Беспроводные ячеистые сети могут легко, эффективно и без проводов соединять большие территории с использованием недорогих существующих технологий. В беспроводной ячеистой сети сетевое соединение распределено между десятками или даже сотнями беспроводных ячеистых узлов, которые «разговаривают» друг с другом, чтобы совместно использовать сетевое соединение на большой территории.
Традиционный сетевой маршрутизатор служит концентратором для устройств, подключенных к его сети. Большинство традиционных «беспроводных» точек доступа по-прежнему должны быть подключены к Интернету для передачи сигнала. Для больших беспроводных сетей кабели Ethernet необходимо прокладывать под потолком и стенами, а также в общественных местах.
В беспроводной ячеистой сети только один узел должен иметь подключение к Интернету. Каждый узел, добавленный в сеть, использует беспроводное соединение со всеми другими узлами поблизости, используя один из нескольких протоколов. Чем больше узлов, тем дальше распространяется соединение, создавая беспроводное «облако связи», которое может обслуживать большой офис или многомиллионный город.
Если вам нужно обеспечить доступ в Интернет только для небольшой области, вы вряд ли увидите большую разницу между одним узлом ячеистой сети и традиционным беспроводным маршрутизатором. Однако для больших сетей ячеистые сети имеют несколько преимуществ:
Беспроводные ячеистые сети имеют следующие преимущества:
Использование меньшего количества проводов означает меньшие затраты на создание большой сети.
- Чем больше узлов вы устанавливаете, тем больше и быстрее становится ваша беспроводная сеть.
- Они полагаются на те же стандарты беспроводной связи, которые уже существуют для большинства беспроводных сетей.
- Они удобны там, где отсутствует подключение к стене Ethernet, в том числе на открытых площадках и в местах, где традиционная инфраструктура не работает, например, в районах, пострадавших от стихийных бедствий или военных конфликтов.
- Они полезны для сетевых конфигураций вне прямой видимости (NLoS), где беспроводные сигналы периодически блокируются. Например, в парке развлечений колесо обозрения может иногда блокировать сигнал от беспроводной точки доступа. Если вокруг есть десятки или сотни других узлов, ячеистая сеть подстроится, чтобы найти четкий сигнал.
- Mesh-сети «самоконфигурируются»; сеть автоматически включает новый узел в существующую структуру без каких-либо настроек администратором сети.
- Mesh-сети являются «самовосстанавливающимися», поскольку сеть автоматически находит самые быстрые и надежные пути для отправки данных, даже если узлы заблокированы или теряют сигнал.
- Конфигурации беспроводной сети позволяют локальным сетям работать быстрее, поскольку локальные пакеты не должны возвращаться на центральный сервер.
- Узлы беспроводной сети легко устанавливаются и удаляются, что делает сеть чрезвычайно адаптируемой и расширяемой при необходимости большего или меньшего покрытия.
В этой статье мы объясним, как работают беспроводные ячеистые сети, как они расширяют доступ к сети для самых разных отраслей и как они могут воплотить в жизнь нашу мечту о бесшовном подключенном мире.
Интернет: оригинальная ячеистая сеть
Интернет - крупнейшая в мире ячеистая сеть. Информация перемещается по Интернету, автоматически перебрасываясь от одного маршрутизатора к другому, пока не достигнет пункта назначения. Интернет часто изображают как «облако» или «паутину» связи из-за миллиардов потенциальных путей, по которым могут перемещаться данные.
Технология беспроводной сети
На приведенном ниже рисунке показано, как работает беспроводная ячеистая сеть при совместном использовании подключения к Интернету через локальную сеть (LAN). Как видите, только один узел в беспроводной ячеистой сети должен быть напрямую подключен к Интернету. Этот проводной узел использует беспроводное подключение к Интернету для ближайшего кластера узлов, которые затем делят его со своим ближайшим кластером узлов и так далее.
Это означает, что каждому отдельному узлу требуется только источник питания, такой как традиционные вилки переменного тока, батареи или солнечные панели, если он находится на открытом воздухе. Наружные узлы заключены во всепогодные защитные экраны и могут быть установлены в любом месте, включая телефонные столбы, крыши и т. д.
Беспроводные ячеистые сети эффективны для совместного использования интернет-соединения, поскольку чем больше узлов установлено, тем дальше может распространяться сигнал. И чем больше у вас узлов, тем сильнее и быстрее становится интернет-соединение для пользователя.
Как интернет-соединение становится сильнее и быстрее?
- Расстояние играет огромную роль в мощности беспроводного сигнала. Если вы уменьшите расстояние между компьютером и ближайшим беспроводным узлом в два раза, мощность сигнала возрастет в четыре раза.
- Узлы также могут обеспечивать подключение к Интернету проводных устройств в сети, таких как телефоны VoIP, видеокамеры, серверы и настольные рабочие станции, используя традиционные кабели Ethernet. Большинство узлов имеют по крайней мере один порт Ethernet, и благодаря технологиипитание через Ethernet (PoE) узел может обеспечивать питание автономных устройств, таких как камеры наблюдения, без необходимости подключения к сети. камеру в электрическую розетку.
Теперь давайте рассмотрим некоторые реальные и потенциальные области применения беспроводных ячеистых сетей.
Транспортные узлы
Даже в беспроводной ячеистой локальной сети наступает момент, когда информация должна вернуться к точке доступа, чтобы достичь более широкого Интернета. Возврат этой информации к точке доступа называетсяbackhaul Небольшие беспроводные ячеистые сети поддерживают транзит без необходимости специальных конфигураций. В более крупных ячеистых сетях, таких как сети городов или крупных компаний, определенные узлы должны быть выделены в качестве транзитных узлов. Другие узлы отправляют всю исходящую информацию прямо на один из транзитных узлов, который будет отправлять ее на проводную точку доступа без лишних переходов.
Приложения для беспроводных ячеистых сетей
Города и муниципалитеты: с помощью беспроводных ячеистых сетей города могут соединять граждан и государственные службы через широко распространенное высокоскоростное беспроводное соединение.
Все большее число городских районов устанавливают общественные точки доступа Wi-Fi. Ячеистые сети позволяют городам недорого и просто связывать все эти точки доступа вместе, чтобы охватить весь муниципалитет. Муниципальные сети не всегда создаются и поддерживаются самими городами или сообществами. Некоторые из них представляют собой специальные сети, созданные местными жителями. Другие начинают работу при финансировании некоммерческих или государственных проектов. Государственный департамент США профинансировал ячеистые сети в некоторых зарубежных странах, чтобы предложить диссидентам способ общаться без надзора со стороны их собственного правительства.
Некоторые преимущества открытых муниципальных ячеистых WiFi-сетей:
- Пассажиры могут проверить свою электронную почту в поезде, в парке или в ресторане.
- Коммунальные службы могут контролировать диагностику электро- и водоснабжения города, устанавливая беспроводные узлы в очистных сооружениях, канализации и генераторах. Для прокладки кабелей не нужно копать траншеи.
- Работники службы общественной безопасности и экстренных служб могут получить доступ к защищенным виртуальным сетям в рамках более крупной сети, чтобы держать линии связи открытыми, даже когда обычный телефон или сотовая связь недоступны. С сетевыми узлами, установленными на уличных фонарях и светофорах, полиция и пожарные могут оставаться подключенными к сети даже во время движения.
MuniNetworks.org, проект некоммерческого Института местной самообеспеченности, поддерживает карту, показывающую сотни сообществ в Соединенных Штатах с муниципальными сетями, многие из которых используют ячеистые сети для распространения широкополосного доступа. Муниципальные ячеистые сети доступны не только в США, они становятся популярными по всему миру в таких местах, как Берлин, Сингапур, Буэнос-Айрес и Мельбурн.
Mesh-сети даже приходят в районы по корпоративным каналам. Гигант розничной торговли Amazon использует свои умные домашние устройства под брендом Ring для создания ячеистых сетей между соседними домами. Объявленный в 2019 году сервис Amazon Sidewalk стал активным летом 2021 года. Заявленное намерение Amazon в отношении сервиса состоит в том, чтобы поддерживать устройства умного дома клиентов, и, в отличие от муниципальных сетей Wi-Fi, ячеистая сеть Amazon Sidewalk использует для связи спектр 900 МГц.
Однако не все муниципальные беспроводные сети используют ячеистую технологию. Некоторые используют технологию под названием WiMAX, которая позволяет передавать сигналы на большие расстояния с помощью мощных микроволновых передач. Другие муниципальные сети используют комбинацию ячеистой сети, WiMAX и других.
Развивающиеся страны: Беспроводные ячеистые сети полезны в странах, где нет широко распространенной проводной инфраструктуры, такой как телефонная связь или даже электричество. Узлы на солнечных батареях могут быть подключены к одному сотовому или спутниковому интернет-соединению, что позволит поддерживать онлайн всю деревню.
Отдаленные места, труднопроходимая местность: Даже в развитых странах есть труднодоступные места, слишком удаленные от сети для традиционных провайдеров высокоскоростного интернета. Для этих областей рассматриваются беспроводные ячеистые сети. Ряд узлов будет установлен от ближайшей доступной проводной точки доступа до труднодоступной зоны.
Образование: Многие колледжи, университеты и средние школы переводят все свои кампусы на беспроводные ячеистые сети. Это решение избавляет от необходимости прокладывать кабели в старых зданиях и в кампусах. Благодаря десяткам удобно расположенных внутренних и наружных узлов каждый будет постоянно на связи.
Сети Mesh также способны удовлетворить потребности студентов в высокой пропускной способности, которым необходимо загружать большие файлы.
Школы также могут подключить все свои системы общественной безопасности к своей сети, контролируя камеры видеонаблюдения и поддерживая постоянную связь всего персонала в чрезвычайных ситуациях.
Здравоохранение: Многие больницы разбросаны по группам плотно застроенных зданий, которые не были построены с учетом компьютерных сетей. Узлы беспроводной сети могут проникать из-за угла и посылать сигналы на короткие расстояния через толстое стекло и другие материалы, чтобы обеспечить доступ в каждую операционную, лабораторию и офис.
Возможность подключения к сети имеет решающее значение, так как все больше врачей и лиц, осуществляющих уход, сохраняют и обновляют информацию о пациентах - результаты анализов, историю болезни и даже информацию о страховании - на портативных электронных устройствах, переносимых из комнаты в комнату.
Гостеприимство: Высокоскоростное подключение к Интернету в отелях и на курортах стало правилом, а не исключением. Беспроводные ячеистые сети быстро и легко настраиваются внутри и снаружи помещений без необходимости переделывать существующие структуры или прерывать бизнес.
Временные площадки: Строительные площадки могут извлечь выгоду из простой настройки и удаления беспроводных ячеистых сетей. Архитекторы и инженеры могут оставаться подключенными к офису, а камеры наблюдения с питанием от сети Ethernet могут уменьшить кражу и вандализм. Узлы сетки можно перемещать и дополнять по ходу строительства.
Беспроводные ячеистые сети можно быстро установить и демонтировать в других временных местах, таких как уличные ярмарки, концерты под открытым небом и политические митинги. А в Гонконге протестующие использовали одноранговые ячеистые сети, созданные приложениями для смартфонов, чтобы избежать слежки и обойти отключения интернета.
Склады: Без ручных сканеров, используемых на современных складах, просто не существует эффективного способа отслеживать запасы и логистику доставки. Беспроводные ячеистые сети обеспечивают подключение к огромному складу без особых усилий.
Применения в будущем: Военные США, которые помогли разработать беспроводную ячеистую технологию, предвидят день, когда тысячи ячеистых узлов размером с микрочип можно будет сбросить на поле боя, чтобы установить мгновенную сети разведки и наблюдения. Информация может передаваться как наземным войскам, так и персоналу штаба.
Производители автомобилей и телекоммуникационные компании работают над созданиеминтеллектуальных транспортных систем (ИТС) с использованием технологий, в том числе уличных и автомобильных беспроводных ячеистых сетей. Используя автоматизированную сеть камер наблюдения и автомобильные датчики, сотрудники органов общественной безопасности могут тщательно отслеживать дорожно-транспортные происшествия и опасные дорожные условия.
Поскольку беспроводные ячеистые сети стали более распространенными, они стали ценными для питания устройств Интернета вещей (IoT) с приложениями всех видов, включая безопасность, интеллектуальное сельское хозяйство, производство, коммунальные услуги и оборудование для мониторинга окружающей среды. Более новые технологии, такие как беспроводные ячеистые сети Bluetooth, также поддерживают большие сети IoT. Будущие приложения беспроводных ячеистых сетей ограничены только нашим воображением.
Часто задаваемые вопросы о беспроводных ячеистых сетях
Что такое беспроводная ячеистая сеть?
Беспроводная ячеистая сеть содержит основной маршрутизатор, который напрямую подключен к модему, который расширяет серию спутниковых модулей, также называемых узлами, для обеспечения полного интернет-покрытия на большой территории. В отличие от традиционных модулей Wi-Fi, они используют одни и те же учетные данные и SSID и являются частью единой беспроводной сети.
Является ли Mesh Wi-Fi лучше, чем удлинитель?
Сетчатые системы более цельные, быстрые и эффективные, чем удлинители. Удлинители предназначены для подключения к существующему модему Wi-Fi для повышения уровня сигнала, однако ячеистые системы полностью заменяют систему.
Работает ли Mesh Wi-Fi через стены?
Да, сигналы ячеистой сети Wi-Fi сильнее и проходят сквозь стены. Однако, если ваши стены необычно толстые или ваш основной модем находится очень далеко от ваших устройств, вы все равно можете иметь дело со слабым сигналом.
Что делает ячеистый маршрутизатор?
Сетчатые маршрутизаторы устраняют мертвые зоны. Они не транслируют сигналы из одной точки, как традиционные маршрутизаторы, а предоставляют несколько точек доступа. Одна из точек подключается к модему, который служит маршрутизатором, а другие точки работают как спутники, которые захватывают сигналы и ретранслируют их с усиленным сигналом.
Как далеко распространяется Mesh Wi-Fi?
Чтобы получить более качественный сигнал, разместите второй узел ячеистой сети Wi-Fi посередине между мертвой зоной и маршрутизатором, так же, как вы подключаете повторитель. Попробуйте ограничить расстояние до двух комнат или максимум 30 футов, чтобы предотвратить ослабление сигнала.