Технология и продукты WiFi Mesh (EasyMesh)

Обзор технологии Mesh

1.1. Что такое Mesh

Беспроводная ячеистая сеть WiFi Mesh (wireless mesh network), также известная как «многошаговая» сеть, представляет собой новое решение для беспроводной сети, разработанное на основе технологии WiFi. В отличие от традиционной сети WiFi, WiFi Mesh — это сетевая технология, основанная на многошаговой маршрутизации и одноранговой сети, представляющая собой новую сетевую структуру.

По сравнению с традиционными беспроводными сетями, дальность передачи и мобильность WiFi Mesh сети значительно возрастут, особенно с учетом совместимости с WiFi. Таким образом, WiFi Mesh сеть очень полезна для увеличения дальности передачи и мобильности беспроводных сетей, расширения сферы применения беспроводных сетей и обладает интеллектуальными функциями, такими как самоорганизация сети, автоматическое восстановление и роуминг.

1.2. Зачем использовать технологию Mesh

В традиционной беспроводной сети внутренняя сеть построена на технологии WiFi. Терминал подключается к сети через WiFi. Порт подключения на устройстве — Ethernet или оптический порт. При развертывании сети, как только определена длина проводного соединения, местоположение устройства WiFi также фиксируется. Если вы хотите изменить местоположение WiFi, необходимо скорректировать соответствующую проводную сеть, что является более сложной операцией и требует больших затрат времени и расходов на кабели.

Таким образом, традиционный метод построения WiFi имеет такие недостатки, как высокая стоимость, низкая гибкость, сложность эксплуатации и т.д. Он не подходит для построения онлайн-сервисов в сценариях, где требуется высокое качество и эстетика беспроводной связи, минимальные затраты на обслуживание и слабая проводная сеть. Для сети Mesh достаточно установить соответствующие подузлы, без изменения проводной сети, что очень удобно и быстро при развертывании сети.

1.3. Каковы преимущества Mesh-сети по сравнению с традиционной WiFi-сетью?

По сравнению с традиционной сетью WiFi, масштабируемость и мобильность WiFi Mesh сети значительно улучшены. Ее характеристики самоорганизации, самоуправления, бесшовного роуминга обеспечивают следующие значительные преимущества:

Простое и быстрое развертывание сети: Установка сети Mesh очень удобна и проста. Подключите главное устройство (контроллер) к Интернету, разместите в зоне, где требуется онлайн-сервис, маршрутизирующий агент, и завершите настройку сети, что экономит время и удобно. При традиционном способе между каждым узлом требуются проводные соединения, что является сложной и трудоемкой операцией.

Динамическое изменение топологии сети: Когда в какой-либо области необходимо добавить или удалить сетевые узлы, достаточно добавить или удалить соответствующие узлы через самоорганизующиеся узлы сети. Добавление или удаление узлов в традиционных сетях требует изменения физической проводки, что требует больших затрат времени и материальных ресурсов.

Гибкость и отказоустойчивость: При выходе из строя узла в регионе Mesh-сеть автоматически перестраивает структуру сети, чтобы обеспечить нормальную работу сети, без необходимости поиска неисправностей, избегая ситуации, когда отказ одного узла приводит к перегрузке сети в одном или нескольких регионах.

Подходящие сценарии и экономическая эффективность: Сеть Mesh в основном подходит для текущих сценариев традиционных сетей. Кроме того, Mesh-сеть имеет очевидные преимущества в сценариях, требующих меньшего количества проводки, большего количества сетевых узлов и более низких затрат.

Mesh-продукты C-Data

2.1 Введение в модель Mesh-продукта C-Data

C-Data, как профессиональный поставщик продуктов для сетей доступа, предлагает разнообразные решения для построения сетей. В обширной линейке продуктов некоторые устройства C-DataONU оптический сетевой терминали маршрутизаторы дочерней компании Ceres уже поддерживают технологию Mesh, например, ONU FD604GW-DX, маршрутизаторы WR625G, WR535 и т.д.

2.2 Особенности Mesh-продукта C-Data

2.2.1 Способ построения MESH-сети

Режим 1: контроллер

Как показано на схеме, agent1, agent2 и контроллер образуют ячеистую сеть WiFi Mesh, в которой agent1 и agent2 являются дочерними узлами сети, а контроллер — главным узлом и родительским узлом для agent1 и agent2. Другие оконечные устройства, например ПК, могут получать онлайн-услуги через WiFi-подключение к agent1, agent2, контроллеру.

Режим 2: контроллер

Как показано на рисунке выше, контроллер, agent1, agent2, agent3 и agent4 образуют ячеистую сеть WiFi Mesh. Где agent4 и agent3 являются внешними дочерними узлами, их родительские узлы — agent1 и agent2 соответственно. Agent1 и agent2 — внутренние дочерние узлы, которые имеют общий родительский узел — контроллер.

2.2.2 Настройка сети MESH

Ограничения сети MESH:

(1) Сеть WIFI MESH имеет только один контроллер и может иметь несколько агентов.

(2) Каждый узел (контроллер и агент) разрешает WiFi-подключения, например, телефона и ПК.

(3) Каждому узлу-агенту разрешен только один родительский узел.

2.2.3 Характеристики и функции MESH

a. Самоадаптация ролей

Устройства ONU имеют четыре атрибута ролей:

(1) Работа в режиме контроллера в качестве главного узла

(2) Работа в режиме агента в качестве дочернего узла

(3) Работа в автоматическом режиме: может выполнять роль как агента, так и контроллера. Когда устройство подключено к Интернету, оно выполняет роль контроллера. В противном случае — роль агента.

(4) Работа в режиме отключения: выключение функции EasyMesh

b. Гибкое построение сети

(1) Парное подключение

Один контроллер и один агент: после включения питания двух устройств нажмите кнопку WPS на каждом из них в течение двух минут, и устройства автоматически начнут создание сети. После успешного подключения сети устройства включают автоматическое сетевое соединение после сбоя питания без необходимости повторного нажатия кнопки.

(2) Переключение сети

Имеется три устройства: controller1, controller2 и agent1, причем controller1 и agent1 уже успешно объединены в сеть. Если вы хотите переключить сеть agent1 на controller2, сбросьте конфигурацию сети через веб-интерфейс, нажмите кнопку WPS для объединения в сеть agent1 и controller2 соответственно.

(3) Расширение сети

Имеется три устройства: controller1, agent1 и agent2. controller1 и agent1 уже успешно объединены в сеть. Agent2 находится слишком далеко от контроллера. Если вы хотите подключить его к ячеистой сети через agent1, нажмите кнопку WPS на agent1 и agent2 соответственно, чтобы подключиться к групповой сети.

c. Синхронизация конфигурации

С помощью сообщений протокола IEEE1905 конфигурационная информация SSID контроллера синхронизируется с агентом доступа.

(1) Узел-агент отправляет сообщение autoconfig-search для поиска контроллера

(2) После получения сообщения узел-контроллер отвечает сообщением autoconfig-response и возвращает

(3) Узел-агент отправляет сообщение autoconfig WSC M1 и сообщает о наборе поддерживаемых возможностей

(4) При получении сообщения узел-контроллер отвечает сообщением autoconfig WSC M2 и отправляет конфигурацию соответствующей возможности.

d. Самовосстановление сети

Как показано на рисунке выше, есть три устройства: controller1, agent1 и agent2. Agent2 образует MESH-сеть, используя Agent1 и Controller. Когда agent1 выключается, agent2 отключается от MESH-сети. В этот момент agent2 повторно запускает сканирование (сначала сканирует три раза на текущем канале, а затем выполняет глобальное сканирование, если не найден), пытаясь инициировать соединение с найденным узлом.

e. Топологические данные

(1) Устройство периодически отправляет Topology Discovery, это сообщение отправляется только соседу и не пересылается дальше

(2) Отправка Topology при обнаружении узлом изменения топологии (новое соединение/подъем, ассоциация/деассоциация STA)

Уведомление, это сообщение будет ретранслироваться и доводиться до других узлов

(3) Устройство активно отправляет сообщение Topology Query указанному узлу, юникаст

(4) Устройство отвечает сообщением Topology response, юникаст

f. Роуминг

Роуминг — это технология, при которой клиенты автоматически подключаются к точке доступа с лучшим уровнем сигнала при перемещении между зонами покрытия разных AP с одинаковым SSID (именем беспроводной сети) в MESH-сети.

Предварительное условие:

(1) Пороговое значение по умолчанию для роуминга от контроллера к агенту равно 20. Роуминг происходит, когда rssi<(20-90)

(2) Пороговое значение по умолчанию для инициирования роуминга со стороны агента равно 40. Роуминг происходит, когда rssi<(40-90)

Перемещение:

При срабатывании условия роуминга узел, к которому подключено оконечное устройство, отключает устройство через черный список, тем самым подключая его к другому узлу.

Ожидания от технологии Mesh в будущем

Mesh играет важную роль во взаимосвязи устройств в условиях тенденций облачного управления, взаимосвязи всего и Интернета вещей. Будь то большие или малые объекты, Mesh-сеть предпочтительна во всех областях благодаря простоте и скорости развертывания, возможности динамического изменения топологии сети, чрезвычайно низкой стоимости строительства и короткому циклу строительства, экономии человеческих ресурсов, гибкости и отказоустойчивости. Технология Mesh будет продолжать совершенствоваться и становиться более интеллектуальной для охвата большего количества сценариев.

Заключительные замечания

С быстрым развитием сетей к их стоимости, сложности и удобству обслуживания предъявляются все более строгие требования в различных областях. Эти требования постоянно побуждают существующие сети к оптимизации или обновлению и созданию новых сетевых решений. Mesh-сеть в настоящее время является конкурентоспособным способом построения сетей. C-Data, как профессиональный поставщик продуктов для сетей доступа, будет применять новейшие сетевые технологии. Наши Mesh-продукты — это домашние ONU, маршрутизаторы; ONU Mesh могут быть объединены с маршрутизатором Mesh, что обеспечивает высокую производительность. Благодарим вас за выбор устройств с поддержкой Mesh от C-Data и обсуждение с нами технологии Mesh.