Wireless Mesh Network или стандарт IEEE 802.11s (версия 1.0)

    Wireless Mesh Network как альтернатива WiMAX

    Введение:


    Всем привет. Начну я с того, что эта статья является введением в тему WMN. Саму идею создания мне подкинул мой научный руководитель. Конечным результатом является создание ПО, позволяющего быстро развертывать WMN при помощи любого устройства с сетевым адаптером WiFi, поддерживающего стандарты b или g, а лучше всего стандарт n т.к. это уменьшит вероятность разрыва связи при переходе между зонами действия mesh узлов, и увеличит скорость передачи данных.

    image

    Подробней:


    Технология, о которой пойдет речь — Wireless Mesh (альтернатива WiMAX) (ячеистые сети, также называемые многоузловыми, mesh peer-to-peer, multi-hop, сетями) образуется на основе множества соединений «точка-точка» узлов находящихся в области радиопокрытия друг друга, расширяет функциональность беспроводного доступа в Интернет и позволяет реализовывать точки доступа с охватом на порядок более высоким, чем у привычных хот-спотов. С возможностью обеспечения защищенного беспроводного покрытия как внутри помещений, так и на улицах, в городской местности или в крупных населенных пунктах, Wireless Mesh может быть использована для быстрого развертывания, в частности, сети связи для целей внутренней безопасности или в случаях чрезвычайных ситуаций в городе.

    Преимущества 802.11s:


    Чтобы понять преимущества сетей ячеистой топологии, стоит сравнить их с одноузловыми (single-hop) сетями. В традиционной беспроводной сети стандарта 802.11 несколько клиентов подключается по прямому соединению с точкой доступа. Такие сети называются одноузловыми. В многоузловой сети любое устройство с возможностями беспроводной связи способно выступать как в роли маршрутизатора, так и точки доступа.
    Если ближайшая точка доступа перегружена, данные перенаправляются к ближайшему незагруженному узлу. Блок данных продолжает перемещаться от одного узла к другому, пока не достигнет места назначения.
    image

    Техническая сторона вопроса:


    Сетевой процессор, логика и беспроводной интерфейс сосредоточены внутри каждого узла — участника сети, поэтому необходимость в централизованной коммутации исчезает. Иными словами, топология ячеистых сетей предусматривает либо прямую связь между образующими их узлами, либо транзитную передачу данных между источником и получателем. Следовательно, перед тем как начать обмен данными, каждый узел должен «решить», будет ли он выполнять функции точки доступа, служить транзитным устройством или сочетать обе роли. Далее индивидуальные узлы определяют своих соседей, используя протокол типа «запрос/ответ». После окончания процедуры обнаружения узлы замеряют характеристики коммуникационных каналов: мощность принимаемого сигнала, пропускную способность, задержку и частоту ошибок. Узлы обмениваются этими значениями, а затем на их основе каждый узел выбирает наилучший маршрут коммуникаций со своими соседями.
    Процессы обнаружения и выбора наиболее благоприятного маршрута выполняются в фоновом режиме, так что каждый узел располагает актуальным списком соседей. В случае недоступности по тем или иным причинам какого-либо узла соседние могут быстро реконфигурировать свои таблицы и вычислить новый оптимальный маршрут. Способность самоконфигурации и самовосстановления делает ячеистые сети очень надежными. Беспроводные ячеистые сети могут состоять из сотен и даже тысяч узлов, что позволяет легко расширять их и обеспечивать необходимую избыточность.

    Физические свойства беспроводных каналов:


    На более коротких расстояниях пропускная способность сети выше. Причиной могут быть помехи и другие влияющие на потерю данных факторы, чье действие накапливается по мере увеличения расстояния. И потому одним из способов повышения пропускной способности сети становится передача данных через несколько узлов, разделенных небольшими расстояниями. Благодаря тому, что для передачи данных на более короткие расстояния требуется меньшая мощность, многоузловая сеть может обеспечить более высокую общую пропускную способность.
    image
    Узлы остаются вполне автономными устройствами, способными самостоятельно управлять своим функционированием, и в то же время являются компонентом общей сети, допускающим управление из центральной точки.

    Думаю для версии 1.0 достаточно

    P.S.: На сегодняшний день данная технология уже реализована в Linux, начиная с ядра 2.6.26 и в FreeBSD 8.
    Уже сейчас мы тестируем реализованную нами WMN для Windows и Mac. Целью является дать каждому возможность развернуть сеть WM.

    Мне интересно услышать Ваше мнение по поводу WMN, и если эта тема будет интересна, то в «версии 1.1» я расскажу об уже реализованных mesh сетях в городах, с подробным описанием.

    Всем спасибо за прочтение. Удачного дня.
    Поделиться публикацией
    Комментарии 73
      0
      Когда-то писал диплом именно на эту тему — самоконфигурируемые mesh сети в группах мобильных роботов.

      Сейчас про выход стандарта больно читать =((
        +1
        Почему больно? )
          +9
          Я вложил много сил и энергии. Получилась альфа-версия со множеством багов. Но все-же оно работало! И даже работало так, как мы этого хотели. Мой диплом даже победил на конкурсе институтских дипломов.

          И вот появляется готовый стандарт, который будет работать в 99 случаев из 100. Он будет в сотню раз лучше и стабильнее, чем то, во что я вложил столько сил…

          Думаю, вы понимаете…
            +2
            Да ладно, большинство вообще ничего не делает, и не парится. Главное всё время работать, и не останавливаться на достигнутом. А то, что у кого-то получается лучше, это нормально.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                +2
                Этой идее сто лет в обед. Такием промышленным сетям уже десятки лет.
                А то что человек писал диплом и не открыл свой код свободному сообществу, может быть отодвинуло выпуск этого свободного стандарта. А так бы мог называться одним из создателей свободной технологии, что повысило бы стоимость на рынке труда.
                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                    0
                    Тут речь то не может идти о том что человек придумал технология, DARPA этой технологией передачи данных занималась еще когда он в школу ходил.
                    Потом DARPA лицензировала для коммерческих предприятий MESH сети, не знаю какие там закладки, и насколько мощнее военная реализация этих сетей.
                0
                нужно вспомнить о пользе собственного самообразования, повышения квалификации и т.п.
                  0
                  Итак, а теперь представьте что наша страна бы имела единый портал дипломов, которые учась в универе можно было бы скачать и прочитать и каждый год проводился бы ну хотя бы TOP-100 лучших дипломных работ.

                  Случайно вашу работу нашли и пригласили бы в профильный университет работать над проблемой. Спустя пару лет стандарт был бы выпущен вами, а не кем-то кто просто имел либо возможность либо настолько упертый что всетаки доводил до уровня этот вопрос…

                  P.S. А вы скорее всего слиты нашей системой образования и сейчас занимаетесь написанием интерфейсов для систем купли продажи.

                  P.P.S. Вот на этом примере хотелось бы показать идиотское расходование HUMAN RESOURCE в нашей стране. Аж противно!!!
                0
                Кстати, к вам каверзный вопрос: а циски умеют? :)

                Продолжать будете?
                  0
                  www.cisco.com/web/RU/products/hw/wireless/mesh.html

                  У них уже сто лет как своя, впрочем как это обычно и случается. За актуальность ссылки не отвечаю — первое, что нашел для пруфов.
                    0
                    С циски одно слово MESH на самом деле только PR. Толку от их MESH сетей мало, потому как это не MESH сети, а просто группа объединенных точек доступа.
                      0
                      Как я понял ключевое это соединение точек доступа без подключения их всех в проводную сеть — можно развернуть сеть, достаточно чтобы точки друг друга видели. Это у Cisco заявлено, и это точно есть.
                      Быть может я не так понял суть MESH?
                        0
                        В MESH каждый узел сети является приемопередающим. У циско такой технологии нет, у них только точки доступа приемопередающие. А это уже сотовая сеть, а не MESH
                    0
                    Мб попробуем вместе? )
                  +2
                  Уже несколько месяцев делаем девайс с поддержкой этого чуда, работает очень стабильно, конечно не так как настоящий MESH от мотороллы например, но зато стоит намного дешевле, и в сотню раз доступнее для простых пользователей. К слову сказать моторолловцы уже довольно давно используют технологию WiFi-MESH в своих акцесс поинтах, совместимый только с их оборудованием.
                    0
                    еще хочу сказать что эта технология не конкурент ваймаксу.
                      0
                      Я и не говорю, что WMN конкурент. Mesh можно использовать как дополнение к WiMAX, т.к. это позволит расширить зону покрытия. Так же хочу заметить, что не только motorola, но и cisco и ряд других компаний используют эту технологию, а из дешевых могу отметить проект openmash.
                      Но меня порадовало, что у нас создают доступную альтернативу.
                        0
                        Да, сама технология mesh не нова, с тем что ее можно и нужно использовать с wimax согласен полностью.
                      0
                      Продукт коммерческий или как? Можно про него подробнее узнать? (раз уже известно что «намного дешевле»)
                        0
                        И у cisco, видимо, своя — стандарты они обычно так и рождаются — все поддерживают, но у всех все по своему. Когда читаешь cisco литературу, там на каждом шагу упоминаются технологии, которые у cisco были до стандарта.
                        0
                        Спасибо за информацию, как пользователь ADSL испытываю настольгию по домашним сетям, для которых IEEE 802.11s может стать отличной основой :)
                        При существующем притеснении торрент-сетей в европе (piratebay) — через провайдеров и прочим образом, на mesh сети нельзя надовить, или оказывать столь явное влияние, поэтому данные технологии могут стать новой панацеей для пиратов/свободы в распространении информации, а при том, что wifi сейчас распространен, думаю IEEE 802.11s еще найдет свое место.
                          0
                          Идея и технология несомненно интересны, чем-то напоминает старую идею про Netsukuku. Но больше всего меня интересует вопрос: Вот появиться множество альтруистов кто разрешит маршрутизировать пакеты через своё оборудование, но кто даст выход в инет? И второй вопрос: как можно это отслеживать и администрировать?
                            +2
                            А что с Netsukuku? Забросили её таки? Так хотелось киберпанковского будущего… :)
                              0
                              Судя по всему, либо авторы Netsukuku неадекватные параноики, либо её и не существовало в рабочем виде. А так её идея немного неправильна, т.к. несовместима с F2F режимом работы и с нормальным IP и DNS. В принципе, доработать плохо, но смысл? Связаться с другом можно и через Ad-hoc, а что бы связываться с другом через посредника надо как-то уговаривать посредника предоставлять оборудование.
                                0
                                s/доработать плохо/доработать просто/
                              0
                              С Simple Network Management Protocol администратор сможет выполнять мониторинг и конфигурировать отдельные узлы, или всю сети + протокол обнаружения поможет в локализации отдельных узлов.
                                0
                                SNMP это хорошо и понятно, а как будут договариваться между собой провайдеры (в данном случат те кто предоставляют оборудование) чтобы создать единую сеть? Или подразумевается что условия это всё-для-всех-и-все-для-всего?
                              0
                              При появлении все новых технологий расшаривания контента (opera unite) более удобных для пользователей (не просто файловые помойки), популярности торрент сетей, увеличения объемов жестких дисков и распрострагненности wifi вырисовывается довольно красивая картина. UPNP и zeroconfig уже существуют, осталось только донести идею до конечных пользователей.
                                +1
                                как я понимаю здесь идет о реализации чисто софтового решения? Строил на основе оборудования НПО Рапира, это наши российские производители ШПД и pre-WIMAX, неплохо получилось! Для небольшого поселка вполне. Продолжайте дальше нас просвещать, очень интересно.
                                  0
                                  Уже пробывал найти информацию о том, как такое организовать, самое интересное, что самый простой способ поднять все это реализован на freebsd :) — wiki.freebsd.org/WifiMesh, решения для других систем очень разрозненны.
                                  0
                                  Было бы хорошо если производители Wifi роутеров поддержали инициативу тогда возможно и получились бы глобальные mesh сети
                                    0
                                    Если это soft-решение то достаточно выпустить альтернативную прошивку. ли я не так понял?
                                      0
                                      Да это soft-решение, но обойтись одной прошивкой не получается. Об самой реализации я расскажу в следующих статьях.
                                    +1
                                    За такой технологией будущее.
                                      0
                                      Не хочется тратить выходной, на поиск мануала, но как будет вменяемая инструкция по поднятию IEEE 802.11s на linux, запущу у себя такое (параллельно adhoc расшаривающиму медиа для ноутбука). Пока нашел только, что мой драйвер технологию уже поддерживает. Если кто найдет решение, киньте ссылкой, либо руководством.
                                    0
                                    Можно пару технических вопросов? Какая маршрутизация используется? Как происходит идентификация (тарификация) абонентов?
                                      0
                                      И да, жду продолжения. Про WiMAX уже говорилось о возможности использования такой же сети.
                                        0
                                        Как только сеть запускается в эксплуатацию, она начинает автоматически управлять своей работой, благодаря функциям самовосстановления и самоадаптации. Перед тем как начать работу, каждый узел решает, будет ли он выполнять функции точки доступа, служить транзитным устройством или сочетать обе роли. Далее индивидуальные узлы определяют своих соседей, используя протокол типа «запрос/ответ». После окончания процедуры обнаружения узлы замеряют характеристики: мощность принимаемого сигнала, пропускную способность, задержку и частоту ошибок. Если точка доступа отключается или какой-либо сегмент сети оказывается перегруженным, сеть автоматически переопределяет маршруты передачи данных. Это касательно маршрутизаци, а на тему тарификации, то думаю каждый узел сможет выполнять ее самостоятельно + раз в сутки сбор в центральном узле.
                                          0
                                          Ну понятно, что должно происходить всё автоматически. Но есть определённые протоколы маршрутизации, например, OSPF. Это и интересно.
                                          А что касается тарификации, то, я так понимаю, это пока не отработано? Едва ли тарификация раз в сутки — приемлемый вариант. Ещё интересует вопрос задержек? При таком количестве радиопролётов, возможны довольно большие задержки.
                                            0
                                            OSPF с интерфейсом mesh. С тарификацией Вы правы, мы еще мало о ней думали. На тему задержек я расскажу, когда будем рассматривать реальные примеры и наш проект. Но могу отметить, что при 3 узлах с максимальной дальностью связи 455 м, средняя задержка была 18 мс, а среднее значение потерь пакетов 2%;
                                              0
                                              Спасибо. Результаты хорошие — 18 мс. Буду ждать продолжения.
                                        0
                                        в г.Новочеркасск в Ростовской обл. есть даже провайдер, который развернул целую сеть по городу при помощи подобной технологии… Только они сделали так: поставили ретрансляторы на крыши домов, от этих ретрансляторов потом тянут кабель в квартиры… Только мне кажется что пинг там ужасный…
                                          0
                                          простите за глупый вопрос, но чем эта технология отличается от того что было развернуто GoldenWiFi? Тем что передавать трафик может любой участник сети, а не только споты?
                                            0
                                            Тем, что она независима от оператора, если я правильно понял. Сеть — одноранговая.
                                              0
                                              На сегодняшний день, беспроводные сети зачастую покрывают только отдельные помещения. WMN может расширить радиус действия, соединяя несколько ячеек беспроводными каналами. Я лично не знаю, что сделали GoldenWiFi, но подозреваю, что они покрыли город стационарными узлами. В WMN все узлы могу спокойно переходить из зоны друг друга, при этом сеть будет расти. Все дело в зоне покрытия и затратах на ее увеличение, в случает WMN затраты будут намного меньше. Это поверхностно, а на деле различий очень много, думаю, я отвечу подробней на этот вопрос в следующих статьях.
                                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                0
                                                Я, возможно, не понял, но вы предлагаете вместо WMN заменить все антеннами?
                                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                    0
                                                    Никакие данные через пользователей не передаются, это операторская сеть. Пользователи к ней подключаются как конечные абоненты.
                                                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                        0
                                                        Вы тут видимо пытались сказать что-то умное. Жаль не получилось.
                                                  0
                                                  >>а то слишком много устройств на вашей схеме будет…
                                                  А ваша схема вообще неработоспособна, копните в тему поглубже чтобы понять идею.

                                                  Вайфай точки через каждые 10км. Спасибо, посмешили. :))
                                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                        0
                                                        Как относятся ваши злоключения с точкой доступа к операторским технологиям?

                                                        К сведению: чтобы вайфай работал на 10 км, нужны узконаправленные антенны с высокими коэффициентами усиления, а не всенаправленные антенны как в точках доступа и гаджетах.

                                                        Повторяю еще раз: учите матчасть.
                                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                            0
                                                            Тролль такой тролль.
                                                      0
                                                      Запасаемся усилителями, антеннами с заоблачными коэффициентами усиления на стопиццот дБи, и все на установку рекордов!
                                                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                          0
                                                          полюбому банку прингз
                                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                      0
                                                      Да, очень интересно. Огромное спасибо за статью. С нетерпением жду описаний реализаций
                                                        0
                                                        это допиленные напильником точки доступа с по-дефолту врубленным OSPF. Идея классная, но ПРИНЦИПИАЛЬНО ничего нового. Тоесть, если взять 20 роутеров, врубить на них OSPF и добавить функцию негоциирования inter-node адрессов — получим то же самое, только на проводах.

                                                        Не понимаю, какой софт на винду и мак Вы пишете. Или Вы втыкаете несколько вай-фай сетевух и создаете несколько ад-хок линков между соседями?

                                                        В любом случае — удачи!
                                                          +1
                                                          На самом деле нормальный mesh можно организовать только с помощью устройств с несколькими радиомодулями… Первый радиомодуль для построения меш сети, второй для обслуживания клиентов… Если mesh строить на устройствах с одним радиомодулем, то чем больше таких устройств, тем меньше количетсво полезной передаваемой через эти устройства информации…

                                                          Нормальный меш строится только на устройствах класса Motorola AP 5131/7131 (с двумя радиомодулями)

                                                          А жалкое подобие меша на устройствах с одним радиомодулем реально увидеть у торговой марки AirTies
                                                            0
                                                            А мне кажется, что в реальных условиях при множестве равноправных устройств работать будет хреново. У WiFiже есть проблемы с большИм числом активных узлов — начинают мешать друг-другу и сильно снижают пропускную способность сети. Особенно если узлы равноправны и каждый «сам себе точка доступа». Ибо, возникает интерфереция между узлами которые друг-друга не слышат.
                                                              0
                                                              именно для избежания этих эффектов используется многоканальный mesh
                                                              0
                                                              Меня давно бередит эта идея: зачем нам будут нужны провайдеры, когда между каждыми двумя ноутбуками будет существовать беспроводная связь посредством других ноутбуков (под «ноутбуком» тут я подразумеваю любое устройство с беспроводной связью). Правда, для реального распространения, как мне кажется, нужно повсеместное внедрение WiMAX. Тогда мы сможем избавиться от провайдеров — ведь все «каналы связи» будут в наших (пользователей) руках.

                                                              Такой вопрос по ходу: а как осуществляется адресация/маршрутизация? То есть как узел узнаёт, кому именно он должен перенаправить пакет? (Проблема в том, что описываемая сеть не является иерархической, в отличие от известного нам Интернета.)

                                                              Спасибо за тему и успехов.
                                                                0
                                                                Почитайте комментарии, я думаю там будут ответы на некоторые ваши вопросы, а обо всем остальном, я напишу в следующих статьях.
                                                                Спасибо.
                                                                  0
                                                                  А как по вашему устроен интернет? То есть у интернета имеется в центре этакий мега маршрутизатор, через который всё проходит? А где центр?
                                                                  На самом деле интернет скорее ячеистый — есть ячейки, сеть отдельных провайдерских сетей, внутри которых ходят протоколы маршрутизации семейства IGP, а между собой сети общаются посредством BGP — протокол граничного шлюза. Проблема в том, что полная таблица BGP уже имеет немаленький объем, и в этой ситуации BGP совершенно не подойдет. Да и вообще — как через атлантику ходить будем? Кто будет за обслуживание кабеля платить? Как Google будет доставлять контент до нас? Обложится кучей точек доступа? Хотя тут конечно есть зерно — рекламодатели могут давать деньги на поддержку канал доставки рекламы, но как вы понимаете, им совершенно неинтересна доставка до вас торрент трафика, или свежих обновлений на ОС.
                                                                  То есть с протоколом то проблем не будет, математика у нас развита и алгоритм родят, если еще нет, но вот с магистральными каналами как быть, вопрос.

                                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                Самое читаемое