Mesh topologie ( mesh-network ) - síťová topologie počítačové sítě , postavená na principu buněk, ve kterých jsou síťové pracovní stanice vzájemně propojeny a jsou schopny převzít roli switche pro ostatní účastníky. Tato síťová organizace je poměrně komplikovaná na nastavení, nicméně s takovou topologií je realizována vysoká odolnost proti chybám . Uzly jsou zpravidla propojeny na principu jedna ku jedné. Velké množství spojení tedy poskytuje široký výběr dopravních tras v rámci sítě – výpadek jednoho spojení tedy nenaruší fungování sítě jako celku.
Topologie sítě je grafová konfigurace, jejíž vrcholy odpovídají koncovým uzlům sítě (počítače) a komunikačnímu zařízení (routery) a okrajům - fyzickým nebo informačním vazbám mezi vrcholy.
Topologie sítě může být:
Síť bezdrátových zařízení fungujících na principech mesh topologie se nazývá bezdrátová mesh síť .
Mesh sítě byly původně vyvinuty pro vojenské účely a jsou typicky bezdrátové. V poslední době se snížila velikost zařízení, náklady i jejich spotřeba energie a bylo možné přidat několik rádiových modulů do jednoho uzlu. Díky tomu byla každá buňka schopna současně vykonávat několik užitečných funkcí, jako je klientský přístup, skenování potřebné pro vysokorychlostní přenosy v mobilních aplikacích a další.
Pro vývoj tohoto typu sítě je užitečná znalost metod teorie her , která pomáhá analyzovat alokaci zdrojů a strategie budování tras v topologii sítě.
Uzly prvních bezdrátových mesh sítí byla zařízení schopná pracovat pouze v poloduplexním režimu .
Později, s vývojem rádiových modulů, se stalo přirozeným přijímat a vysílat současně na různých frekvencích nebo kanálech CDMA, což dramaticky posunulo vývoj sítí s topologií mesh.
Bezdrátové sítě typu mesh jsou prvním krokem k nákladově efektivním a dynamickým vysokokapacitním sítím. Takovou topologií je ve skutečnosti síť směrovačů , bez drátů mezi uzly. Bezdrátová síť typu mesh je postavena na rádiových zařízeních typu Peer , která nevyžadují kabelové připojení požadované pro tradiční bezdrátové přístupové body . Topologie sítě vám umožňuje přenášet data na velké vzdálenosti rozdělením dlouhé trasy na řadu krátkých přechodů mezi uzly – skoky/hopy . Mezilehlé uzly signál nejen zesilují, ale také jej společně přenášejí z bodu A do bodu B – přeposílání na základě jejich znalosti sítě jako celku. Jinými slovy, každý uzel provádí směrování . Taková architektura, pokud je pečlivě navržena a analyzována, může poskytnout vysokou propustnost, spektrální účinnost a ekonomické výhody v oblasti pokrytí.
Topologie bezdrátové mesh sítě je relativně konstantní. Pouze v případech náhlého odpojení nebo přidání nových uzlů lze zahájit procesy změny struktury sítě. Dopravní trasa, kterou tvoří velké množství koncových uživatelů, se mění jen zřídka. Téměř veškerý provoz v topologii mesh sítě je buď směrován přes bránu nebo z ní pochází, zatímco v bezdrátových sítích ad-hoc provoz proudí mezi libovolným párem uzlů. [jeden]
Tento typ topologie může být decentralizovaný nebo centralizovaný – v závislosti na přítomnosti hlavního serveru v síti [2] jsou oba přístupy relativně levné, spolehlivé a odolné proti chybám, protože úkolem každého uzlu je přenášet provoz pouze na další síťový uzel . Každé zařízení plní funkce routeru pro přenos dat ze sousedních uzlů ke vzdáleným účastníkům sítě , k dosažení čehož jeden skok nestačí. Výsledkem je síť schopná pokrýt obrovské vzdálenosti bez ztráty stability. Spolehlivost topologie Mesh je zajištěna také tím, že každý uzel je připojen k několika sousedům. To znamená, že když uzel vypadne z topologie kvůli selhání zařízení nebo z jakéhokoli jiného důvodu, jeho sousedé budou moci rychle přesměrovat provoz pomocí svých směrovacích protokolů.
Síťové sítě lze použít pro širokou škálu aplikací - sledování bojiště, telemetrie závodních vozů v reálném čase , nastavení sítě v drsných prostředích atd. V závislosti na úloze můžete přizpůsobit chování struktury sítě tím nejvhodnějším způsobem. Takovou flexibilitu poskytuje velké množství různých vlastností a vlastností dané topologie, které lze libovolně kombinovat. Například jednou z nejužitečnějších funkcí mesh sítě je schopnost implementovat VoIP přes mesh topologii pomocí schématu QoS . Tato implementace umožňuje udržovat místní telefonní hovory na úkor síťových zdrojů. Zařízení mohou být jak stacionární, tak mobilní, což opět poskytuje snadné nasazení a flexibilitu pro řešení konkrétního úkolu.
Princip je podobný způsobu, jakým pakety cestují po drátové síti – data putují z jednoho zařízení do druhého, dokud paket nedosáhne zamýšleného cíle. To je zajištěno dynamickými směrovacími algoritmy zabudovanými do každého zařízení. Pro implementaci takových dynamických protokolů je nutné, aby si všechna síťová zařízení pravidelně vyměňovala informace o směrování mezi sebou. Poté každý uzel určí, co má s přijatou informací udělat – buď přenese paket na další zařízení, nebo jej uloží podle protokolu. Kromě toho musí směrovací algoritmy splňovat požadavek na nejkratší trasu – to znamená vybudovat nejvhodnější a nejefektivnější cestu k cílovému uzlu.
Digitální rádia ZigBee jsou zabudována do některých domácích spotřebičů, včetně těch, které fungují na baterie. Rádiové moduly ZigBee jsou náhodně organizovány do mesh sítě pomocí AODV směrování; vysílání a příjem jsou synchronizovány. To znamená, že rádia lze většinu času vypnout, aby se šetřila energie.
Na začátku roku 2007 Meraki spustila svůj vlastní projekt bezdrátového mini-mesh routeru. [3] Tento návrh je příkladem bezdrátové sítě typu mesh s udávanou datovou rychlostí 50 Mbps. Bezdrátový protokol 802.11 společnosti Meraki byl optimalizován pro přenos dat na velké vzdálenosti a poskytuje pokrytí na vzdálenosti více než 250 metrů.
V roce 2019 vydala společnost Xiaomi Mi Mesh Router, aby rozšířila dosah bezdrátové sítě ve velkých kancelářích a domácnostech. Systém je sada 2 nebo více routerů, které vzájemně spolupracují a zajišťují pokrytí větší oblasti.
Notebooky One Laptop Per Child využívají bezdrátové mesh sítě, které studentům umožňují sdílet soubory a připojit se k internetu , i když v blízkosti není žádné fyzické připojení, jako jsou kabely, mobilní telefony atd.
Ve venkovské oblasti Katalánska byl guifi.net vyvinut v roce 2004 jako reakce na nedostupnost širokopásmového internetu v regionu kvůli skutečnosti, že místní poskytovatelé internetu tento typ služby prakticky neposkytovali. Dnes je v této síti více než 30 000 uzlů a díky dohodě peer to peer zůstává tato síť otevřená, volná a neutrální s rozsáhlou redundancí.
Komunikace v prostředí velkých podnikůŘešení problému s hrdlem láhve. Bezdrátové sítě určené pro velká firemní prostředí mají značnou nevýhodu – tzv. efekt „úzkého hrdla“, který lze pozorovat při použití velkého množství přístupových bodů. Jinými slovy: při velkém počtu připojení dochází k prudkému poklesu propustnosti sítě. To je způsobeno zvláštnostmi přístupových bodů 802.11 , které poskytují sdílené prostředí, kde v daný čas může přenášet data pouze jeden z nich.
V tradiční síti se tedy všichni klienti připojují k jedinému přístupovému bodu, který má přístup k internetu. V mesh síti může jakékoli zařízení fungovat jako router i jako přístupový bod. Tento princip umožňuje při velkém zatížení zařízení přesměrovat data k nejbližšímu, méně vytíženému sousedovi.
Komunikace na veřejných akcích3. června 2006 byla v Cambridge na tradičním hudebním festivalu Strawberry Fair použita síťová síť ke spuštění mobilní živé televize, rádia a internetu pro přibližně 80 000 lidí. [čtyři]
VálčeníBezdrátové sítě typu mesh nyní používá americká armáda k propojení počítačů – většinou odolných notebooků – v operacích v terénu.
EnergieElektroměry instalované na koncových uzlech sbírají společné informace, přenášejí naměřené hodnoty z jednoho do druhého a případně do centrály k vyúčtování klientovi. Taková organizace eliminuje potřebu používat lidskou práci k měření přístrojů a zbavit se kabelů pro připojení měřičů. [5]
Satelitní připojení66 satelitů souhvězdí Iridium funguje jako jediná mesh síť s bezdrátovým spojením mezi sousedními satelity. Hovor mezi dvěma satelitními telefony je přenášen přes síťovou síť z jednoho satelitu na druhý v rámci „souhvězdí“ bez nutnosti interakce s komunikačními stanicemi na Zemi. To poskytuje kratší signálové cesty, snižuje latenci hovoru a také umožňuje konstelaci pracovat s použitím mnohem menšího počtu satelitních pozemských stanic, než by bylo potřeba pro 66 tradičních komunikačních satelitů.
| Síťové topologie | |
|---|---|