Topologie mesh ( mesh-network ) - topologie de rețea a unei rețele de calculatoare , construită pe principiul celulelor, în care stațiile de lucru din rețea sunt conectate între ele și sunt capabile să-și asume rolul de comutator pentru alți participanți. Această organizare a rețelei este destul de complicat de configurat, totuși, cu o astfel de topologie, se realizează o toleranță ridicată la erori . De regulă, nodurile sunt conectate unul la unu. Astfel, un număr mare de conexiuni oferă o gamă largă de rute de trafic în cadrul rețelei - prin urmare, eșecul unei conexiuni nu va perturba funcționarea rețelei în ansamblu.
O topologie de rețea este o configurație grafică ale cărei vârfuri corespund nodurilor terminale ale rețelei (calculatoare) și echipamentelor de comunicație (routere) și marginilor - legături fizice sau informaționale între vârfuri.
Topologia rețelei poate fi:
O rețea de dispozitive fără fir care funcționează pe principiile unei topologii de plasă se numește o rețea de plasă fără fir .
Rețelele mesh au fost inițial dezvoltate în scopuri militare și sunt de obicei wireless. Recent, dimensiunea dispozitivelor, costul, precum și consumul lor de energie au scăzut și a devenit posibilă adăugarea mai multor module radio la un singur nod. Ca rezultat, fiecare celulă a fost capabilă să îndeplinească simultan mai multe funcții utile, cum ar fi accesul la client, scanarea necesară pentru transmisiile de mare viteză în aplicațiile mobile și altele.
Pentru dezvoltarea acestui tip de rețea este utilă cunoașterea metodelor teoriei jocurilor , ceea ce ajută la analiza strategiilor de alocare a resurselor și de construire a rutelor într-o topologie mesh.
Nodurile primelor rețele mesh fără fir erau dispozitive capabile să funcționeze doar în modul semi- duplex .
Mai târziu, odată cu dezvoltarea modulelor radio, a devenit firesc să se primească și să transmită simultan pe diferite frecvențe sau canale CDMA, ceea ce a împins dramatic dezvoltarea rețelelor cu topologie mesh.
Rețelele wireless mesh reprezintă primul pas către rețele de mare capacitate rentabile și dinamice. O astfel de topologie, de fapt, este o rețea de routere , lipsită de fire între noduri. Rețeaua mesh wireless este construită pe dispozitive radio Peer care nu necesită conexiunea prin cablu necesară pentru punctele de acces wireless tradiționale . Topologia mesh vă permite să transferați date pe distanțe lungi prin împărțirea unei rute lungi într-o serie de tranziții scurte între noduri- sărituri/sărituri . Nodurile intermediare nu numai că amplifică semnalul, ci și îl transmit împreună de la punctul A la punctul B - redirecționare pe baza cunoștințelor lor despre rețea în ansamblu. Cu alte cuvinte, fiecare nod efectuează rutarea . O astfel de arhitectură, dacă este proiectată și analizată cu atenție, poate oferi un randament ridicat, eficiență spectrală și beneficii economice în zona de acoperire.
Topologia unei rețele mesh fără fir este relativ constantă. Numai în cazurile de deconectare bruscă sau adăugare de noi noduri pot fi inițiate procese de modificare a structurii rețelei. Ruta de circulație, fiind formată dintr-un număr mare de utilizatori finali, se modifică rar. Aproape tot traficul dintr-o topologie de rețea mesh este fie direcționat printr-un gateway, fie provine de la un gateway, în timp ce în rețelele wireless ad-hoc , traficul circulă între o pereche arbitrară de noduri. [unu]
Acest tip de topologie poate fi descentralizat sau centralizat - în funcție de prezența serverului principal în rețea [2] , ambele abordări sunt relativ ieftine, fiabile și tolerante la erori, deoarece sarcina fiecărui nod este de a transfera traficul numai către următorul nod de rețea . Fiecare dispozitiv îndeplinește funcțiile unui router pentru transmiterea datelor de la nodurile învecinate către participanții la rețea de la distanță , pentru a obține un singur hop nu este suficient. Rezultatul este o rețea capabilă să acopere distanțe mari fără a-și pierde stabilitatea. Fiabilitatea topologiei Mesh este asigurată și de faptul că fiecare nod este conectat la mai mulți vecini. Aceasta înseamnă că atunci când un nod iese din topologie din cauza defecțiunilor dispozitivului sau din orice alt motiv, vecinii săi vor putea redirecționa rapid traficul folosind protocoalele lor de rutare.
Rețelele mesh pot fi aplicate pentru o gamă largă de aplicații - supravegherea câmpului de luptă, telemetrie în timp real pentru mașini de curse , configurarea rețelei în medii dure etc. În funcție de sarcină, puteți personaliza comportamentul structurii mesh în cel mai adecvat mod. O astfel de flexibilitate este oferită de un număr mare de caracteristici și caracteristici diferite ale unei anumite topologii, care pot fi combinate într-un mod arbitrar. De exemplu, una dintre cele mai utile caracteristici ale unei rețele mesh este capacitatea de a implementa VoIP peste o topologie mesh folosind o schemă QoS . Această implementare vă permite să mențineți conversații telefonice locale în detrimentul resurselor rețelei. Dispozitivele pot fi atât staționare, cât și mobile, ceea ce, din nou, oferă ușurință în implementare și flexibilitate pentru rezolvarea unei sarcini specifice.
Principiul este asemănător modului în care pachetele se deplasează într-o rețea cu fir - datele se deplasează de la un dispozitiv la altul până când pachetul ajunge la destinația dorită. Acest lucru este furnizat de algoritmi de rutare dinamici încorporați în fiecare dispozitiv. Pentru a implementa astfel de protocoale dinamice, este necesar ca toate dispozitivele de rețea să facă schimb regulat de informații de rutare între ele. După aceea, fiecare nod determină ce ar trebui să facă cu informațiile primite - fie transferă pachetul pe următorul dispozitiv, fie îl salvează, conform protocolului. În plus, algoritmii de rutare trebuie să respecte cerințele celei mai scurte rute - adică să construiască cea mai potrivită și eficientă rută către nodul destinație.
Radiourile digitale ZigBee sunt încorporate în unele aparate electrocasnice, inclusiv în cele care funcționează cu baterii. Modulele radio ZigBee sunt organizate aleatoriu într-o rețea mesh folosind rutarea AODV ; transmisia și recepția sunt sincronizate. Aceasta înseamnă că radiourile pot fi oprite de cele mai multe ori pentru a economisi energie.
La începutul anului 2007, Meraki și-a lansat propriul proiect de router wireless mini-mesh. [3] Acest design este un exemplu de rețea mesh fără fir cu o rată de date revendicată de 50 Mbps. Protocolul wireless 802.11 Meraki a fost optimizat pentru transmisia de date pe distanțe lungi, oferind acoperire pe distanțe de peste 250 de metri.
În 2019, Xiaomi a lansat routerul Mi Mesh pentru a extinde raza de acțiune a rețelei wireless în birouri și case mari. Sistemul este un set de 2 sau mai multe routere care funcționează împreună unul cu celălalt și asigură acoperirea unei zone mai mari.
Laptopurile One Laptop Per Child folosesc rețele de tip plasă fără fir pentru a le permite elevilor să partajeze fișiere și să se conecteze la Internet chiar și atunci când nu există nicio conexiune fizică în apropiere, cum ar fi cabluri, telefoane mobile etc.
Într-o zonă rurală din Catalonia , guifi.net a fost dezvoltat în 2004 ca răspuns la indisponibilitatea internetului în bandă largă în regiune, din cauza faptului că furnizorii locali de internet practic nu au furnizat acest tip de serviciu. Astăzi, există peste 30.000 de noduri în această rețea și, datorită acordului peer to peer, această rețea rămâne deschisă, liberă și neutră, cu o redundanță extinsă.
Comunicarea în medii de întreprinderi mariRezolvarea problemei gâtului sticlei. Rețelele wireless concepute pentru medii corporative mari au un dezavantaj semnificativ - așa-numitul efect de „gât de sticlă”, care poate fi observat atunci când se utilizează un număr mare de puncte de acces. Cu alte cuvinte: cu un număr mare de conexiuni, există o scădere bruscă a debitului rețelei. Acest lucru se datorează particularităților punctelor de acces 802.11 , care oferă un mediu partajat, unde la un moment dat doar unul dintre ele poate transmite date.
Astfel, într-o rețea tradițională, toți clienții se conectează la un singur punct de acces care are acces la Internet. Într-o rețea mesh, orice dispozitiv poate acționa atât ca router, cât și ca punct de acces. Acest principiu permite, cu o sarcină mare a dispozitivului, redirecționarea datelor către cel mai apropiat vecin, mai puțin încărcat.
Comunicarea la evenimente publicePe 3 iunie 2006, la Cambridge, o rețea mesh a fost folosită la festivalul tradițional de muzică Strawberry Fair pentru a lansa servicii mobile de televiziune live, radio și internet pentru aproximativ 80.000 de persoane. [patru]
RăzboiRețelele wireless sunt folosite acum de armata SUA pentru a conecta computere - în principal laptopuri robuste - în operațiunile de teren.
EnergieContoarele de energie electrică instalate la nodurile terminale colectează informații comune, transmitând citirile măsurate de la unul la altul și, eventual, către biroul central pentru facturarea clientului. O astfel de organizare elimină nevoia de a folosi forța umană pentru a efectua citirile instrumentelor, precum și pentru a scăpa de cablurile pentru conectarea contoarelor. [5]
Conexiune prin satelitCei 66 de sateliți ai constelației Iridium funcționează ca o singură rețea mesh cu conexiuni wireless între sateliții vecini. Un apel între două telefoane prin satelit este transmis printr-o rețea mesh de la un satelit la altul în cadrul unei „constelații” fără a fi nevoie să interacționeze cu stațiile de comunicație de pe Pământ. Acest lucru oferă căi de semnal mai scurte, reduce latența de convorbire și, de asemenea, permite constelației să funcționeze folosind mult mai puține stații terestre de satelit decât ar fi necesar pentru 66 de sateliți de comunicații tradiționali.
| Topologii de rețea | |
|---|---|