Mesh-topologi ( mesh-nätverk ) - nätverkstopologi för ett datornätverk , byggd på principen om celler, där nätverksarbetsstationer är anslutna till varandra och kan ta rollen som en switch för andra deltagare. Denna nätverksorganisation är ganska komplicerad att sätta upp, men med en sådan topologi uppnås hög feltolerans . Som regel är noder anslutna på en-till-en-basis. Således ger ett stort antal anslutningar ett brett urval av trafikvägar inom nätverket - därför kommer felet i en anslutning inte att störa funktionen av nätverket som helhet.
En nätverkstopologi är en grafkonfiguration vars hörn motsvarar ändnoderna i nätverket (datorer) och kommunikationsutrustning (routrar), och till kanterna - fysiska eller informativa länkar mellan hörnen.
Nätverkstopologin kan vara:
Ett nätverk av trådlösa enheter som fungerar enligt principerna för en mesh-topologi kallas ett trådlöst mesh-nätverk .
Mesh-nätverk utvecklades ursprungligen för militära ändamål och är vanligtvis trådlösa. Nyligen har storleken på enheter, kostnaden och deras strömförbrukning minskat, och det har blivit möjligt att lägga till flera radiomoduler till en nod. Som ett resultat kunde varje cell samtidigt utföra flera användbara funktioner, såsom klientåtkomst, skanning som krävs för höghastighetsöverföringar i mobilapplikationer och andra.
För utvecklingen av denna typ av nätverk är kunskap om spelteoretiska metoder användbar , vilket hjälper till att analysera resursallokering och ruttbyggnadsstrategier i en mesh-topologi.
Noderna i de första trådlösa mesh-nätverken var enheter som endast kunde fungera i halvduplexläge .
Senare, med utvecklingen av radiomoduler, blev det naturligt att ta emot och sända samtidigt på olika frekvenser eller CDMA-kanaler, vilket dramatiskt drev utvecklingen av nätverk med en mesh-topologi.
Trådlösa mesh-nätverk är det första steget mot kostnadseffektiva och dynamiska nätverk med hög kapacitet. En sådan topologi är faktiskt ett nätverk av routrar , utan ledningar mellan noder. Det trådlösa mesh-nätverket är byggt på Peer-radioenheter som inte kräver den kabelanslutning som krävs för traditionella trådlösa åtkomstpunkter . Mesh-topologi låter dig överföra data över långa avstånd genom att dela upp en lång rutt i en serie korta övergångar mellan noder- hopp/hopp . Mellanliggande noder förstärker inte bara signalen, utan överför den också gemensamt från punkt A till punkt B - vidarebefordran baserat på deras kunskap om nätverket som helhet. Med andra ord, varje nod utför routing . En sådan arkitektur, om noggrant utformad och analyserad, kan ge hög genomströmning, spektral effektivitet och ekonomiska fördelar i täckningsområdet.
Topologin för ett trådlöst mesh-nätverk är relativt konstant. Endast i fall av plötslig frånkoppling eller tillägg av nya noder kan processer för att ändra nätverkets struktur initieras. Trafikvägen, som bildas av ett stort antal slutanvändare, ändras sällan. Nästan all trafik i en mesh-nätverkstopologi dirigeras antingen genom eller kommer från en gateway, medan i trådlösa ad-hoc-nätverk flyter trafik mellan ett godtyckligt par av noder. [ett]
Denna typ av topologi kan vara decentraliserad eller centraliserad - beroende på närvaron av huvudservern i nätverket [2] är båda tillvägagångssätten relativt billiga, pålitliga och feltoleranta, eftersom uppgiften för varje nod är att överföra trafik endast till nästa nätverksnod . Varje enhet utför funktionerna hos en router för att överföra data från angränsande noder till fjärrnätverksdeltagare , för att uppnå vilket hopp som inte räcker. Resultatet är ett nätverk som kan täcka stora avstånd utan att förlora sin stabilitet. Mesh-topologins tillförlitlighet säkerställs också av det faktum att varje nod är ansluten till flera grannar. Detta innebär att när en nod faller ur topologin på grund av enhetsfel eller av någon annan anledning, kommer dess grannar att snabbt kunna dirigera om trafik med hjälp av sina routingprotokoll.
Mesh-nätverk kan appliceras på ett brett spektrum av applikationer - slagfältsövervakning, realtids racerbilstelemetri , nätverksinstallation i tuffa miljöer, etc. Beroende på uppgiften kan du anpassa nätstrukturens beteende på det mest lämpliga sättet. Sådan flexibilitet tillhandahålls av ett stort antal olika egenskaper och egenskaper hos en given topologi, som kan kombineras på ett godtyckligt sätt. Till exempel är en av de mest användbara funktionerna i ett mesh-nätverk möjligheten att implementera VoIP över en mesh-topologi med hjälp av ett QoS- schema . Denna implementering gör att du kan upprätthålla lokala telefonsamtal på bekostnad av nätverksresurser. Enheter kan vara både stationära och mobila, vilket återigen ger enkel installation och flexibilitet för att lösa en specifik uppgift.
Principen påminner mycket om hur paket färdas i ett trådbundet nätverk — data färdas från en enhet till en annan tills paketet når sin avsedda destination. Detta tillhandahålls av dynamiska routingalgoritmer inbyggda i varje enhet. För att implementera sådana dynamiska protokoll är det nödvändigt att alla nätverksenheter regelbundet utbyter routinginformation med varandra. Därefter bestämmer varje nod vad den ska göra med den mottagna informationen - antingen överföra paketet till nästa enhet eller spara det enligt protokollet. Dessutom måste routingalgoritmer uppfylla kravet på den kortaste vägen - det vill säga bygga den mest lämpliga och effektiva vägen till destinationsnoden.
ZigBee digitalradio är inbyggd i vissa hushållsapparater, inklusive de som drivs med batterier. ZigBee -radiomoduler är slumpmässigt organiserade i ett mesh-nätverk med hjälp av AODV- routing; sändning och mottagning är synkroniserade. Detta innebär att radioapparaterna kan stängas av för det mesta för att spara ström.
I början av 2007 lanserade Meraki sitt eget trådlösa mini-mesh-routerprojekt. [3] Denna design är ett exempel på ett trådlöst mesh-nätverk med en datahastighet på 50 Mbps. Merakis trådlösa 802.11 - protokoll har optimerats för långdistansdataöverföring, vilket ger täckning över avstånd på mer än 250 meter.
Under 2019 släppte Xiaomi Mi Mesh Router för att utöka räckvidden för det trådlösa nätverket i stora kontor och hem. Systemet är en uppsättning av 2 eller flera routrar som fungerar tillsammans med varandra och ger täckning över ett större område.
En bärbar dator per barn bärbara datorer använder trådlösa mesh-nätverk för att göra det möjligt för elever att dela filer och ansluta till Internet även när det inte finns någon fysisk anslutning i närheten, såsom kablar, mobiltelefoner, etc.
I ett landsbygdsområde i Katalonien utvecklades guifi.net 2004 som ett svar på bristen på bredbandsinternet i regionen, på grund av det faktum att lokala internetleverantörer praktiskt taget inte tillhandahöll denna typ av tjänster. Idag finns det mer än 30 000 noder i detta nätverk och tack vare peer to peer-avtalet förblir detta nätverk öppet, fritt och neutralt med omfattande redundans.
Kommunikation i stora företagsmiljöerLöser flaskhalsproblemet. Trådlösa nätverk designade för stora företagsmiljöer har en betydande nackdel - den så kallade "flaskhalseffekten", som kan observeras när man använder ett stort antal åtkomstpunkter. Med andra ord: med ett stort antal anslutningar sker en kraftig minskning av nätverkets genomströmning. Detta beror på särdragen hos 802.11 åtkomstpunkter , som tillhandahåller en delad miljö, där endast en av dem vid en given tidpunkt kan överföra data.
I ett traditionellt nätverk ansluter alltså alla klienter till en enda åtkomstpunkt som har åtkomst till Internet. I ett mesh-nätverk kan vilken enhet som helst fungera som både en router och en åtkomstpunkt. Denna princip gör det möjligt att med hög belastning på enheten omdirigera data till närmaste, mindre belastade granne.
Kommunikation vid offentliga evenemangDen 3 juni 2006, i Cambridge, användes ett mesh-nätverk på den traditionella musikfestivalen Strawberry Fair för att lansera mobila live-tv, radio och internettjänster till cirka 80 000 personer. [fyra]
KrigföringTrådlösa mesh-nätverk används nu av den amerikanska armén för att ansluta datorer - mestadels robusta bärbara datorer - i fältoperationer.
EnergiElmätarna som är installerade vid ändnoderna samlar in gemensam information, överför uppmätta värden från en till en annan och så småningom till centralkontoret för fakturering av kunden. En sådan organisation eliminerar behovet av att använda mänsklig arbetskraft för att ta instrumentavläsningar, samt bli av med kablar för att ansluta mätare. [5]
SatellitanslutningDe 66 satelliterna i Iridium-konstellationen fungerar som ett enda mesh-nätverk med trådlösa anslutningar mellan närliggande satelliter. Ett samtal mellan två satellittelefoner sänds över ett mesh-nätverk från en satellit till en annan inom en "konstellation" utan att behöva interagera med kommunikationsstationer på jorden. Detta ger kortare signalvägar, minskar tallatensen och gör det också möjligt för konstellationen att använda mycket färre satellitjordstationer än vad som skulle krävas för 66 traditionella kommunikationssatelliter.
| Nätverkstopologier | |
|---|---|