Mesh-topologi ( mesh-netværk ) - netværkstopologi af et computernetværk , bygget på princippet om celler, hvor netværksarbejdsstationer er forbundet med hinanden og er i stand til at påtage sig rollen som en switch for andre deltagere. Denne netværksorganisation er ret kompliceret at opsætte, men med en sådan topologi opnås høj fejltolerance . Som regel er knudepunkter forbundet på en-til-en-basis. Et stort antal forbindelser giver således et bredt udvalg af trafikruter inden for netværket - derfor vil svigt af en forbindelse ikke forstyrre funktionen af netværket som helhed.
En netværkstopologi er en grafkonfiguration, hvis hjørner svarer til endeknuderne på netværket (computere) og kommunikationsudstyr (routere) og til kanterne - fysiske eller informative forbindelser mellem hjørnerne.
Netværkstopologien kan være:
Et netværk af trådløse enheder, der fungerer efter principperne for en mesh-topologi, kaldes et trådløst mesh-netværk .
Mesh-netværk blev oprindeligt udviklet til militære formål og er typisk trådløse. For nylig er størrelsen af enheder, omkostningerne såvel som deres strømforbrug faldet, og det er blevet muligt at tilføje flere radiomoduler til en node. Som et resultat var hver celle i stand til samtidigt at udføre flere nyttige funktioner, såsom klientadgang, scanning, der kræves til højhastighedstransmissioner i mobilapplikationer og andre.
Til udvikling af denne type netværk er viden om spilteoretiske metoder nyttig , som hjælper med at analysere ressourceallokering og ruteopbygningsstrategier i en mesh-topologi.
Noderne i de første trådløse mesh-netværk var enheder, der kun var i stand til at fungere i halv- duplekstilstand .
Senere, med udviklingen af radiomoduler, blev det naturligt at modtage og transmittere samtidigt på forskellige frekvenser eller CDMA-kanaler, hvilket dramatisk pressede udviklingen af netværk med en mesh-topologi.
Trådløse mesh-netværk er det første skridt mod omkostningseffektive og dynamiske netværk med høj kapacitet. En sådan topologi er faktisk et netværk af routere , blottet for ledninger mellem noder. Det trådløse mesh-netværk er bygget på Peer-radioenheder , der ikke kræver den kabelforbindelse, der kræves til traditionelle trådløse adgangspunkter . Mesh-topologi giver dig mulighed for at overføre data over lange afstande ved at opdele en lang rute i en række korte overgange mellem noder- hop/hop . Mellemliggende noder forstærker ikke kun signalet, men transmitterer det også i fællesskab fra punkt A til punkt B - videresendelse baseret på deres viden om netværket som helhed. Med andre ord udfører hver node routing . En sådan arkitektur, hvis omhyggeligt designet og analyseret, kan give høj gennemstrømning, spektral effektivitet og økonomiske fordele i dækningsområdet.
Topologien af et trådløst mesh-netværk er relativt konstant. Kun i tilfælde af pludselig afbrydelse eller tilføjelse af nye noder kan processer til ændring af netværkets struktur igangsættes. Trafikruten, der dannes af et stort antal slutbrugere, ændres sjældent. Næsten al trafik i en mesh-netværkstopologi dirigeres enten gennem eller stammer fra en gateway, mens der i trådløse ad-hoc-netværk flyder trafikken mellem et vilkårligt par knudepunkter. [en]
Denne type topologi kan være decentral eller centraliseret - afhængigt af tilstedeværelsen af hovedserveren i netværket [2] er begge tilgange relativt billige, pålidelige og fejltolerante, da opgaven for hver knude kun er at overføre trafik til næste netværksknude . Hver enhed udfører funktionerne i en router til at overføre data fra naboknudepunkter til fjernnetværksdeltagere , for at opnå hvilket hop, der ikke er nok. Resultatet er et netværk, der er i stand til at dække store afstande uden at miste dets stabilitet. Pålideligheden af Mesh-topologien er også sikret ved, at hver node er forbundet med flere naboer. Dette betyder, at når en node falder ud af topologien på grund af enhedsfejl eller af anden grund, vil dens naboer hurtigt kunne omdirigere trafik ved hjælp af deres routingprotokoller.
Mesh-netværk kan anvendes til en bred vifte af applikationer - slagmarksovervågning, racerbiltelemetri i realtid , netværksopsætning i barske miljøer osv. Afhængigt af opgaven kan du tilpasse adfærden af meshstrukturen på den mest hensigtsmæssige måde . En sådan fleksibilitet er tilvejebragt af et stort antal forskellige funktioner og funktioner i en given topologi, som kan kombineres på en vilkårlig måde. For eksempel er en af de mest nyttige funktioner ved et mesh-netværk evnen til at implementere VoIP over en mesh-topologi ved hjælp af et QoS -skema . Denne implementering giver dig mulighed for at opretholde lokale telefonsamtaler på bekostning af netværksressourcer. Enheder kan være både stationære og mobile, hvilket igen giver nem udrulning og fleksibilitet til at løse en specifik opgave.
Princippet minder meget om den måde, pakker rejser på et kablet netværk - data bevæger sig fra en enhed til en anden, indtil pakken når den tilsigtede destination. Dette leveres af dynamiske routingalgoritmer indbygget i hver enhed. For at implementere sådanne dynamiske protokoller er det nødvendigt, at alle netværksenheder regelmæssigt udveksler ruteinformation med hinanden. Derefter bestemmer hver node, hvad den skal gøre med den modtagne information - enten overføre pakken til den næste enhed eller gemme den i henhold til protokollen. Derudover skal routingalgoritmer overholde det korteste rutekrav - det vil sige bygge den mest egnede og effektive rute til destinationsknuden.
ZigBee digitale radioer er indbygget i nogle husholdningsapparater, inklusive dem, der kører på batterier. ZigBee -radiomoduler er tilfældigt organiseret i et mesh-netværk ved hjælp af AODV- routing; transmission og modtagelse er synkroniseret. Det betyder, at radioerne kan slukkes det meste af tiden for at spare strøm.
I begyndelsen af 2007 lancerede Meraki sit eget trådløse mini-mesh-routerprojekt. [3] Dette design er et eksempel på et trådløst mesh-netværk med en påstået datahastighed på 50 Mbps. Merakis 802.11 trådløse protokol er blevet optimeret til langdistancedatatransmission, hvilket giver dækning over afstande på mere end 250 meter.
I 2019 frigav Xiaomi Mi Mesh Router for at udvide rækkevidden af det trådløse netværk i store kontorer og hjem. Systemet er et sæt af 2 eller flere routere, der arbejder sammen med hinanden og giver dækning af et større område.
En bærbar pc pr. barn bærbare computere bruger trådløse mesh-netværk til at give eleverne mulighed for at dele filer og oprette forbindelse til internettet , selv når der ikke er nogen fysisk forbindelse i nærheden, såsom kabler, mobiltelefoner osv.
I et landdistrikt i Catalonien blev guifi.net udviklet i 2004 som et svar på manglende tilgængelighed af bredbåndsinternet i regionen, på grund af det faktum, at lokale internetudbydere praktisk talt ikke leverede denne type tjenester. I dag er der mere end 30.000 noder i dette netværk, og takket være peer-to-peer-aftalen forbliver dette netværk åbent, frit og neutralt med omfattende redundans.
Kommunikation i store virksomhedsmiljøerLøsning af flaskehalsproblemet. Trådløse netværk designet til store virksomhedsmiljøer har en betydelig ulempe - den såkaldte "flaskehals"-effekt, som kan observeres ved brug af et stort antal adgangspunkter. Med andre ord: med et stort antal forbindelser er der et kraftigt fald i netværkets gennemstrømning. Dette skyldes de særlige kendetegn ved 802.11- adgangspunkter , som giver et delt miljø, hvor kun én af dem på et givet tidspunkt kan overføre data.
I et traditionelt netværk forbinder alle klienter sig således til et enkelt adgangspunkt, der har adgang til internettet. I et mesh-netværk kan enhver enhed fungere som både en router og et adgangspunkt. Dette princip gør det muligt, med en stor belastning af enheden, at omdirigere data til den nærmeste, mindre belastede nabo.
Kommunikation ved offentlige arrangementerDen 3. juni 2006, i Cambridge, blev et mesh-netværk brugt på den traditionelle Strawberry Fair-musikfestival til at lancere mobilt live-tv, radio og internettjenester til cirka 80.000 mennesker. [fire]
KrigsførelseTrådløse mesh-netværk bliver nu brugt af den amerikanske hær til at forbinde computere - for det meste robuste bærbare computere - i feltoperationer.
EnergiElmålerne, der er installeret ved endeknudepunkterne, indsamler fælles information, transmitterer målte aflæsninger fra den ene til den anden og til sidst til hovedkontoret for fakturering af klienten. En sådan organisation eliminerer behovet for at bruge menneskelig arbejdskraft til at tage instrumentaflæsninger samt slippe af med kabler til tilslutning af målere. [5]
SatellitforbindelseDe 66 satellitter i Iridium-konstellationen fungerer som et enkelt maskenetværk med trådløse forbindelser mellem nabosatellitter. Et opkald mellem to satellittelefoner transmitteres over et mesh-netværk fra en satellit til en anden inden for en "konstellation" uden behov for at interagere med kommunikationsstationer på Jorden. Dette giver kortere signalveje, reducerer taleforsinkelse og gør det også muligt for konstellationen at operere med langt færre satellitjordstationer, end det ville være nødvendigt for 66 traditionelle kommunikationssatellitter.
| Netværkstopologier | |
|---|---|