  4. ^ Ши, Жефу; Борода, Кори; Митчелл, Кен (2011). «Конкуренция, сотрудничество и оптимизация в многохоповых сетях CSMA». Материалы 8-го симпозиума ACM по оценке производительности беспроводных одноранговых, сенсорных и повсеместных сетей . стр. 117–120. дои : 10.1145/2069063.2069084. ISBN 9781450309004. S2CID  519792.
  5. ^ Дж. Джун, М. Л. Сичитиу, «Номинальная пропускная способность беспроводных ячеистых сетей». Архивировано 4 июля 2008 г. в Wayback Machine , в IEEE Wireless Communications, том 10, 5, стр. 8-14. октябрь 2003 г.
  6. ^ Беспроводная связь, сети и приложения: материалы WCNA 2014 .
  7. ^ Ченг, Шин-Мин; Лин, Телефон; Хуан, Ди-Вэй; Ян, Шун-Рен (июль 2006 г.). «Исследование распределенного/централизованного планирования для беспроводной ячеистой сети». Материалы международной конференции 2006 г. по беспроводной связи и мобильным вычислениям . стр. 599–604. дои : 10.1145/1143549.1143668. ISBN 1595933069. S2CID  8584989.
  8. ^ Бейер, Дэйв; Вестрич, Марк; Гарсия-Луна-Асевес, Хосе (1999). «Сеть сообщества на крыше: бесплатный высокоскоростной доступ к сети для сообществ». В Херли, Д.; Келлер, Дж. (ред.). Первые 100 футов . МТИ Пресс. стр. 75–91. ISBN 0-262-58160-4.
  9. ^ «Обзор умной энергетики ZigBee.org» . Архивировано из оригинала 15 марта 2011 г. Проверено 4 марта 2011 г.
  10. ↑ Хильденбранд, Джерри (13 октября 2016 г.). «Как работают ячеистые сети Wi-Fi». Центральный Android .
  11. ↑ Флейшман, Гленн (5 мая 2020 г.). «Беспроводные ячеистые сети: все, что вам нужно знать». ПКМир . Проверено 9 октября 2018 г.
  12. ^ «Сеть связи Iridium и спутниковое покрытие». Дорожный пост США . Проверено 1 июня 2022 г.
  13. ^ Патак, PH; Датта, Р. (2011). «Обзор проблем сетевого проектирования и совместных подходов к проектированию беспроводных ячеистых сетей». Опросы и учебные пособия IEEE по коммуникациям . 13 (3): 396–428. doi : 10.1109/SURV.2011.060710.00062. S2CID  206583549.
  14. ^ Кавадия, В.; Кумар, PR (2005). «Осторожный взгляд на межуровневый дизайн». Беспроводная связь IEEE . 12 (1): 3–11. дои : 10.1109/MWC.2005.1404568. ISSN  1536-1284. S2CID  1303663.
  15. ^ Аболхасан, Мехран; Липман, Джастин; Ни, Вэй; Хагельштейн, Бретт (июль 2015 г.). «Программно-определяемая беспроводная сеть: централизованная, распределенная или гибридная?». Сеть IEEE . 29 (4): 32–38. дои : 10.1109/MNET.2015.7166188. ISSN  0890-8044. S2CID  1133260.
  16. ^ Аланази, Шейкер; Салим, Кашиф; Аль-Мухтади, Джалал; Дерхаб, Абделуахид (2016). «Анализ влияния отказа в обслуживании на маршрутизацию данных в беспроводной ячеистой сети мобильного электронного здравоохранения». Мобильные информационные системы . 2016 : 1–19. дои : 10.1155/2016/4853924 . ISSN  1574-017Х.
  17. ^ «К. Тох, Мобильные вычисления — сеть без инфраструктуры, 1999» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 23 октября 2017 г.
  18. ^ Тох, К. -К; Чен, Ричард; Дельвар, Минар; Аллен, Дональд (декабрь 2000 г.). «К. Тох - Экспериментирование со специальной беспроводной сетью на территории кампуса: идеи и опыт, обзор ACM SIGMETRICS, 2000». Обзор оценки производительности ACM Sigmetrics . 28 (3): 21–29. дои : 10.1145/377616.377622. S2CID  1486812.
  19. ^ "Б. Брюин - JTRS отключается" . Август 2012 г. Архивировано из оригинала 16 марта 2017 г.
  20. ^ «Каждый является узлом: Как работают ячеистые сети Wi-Fi, Джерри Хильденбранд, 2016». Архивировано из оригинала 04 августа 2017 г. Проверено 11 мая 2017 г. .
  21. ^ «Тактические специальные мобильные беспроводные сети следующего поколения, Журнал обзора технологий TRW, 2004» . Архивировано из оригинала 26 ноября 2016 г.
  22. ^ "Сетка Мераки". meraki.com. Архивировано из оригинала 19 февраля 2008 г. Проверено 23 февраля 2008 г.
  23. ^ "Ячеистые сети Muni WiFi" . belairnetworks.com. Архивировано из оригинала 02 марта 2008 г. Проверено 23 февраля 2008 г.
  24. ^ Роберт Ли Лаунсбери-младший «Оптимальная конфигурация антенны для увеличения дальности действия точки доступа беспроводной ячеистой сети IEEE 802.11 для поддержки многозадачных операций относительно поспешно сформированных масштабируемых развертываний» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 апреля 2011 года . Проверено 23 февраля 2008 г.
  25. ^ «Отказоустойчивые ячеистые сети» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 17 мая 2017 г.
  26. ^ "Подробности ячеистой сети XO-1" . ноутбук.орг. Архивировано из оригинала 5 марта 2008 г. Проверено 23 февраля 2008 г.
  27. ^ «SONbuddy: Сеть без сети» . sonbuddy.com. Архивировано из оригинала 18 февраля 2008 г. Проверено 23 февраля 2008 г.
  28. ^ "Кембриджская клубничная ярмарка" . cambridgeshiretouristguide.com. Архивировано из оригинала 23 февраля 2008 г. Проверено 23 февраля 2008 г.
  29. ^ www.broadband-hamnet.org
  30. ^ «Широкополосный доступ-Hamnet выигрывает награду Международной ассоциации менеджеров по чрезвычайным ситуациям» . АРРЛ. Архивировано из оригинала 3 июля 2015 г. Проверено 2 мая 2015 г.
  31. ^ «Группа беспроводных сетей» . Архивировано из оригинала 28 марта 2009 г.
  32. ^ «Группа беспроводных сетей» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2011 г.
  33. ^ "Смеш". smesh.org. Архивировано из оригинала 22 февраля 2008 г. Проверено 23 февраля 2008 г.
  34. ^ "СоларМеш". mcmaster.ca. Архивировано из оригинала 2 ноября 2007 г. Проверено 15 апреля 2008 г.
  35. ^ Теренс Д. Тодд, Амир А. Сайег, Мохаммед Н. Смади и Донмей Чжао. Необходимость энергосбережения точек доступа в ячеистых сетях WLAN на солнечной энергии. Архивировано 26 мая 2009 г. в Wayback Machine . В сети IEEE, май/июнь 2008 г.
  36. ^ http://www.wing-project.org. Архивировано 13 ноября 2008 г. в Wayback Machine WING .
  37. ^ «Широкополосный Интернет для всех» . www.eurekalert.org. Архивировано из оригинала 5 июня 2013 г. Проверено 16 февраля 2012 г.
  38. ^ Ли, YJ; Райли, GF (март 2005 г.). «Динамическая NIx-векторная маршрутизация для мобильных одноранговых сетей». Конференция IEEE по беспроводной связи и сетям, 2005 г. Том. 4. С. 1995–2001 Том. 4. дои : 10.1109/WCNC.2005.1424825. hdl : 1853/12289 . ISBN 0-7803-8966-2. S2CID  2648870.
  39. ^ Порту, DCF; Кавальканти, Г.; Элиас, Г. (1 апреля 2009 г.). «Многоуровневая архитектура маршрутизации для инфраструктурных беспроводных ячеистых сетей». Пятая Международная конференция по сетям и услугам, 2009 г. (PDF) . стр. 366–369. дои : 10.1109/ICNS.2009.91. ISBN 978-1-4244-3688-0. S2CID  16444897.
  40. ^ «TropOS проверена на практике для создания масштабируемой сетевой архитектуры - технология TropOS | Унифицированное управление сетью (решения для беспроводной ячеистой сети | ABB Wireless)» . новый.abb.com . Проверено 19 декабря 2019 г.

Внешние ссылки