Mesh topológia ( mesh-network ) - a cellák elvén épülő számítógépes hálózat hálózati topológiája , amelyben a hálózati munkaállomások egymáshoz kapcsolódnak, és képesek a többi résztvevő számára kapcsoló szerepét betölteni. Ezt a hálózati szervezetet meglehetősen bonyolult felállítani, azonban egy ilyen topológiával nagy hibatűrés valósul meg . A csomópontok általában egy az egyhez kapcsolódnak. Így a csatlakozások nagy száma a hálózaton belüli forgalmi útvonalak széles választékát biztosítja – így egy kapcsolat meghibásodása nem zavarja a hálózat egészének működését.
A hálózati topológia egy gráfkonfiguráció , amelynek csúcsai megfelelnek a hálózat (számítógépek) és a kommunikációs berendezések (routerek) végpontjainak, valamint az éleknek - a csúcsok közötti fizikai vagy információs kapcsolatoknak.
A hálózati topológia lehet:
A mesh topológia elvein működő vezeték nélküli eszközök hálózatát vezeték nélküli mesh hálózatnak nevezzük .
A mesh hálózatokat eredetileg katonai célokra fejlesztették ki, és jellemzően vezeték nélküliek. Az utóbbi időben csökkent az eszközök mérete, költsége, fogyasztásuk, és lehetővé vált több rádiómodul egy csomóponthoz való csatlakoztatása. Ennek eredményeként az egyes cellák egyidejűleg több hasznos funkciót is végrehajthattak, mint például a kliens elérése, a mobilalkalmazások nagysebességű átviteléhez szükséges szkennelés és egyebek.
Az ilyen típusú hálózatok fejlesztéséhez hasznos a játékelméleti módszerek ismerete , amely segít az erőforrás-allokációs és útvonalépítési stratégiák mesh topológiában történő elemzésében.
Az első vezeték nélküli mesh hálózatok csomópontjai olyan eszközök voltak, amelyek csak félduplex módban működtek .
Később, a rádiómodulok fejlődésével természetessé vált az egyidejű vétel és adás különböző frekvenciákon vagy CDMA csatornákon, ami drámaian meglökte a mesh topológiájú hálózatok fejlődését.
A vezeték nélküli mesh hálózatok jelentik az első lépést a költséghatékony és dinamikus, nagy kapacitású hálózatok felé. Egy ilyen topológia valójában egy útválasztók hálózata , amely mentes a csomópontok közötti vezetékektől. A vezeték nélküli mesh hálózat egyenrangú rádiós eszközökre épül , amelyek nem igénylik a hagyományos vezeték nélküli hozzáférési pontokhoz szükséges kábelkapcsolatot . A mesh topológia lehetővé teszi az adatok nagy távolságokra történő átvitelét azáltal, hogy egy hosszú útvonalat rövid átmenetek sorozatára oszt fel a csomópontok – ugrások/ugrások között . A közbenső csomópontok nem csak erősítik a jelet, hanem közösen továbbítják azt A pontból B pontba - továbbítják a hálózat egészére vonatkozó ismereteik alapján. Más szavakkal, minden csomópont útvonalválasztást hajt végre . Egy ilyen architektúra, ha gondosan megtervezett és elemzett, nagy áteresztőképességet, spektrális hatékonyságot és gazdasági előnyöket biztosíthat a lefedettségi területen.
A vezeték nélküli mesh hálózat topológiája viszonylag állandó. Csak a kapcsolat hirtelen megszakadása vagy új csomópontok hozzáadása esetén indulhatnak be a hálózat szerkezetének megváltoztatásának folyamatai. A nagyszámú végfelhasználó által kialakított közlekedési útvonal ritkán változik. A mesh hálózati topológiában szinte minden forgalom egy átjárón keresztül van irányítva, vagy onnan származik, míg a vezeték nélküli ad-hoc hálózatokban a forgalom tetszőleges pár csomópont között folyik. [egy]
Ez a fajta topológia lehet decentralizált vagy központosított – a fő szerver hálózatban való jelenlététől függően [2] mindkét megközelítés viszonylag olcsó, megbízható és hibatűrő, hiszen mindegyik csomópont feladata, hogy csak a hálózatba továbbítsa a forgalmat. következő hálózati csomópont . Mindegyik eszköz egy útválasztó funkcióit látja el, hogy adatokat továbbítson a szomszédos csomópontoktól a távoli hálózat résztvevőihez , amihez egy ugrás nem elegendő. Az eredmény egy olyan hálózat, amely nagy távolságokat képes megtenni anélkül, hogy elveszítené stabilitását. A Mesh topológia megbízhatóságát az is biztosítja, hogy minden csomópont több szomszédhoz kapcsolódik. Ez azt jelenti, hogy amikor egy csomópont eszközhiba miatt vagy bármilyen más okból kiesik a topológiából, a szomszédai gyorsan átirányíthatják a forgalmat az útválasztási protokolljaik segítségével.
A mesh hálózatok sokféle alkalmazáshoz alkalmazhatók – harctéri megfigyelés, valós idejű versenyautó- telemetria , hálózatbeállítás zord környezetben stb. A feladattól függően a legmegfelelőbb módon testreszabhatja a hálószerkezet viselkedését. Ezt a rugalmasságot egy adott topológia nagyszámú különböző jellemzője és jellemzője biztosítja, amelyek tetszőleges módon kombinálhatók. Például a mesh hálózatok egyik leghasznosabb funkciója a VoIP megvalósítása mesh topológián keresztül QoS séma segítségével . Ez a megvalósítás lehetővé teszi a helyi telefonbeszélgetések fenntartását a hálózati erőforrások rovására. Az eszközök lehetnek helyhez kötöttek és mobilak is, ami szintén egyszerű telepítést és rugalmasságot biztosít egy adott feladat megoldásához.
Az elv nagyon hasonlít ahhoz, ahogy a csomagok a vezetékes hálózaton közlekednek – az adatok egyik eszközről a másikra jutnak, amíg a csomag el nem éri a kívánt célt. Ezt az egyes eszközökbe beépített dinamikus útválasztási algoritmusok biztosítják. Az ilyen dinamikus protokollok megvalósításához szükséges, hogy minden hálózati eszköz rendszeresen cseréljen útválasztási információkat egymással. Ezt követően minden csomópont meghatározza, hogy mit tegyen a kapott információval - vagy továbbítsa a csomagot a következő eszközre, vagy mentse el a protokoll szerint. Ezenkívül az útválasztási algoritmusoknak meg kell felelniük a legrövidebb útvonal követelményének – vagyis a legmegfelelőbb és leghatékonyabb útvonalat kell megépíteniük a célcsomóponthoz.
A ZigBee digitális rádiók be vannak építve néhány háztartási készülékbe, beleértve azokat is, amelyek akkumulátorral működnek. A ZigBee rádiómodulok véletlenszerűen vannak szervezve egy mesh hálózatba az AODV útválasztás segítségével; az adás és a vétel szinkronban van. Ez azt jelenti, hogy az energiatakarékosság érdekében a rádiók legtöbbször kikapcsolhatók.
2007 elején a Meraki elindította saját vezeték nélküli mini mesh router projektjét. [3] Ez a kialakítás egy példa egy vezeték nélküli mesh hálózatra, amelynek adatsebessége 50 Mbps. A Meraki 802.11 vezeték nélküli protokollját nagy távolságú adatátvitelre optimalizálták, és 250 méternél nagyobb távolságra is lefedettséget biztosít.
2019-ben a Xiaomi kiadta a Mi Mesh Routert, hogy bővítse a vezeték nélküli hálózat hatósugarát nagy irodákban és otthonokban. A rendszer 2 vagy több routerből áll, amelyek egymással együttműködve nagyobb területet biztosítanak.
Az egy Laptop Per Child laptopok vezeték nélküli mesh hálózatokat használnak, hogy lehetővé tegyék a diákok számára a fájlok megosztását és az internethez való csatlakozást akkor is, ha nincs a közelben fizikai kapcsolat, például kábelek, mobiltelefonok stb.
Katalónia egyik vidéki területén a guifi.net 2004-ben jött létre, válaszul a szélessávú internet elérhetetlenségére a régióban, mivel a helyi internetszolgáltatók gyakorlatilag nem nyújtottak ilyen típusú szolgáltatást. Ma több mint 30 000 csomópont van ebben a hálózatban, és a peer-to-peer megállapodásnak köszönhetően ez a hálózat nyitott, ingyenes és semleges marad, kiterjedt redundanciával.
Kommunikáció nagyvállalati környezetbenA palacknyak probléma megoldása. A nagyvállalati környezetekre tervezett vezeték nélküli hálózatoknak jelentős hátrányuk van - az úgynevezett "szűk keresztmetszet" hatás, amely nagyszámú hozzáférési pont használatakor figyelhető meg. Más szóval: nagy számú kapcsolat esetén a hálózati átviteli sebesség meredeken csökken. Ez a 802.11 hozzáférési pontok sajátosságaiból adódik , amelyek megosztott környezetet biztosítanak, ahol egy adott időpontban csak az egyikük tud adatot továbbítani.
Így egy hagyományos hálózatban minden kliens egyetlen hozzáférési ponthoz csatlakozik, amely hozzáféréssel rendelkezik az internethez. A mesh hálózatban bármely eszköz működhet útválasztóként és hozzáférési pontként is. Ez az elv lehetővé teszi, hogy az eszköz nagy terhelése mellett az adatokat a legközelebbi, kevésbé terhelt szomszédhoz irányítsák át.
Kommunikáció nyilvános rendezvényeken2006. június 3-án Cambridge-ben a hagyományos Strawberry Fair zenei fesztiválon egy mesh hálózatot használtak, hogy mobil élő televíziós, rádiós és internetes szolgáltatásokat indítsanak el körülbelül 80 000 ember számára. [négy]
HadviselésVezeték nélküli mesh hálózatokat használ az amerikai hadsereg a számítógépek – többnyire robusztus laptopok – összekapcsolására a helyszíni műveletek során.
EnergiaA végcsomópontokon elhelyezett árammérők közös információkat gyűjtenek, a mért értékeket továbbítják egyikről a másikra, majd végül a központi irodába az ügyfél számlázására. Egy ilyen szervezet szükségtelenné teszi az emberi munkaerő alkalmazását a műszerek leolvasásához, valamint a mérők csatlakoztatásához szükséges kábelek eltávolításához. [5]
Műholdas kapcsolatAz Iridium csillagkép 66 műholdja egyetlen mesh hálózatként működik, vezeték nélküli kapcsolattal a szomszédos műholdak között. A két műholdas telefon közötti hívás mesh hálózaton keresztül továbbítható az egyik műholdról a másikra egy "konstelláción belül", anélkül, hogy kapcsolatba kellene lépnie a Föld kommunikációs állomásaival. Ez rövidebb jelutakat biztosít, csökkenti a beszélgetési késleltetést, és azt is lehetővé teszi, hogy a konstelláció sokkal kevesebb műhold földi állomás használatával működjön, mint amennyi 66 hagyományos kommunikációs műholdhoz szükséges lenne.
| Hálózati topológiák | |
|---|---|