В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Частичносвязная ячеистая сеть
В глобальных сетях связи (ГлС) эта топология рассматривалась как частичносвязная ЯчС, узлы которой располагаются в вершинах однородных симплексов n-го порядка, где n > 2, играющих роль ячеек и формирующих сеть путем отображения симплекса через боковые грани [5]. Так, при квадратной ячейке (n = 4) формировалась ячеистая сеть, используемая в телефонных сетях (рис. 5а).
Именно mesh-сети такого типа фигурируют как беспроводные ЛС (или радио-ЛС – WLAN, рис. 5б [4]). Характерно то, что все mesh-узлы (будучи одноранговыми) используют между собой BT-связь, как между транспондерами ("синие молнии" на рис. 5б), то есть в "горизонтальной плоскости" этой одноранговости (передачи Up и Down здесь отсутствуют). Те же узлы, которые используют AT-связь ("красные молнии" на рис. 5б), играют роль хабов, связанных со станциями STA в рамках топологии "звезда", то есть в "вертикальной плоскости", что допускает передачи Up и Down. Эта специфика отражается и на используемом оборудовании: для излучения "синих молний" используются антенны с круговой диаграммой направленности, а для "красных молний" – антенны с вертикально вытянутой диаграммой направленности [4].
Матричные сети
Другой тип сетей класса частично-связных ЯчС рассматривается в ряде работ как класс матричных сетей. Эти сети, даже будучи в рамках одного класса, могут фактически иметь разные топологии.
Ряд авторов (см. [4]), выделяют три категории таких сетей: регулярную матрицу (рис. 6а), регулярную, но возмущенную матрицу (рис. 6б) и случайно распределенную (топологически) матрицу, как предельный вариант возмущенной матрицы (рис. 6в), но при этом матрицы сохраняют характер своих связей.
Третьи же рассматривают регулярную матрицу как регулярную сетку (regular grid), или просто сетку (grid) (рис. 7). Эта топология, по сути, та же, что и на рис. 5а, и так же может быть построена по схеме отображения регулярного симплекса.
Графы объединенного канала
При функционировании mesh-сетей реализуются два типа взаимодействия:
При реализации взаимодействия типа BT используется связь "точка-точка", если топология в "горизонтальной плоскости" – полносвязная ЯчС (см. рис. 4), а все mesh-узлы – ее терминальные точки, то есть достижимы за один шаг.
Если эта сеть непол-носвязная ЯчС, то используют маршрутизацию, когда нужный узел не может быть достигнут за один шаг, но при этом есть маршрут (в подсети, связывающей mesh-узлы), ведущий к нужному узлу сети. Эта подсеть не обязательно должна быть замкнутой, как mesh-WLAN-A на рис. 2 или 3. Это может быть сегмент, состоящий из нескольких узлов, представленных так называемым объединенным канальным графом (UCG), его примеры см. на рис. 8 [3].
Любой узел MP может иметь один или несколько логических радиоинтерфейсов, причем:
Автоматическое восстановление нарушенной связи
Mesh-сети имеют резервные связи/маршруты, что дает им возможность автоматически восстанавливать прерванную (в результате нарушения на одном из ее сегментов) связь. Схема такого восстановления показана на рис. 9. При нарушении связи на сегменте BE маршрута ABE (показан пунктиром) происходит автоматическое изменение маршрута на ADE (показан сплошной линией), и связь восстанавливается.
Протоколы
Для mesh-сетей было разработано достаточно много протоколов, но только некоторые из них были доработаны до уровня, требуемого при практическом управлении сетью.
Временный стандарт ITU-T 802.11s определяет один обязательный протокол маршрутизации (HWMP) и одну метрику – airtime (время передачи по WM). Однако отметим, что:
Протокол HWMP
Протокол HWMP – гибридный протокол (маршрутизации) беспроводных mesh-сетей. Он гибридный в том, что объединяет два режима векторной маршрутизации:
Задача маршрутизации сводится к процедуре нахождения кратчайшего пути на графе путем анализа и оптимизации вектора расстояния. При динамической маршрутизации потока пакетов между станциями STA выбор маршрута зависит от алгоритма, используемой метрики и поддержки режимов уникастинга и/или мультикастинга.
Динамический (а не статический) характер маршрутизации позволяет гибко реагировать на изменение состояния отдельных узлов на маршруте и изменять его (даже если он был предварительно выбран, например, алгоритмом нахождения кратчайшего пути в момент, когда все каналы находились в рабочем состоянии), если в момент передачи изменится состояние узлов или каналов.
В результате форвардинг данных от узла X к узлу Y может быть представлен следующей последовательностью действий:
Предполагается, что последующее развитие стандарта 802.11s даст возможность выбора маршрутов на основе других широко используемых метрик.
Дополнительные сведения о mesh-сетях стандарта IEEE 802.11s и используемых в них методах маршрутизации можно найти в работах [6, 7].
Итак, технически создать надежную самовосстанавливающуюся сеть вещания можно, используя mesh-сети MWLAN стандарта IEEE 802.11s. Более того, теория и практика показывают, что эти сети легко масштабируются и могут включать миллионы абонентов.
Сети Wi-Fi можно рассматривать как малобюджетную альтернативу волоконно-оптическим сетям FTTH/FTTB (волокно в дом/волокно к зданию). Эти сети, учитывая прогресс в создании дешевых портативных радиопередатчиков, серверов, коммутаторов, маршрутизаторов и т.д., стали доступны для всех.
Технология Wi-Fi привлекла серьезных игроков как со стороны операторов, так и разработчиков оборудования. Краткий обзор успехов таких компаний, как Cisco, Nortel, Microsoft, Tropos Networks, Proxim, можно найти в работе [1].
Первую попытку создания отечественной сети Wi-Fi в 2006 г. предприняла компания "Голден телеком". В 2007 г. ее сеть (Golden Wi-Fi) даже была признана крупнейшей Wi-Fi-сетью в мире. Однако уже через год (в силу разных причин) развитие этого проекта для индивидуальных пользователей было прекращено. Компания теперь устанавливает hot spot только в общественных местах: в кафе, аэропортах и т.д.
Получил успешное развитие ряд зарубежных проектов муниципальных сетей. Например, в городке Маунтин-Вью (США) – штаб-квартире Google. Эта компания успешно развернула на площади 7,25 км2 сеть MWLAN с плотностью станций порядка 200 на 1 км2. Несмотря на солидность спонсора, проект является малобюджетным и полноценно функционирует.
Возможно, "свет в конце туннеля" появится и в нашей стране. Так, компания "Комстар-ОТС" объявила о создании и подключении клиентов к сети Wi-Fi FON. Сообщается, что число клиентов в Москве уже больше 5 тыс., а во всем мире – около миллиона.
Компания "На-текс", в свою очередь, сообщила о выпуске оборудования Nateks-Multilink L (версия mesh) 4.1, которое может быть использовано для построения сетей MWLAN IEEE 802.11s.
Муниципалитеты ряда стран строят вещательные сети не только для обеспечения жителей недорогими услугами связи, но и для обеспечения коллективной безопасности, используя их как инструмент быстрого и всеобщего информирования населения при возникновении чрезвычайных ситуаций и для других общественных нужд
Лидируют в строительстве таких сетей США, где после трагических событий 11 сентября 2001 г. собственные беспроводные Wi-Fi- и WiMAX-сети строили около 500 муниципальных образований. Освещением данных проектов занимается портал MuniWireless [8].
Другим важным приложением Wi-Fi-сетей является их использование среди спасателей и других формирований МЧС. Эти сети позволят значительно улучшить уровень управления и помочь в предотвращении и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Существенный эффект от их использования можно получить и в решении задач управления войсками, учитывая низкий уровень обеспечения техникой связи в нашей армии.
Литература
5. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – 2-е изд. испр. – М.: Радио и связь, 2003.
6. Вишневский В. и др. Mesh-сети стандарта IEEE 802.11s. Технологии и реализация // Первая миля. – 2008. – № 2–3. – С. 26–31.
7. Вишневский В. и др. Mesh-сети стандарта IEEE 802.11s. Протоколы маршрутизации // Первая миля. – 2009. – № 1. – С. 16–21.
8. http://www.muniwireless.com/
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #4, 2010
Посещений: 6576
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
