Технология AiMesh позволяет создать безопасную беспроводную сеть со стабильным сигналом, непрерывным роумингом между узлами, высокой скоростью и большим радиусом действия.
Backhaul (Транзитная сеть)
Транспортное соединение, также называемое обратным рейсом, обратным рейсом или нисходящим каналом, используется для создания канала связи между узлами ячеистой сети в сети.
Для гибкости подключения между узлами AiMesh поддерживаются беспроводные и проводные соединения, что обеспечивает максимальную пропускную способность и стабильность.
AiMesh анализирует мощность беспроводного сигнала для каждого диапазона, а затем автоматически определяет, какое соединение лучше всего подходит для связи между узлами: беспроводное или проводное.
Если вы используете проводное соединение между сетевыми узлами, вы можете включить «режим обратного рейса Ethernet», высвободив зарезервированную полосу пропускания беспроводной сети для подключения конечных устройств.
Fronthaul (Восходящий канал связи)
Fronthaul (восходящий канал связи): при подключении множества узлов вы указываете, какой узел отвечает за следующий узел, или сама система пытается распределить нагрузку и создать оптимальный путь.
Backhaul и Fronthaul
Backhaul и Fronthaul играют роль в подключении конечного пользователя или хоста к основной сети. Основное различие между Fronthaul и Backhaul — это часть сети, в которой развертывается технология.
- Backhaul соединяет узлы Mesh вместе, используя какое-то соединение, предоставляя конечным клиентам услуги связи
- Fronthaul описывает архитектуру сети от узла Mesh до главного контроллера, тем самым указывая оптимальный путь, который соединяет узлы друг с другом
Наши редакторы самостоятельно исследуют, тестируют и рекомендуют лучшие продукты; Вы можете узнать больше о нашем процессе проверки здесь. Мы можем
Лучший результат: Netgear Orbi
Быстрая и простая установка
Порты Ethernet для проводных устройств
Производительность ниже, чем у конкурентов
Если вы хотите сэкономить деньги и при этом воспользоваться преимуществами сетевого Wi-Fi, TP-Link Deco M5 идеально подойдет. Установка выполняется быстро и легко с помощью загружаемого приложения для смартфона. Используя соединение Bluetooth 4.2, оборудование быстро подключается к вашему интеллектуальному устройству. Для начала потребуется менее 10 минут. После установки 2-пакетный сигнал может доставлять сигнал, который воздействует практически на любой угол вашего дома или офиса на площади до 3800 квадратных футов. В пределах одного квадратного метра система может поддерживать до 100 устройств, подключенных одновременно.
Идеально подходит для подключения к Интернету со скоростью до 500 Мбит / с, система использует технологию адаптивной маршрутизации, чтобы найти лучшее соединение для каждого устройства. Формирование луча и MU-MIMO (многопользовательский, несколько входов, несколько выходов) также служат для увеличения мощности сигнала. При подключении через кабель Ethernet каждое устройство имеет два порта Gigabit Ethernet, питание USB-C и индикатор состояния устройства. Те, у кого есть маленькие дети, также ценят родительский контроль, встроенный в систему. Создавая индивидуальные профили для каждого пользователя, родители могут устанавливать фильтры, ограничения по времени и блокировать веб-сайты, к которым их дети не хотят получать доступ.
Обзор роутера Xiaomi WiFi Mesh, инструкция по подключению и настройке, тест производительности.
Xiaomi Mi WiFi Mesh Router
Несмотря на широкое развитие протоколов ZigBee и Bluetooth, Wi-Fi остается критически важным для системы умного дома. А если для маленькой квартиры хватит дешевого роутера, то в многоэтажных домах сигнал будет уже пропадать. Здесь нужно что-то посерьезнее, например система Xiaomi WiFi Mesh:
Сигнал ретранслируется не только по сети Wi-Fi и кабелю Ethernet, но и по электрической сети (технология PowerLine). Но сначала о главном.
Содержание статьи:
Mesh сеть
Всем известно, что лучшее решение — перед ремонтом проложить интернет-кабель и разместить один основной роутер, а второй как точку доступа. Простое и главное экономичное решение, с кабелем нужно лишь немного повозиться. В крайнем случае можно поставить усилитель сигнала WiFi, правда эффективность такой сети значительно снижается, но с кабелями возиться уже не нужно.
Mesh — это сеть, похожая на ячеистую, в которой каждый из модулей может действовать как основной маршрутизатор и как повторитель, обеспечивая более широкое покрытие. Большое количество каналов между всеми элементами такой сети обеспечивает высокую отказоустойчивость и большое количество маршрутов для трафика.
Если все так просто, возникает логичный вопрос: в каких случаях нужна ячеистая сеть?
Во-первых, не все планируют свою локальную сеть правильно или вообще не планируют. Ставим роутер, по дому проверили — везде, где ловит сигнал. И только потом начинают ставить двери, мебель и прочее, что не положительно сказывается на уровне сигнала. Потом устанавливается куча устройств Wi-Fi и становится понятно, что роутер больше не тянет. И ремонт уже сделан, и кабель ethernet в планы не входил. Здесь нам поможет Mesh, который создает непрерывное покрытие сигнала, обеспечивая наилучший обмен данными между узлами и обеспечивая «плавный» обмен данными».
В этом случае отсутствие кабеля не будет критичным, а в случае пакета Mi Mesh модули также могут обмениваться данными через кабель питания.
Следующий вариант вывел кабель в одно место, а в процессе ремонта было решено перенести ПК или телевизор в другое. Нет проблем, ставим модуль роутера рядом с компьютером, который подключаем обычным патч-кабелем. В этом случае данные между точками будут передаваться по Wi-Fi или PowerLine, а от точки к устройству — по обычному кабелю Ethernet.
Внешний вид и комплект поставки
Но хватит теории, давайте посмотрим на набор Xiaomi. Поставляется в красивой коробке:
Его размеры составляют 385 x 235 x 90 мм, а вес — 1640 г. Внутри находятся 2 модуля Mesh, 2 кабеля питания с вилкой типа I и 1 патч-корд длиной 1,5 метра:
В этой системе нет разделения на основной и дочерний модули, они одинаковы. Корпус — белый матовый, выполнен в вертикальном форм-факторе, без внешних антенн. Кстати, именно в этой модели Xiaomi впервые применила такой тип корпуса.
Сверху есть вентиляционные отверстия и логотип Mi. Спереди — единственная кнопка управления со светодиодной индикацией, сбоку — надпись MiWiFi MESH. А на задней панели есть 3 порта LAN, кнопка сброса и разъем для кабеля питания. USB-порта нет.
Товарищи заметят, что нет обозначения WAN порта, куда его поставить? Этот чудо-роутер определяет, в какой порт воткнут кабель от провайдера.
Блок питания скрыт внутри устройства, что является еще одним плюсом. Помните вилку китайского типа? Поэтому по поводу переходников можно не переживать, а просто заменить кабель на другой, с коннектором Микки Мауса (3-контактный коннектор клеверного листа). Это даже лучше, потому что любое ненужное соединение снижает скорость передачи с использованием технологии Powerline.
Внизу еще одна вентиляционная решетка и небольшой перечень параметров.
Давайте подробнее рассмотрим особенности системы.
Технические параметры
Производитель указал на коробке некоторую информацию:
Поместим их в читаемую таблицу:
| Режиссер | Мне |
| Шаблон | Сетевой маршрутизатор Xiaomi |
| Процессор | Qualcomm Dakota IPQ4019 717 МГц |
| Стандарт протокола | Wi-Fi 5 (IEEE 802.11a / b / g / n / ac / k / v, IEEE 802.3 / 3u / 3ab) |
| Баран | 256 Мб |
| Беспроводные интерфейсы | 2.4G Wi-Fi: 2 × 2 (IEEE 802.11n), 5G Wi-Fi: 2 × 2 (IEEE 802.11ac) |
| Проводные интерфейсы | 3 LAN 10/100/1000 M (Auto MDI / MDIX) |
| Типы подключения | Динамический, статический, PPPoE, PPTP, L2TP |
| Более того | Технология PowerLine |
| Размеры (править | 120 х 85 х 175 мм |
| Масса | 618 г |
Следует понимать, что основное назначение данной системы — не обеспечение максимальной скорости, а организация максимальной зоны покрытия и обеспечение одновременной работы большого количества подключенных устройств (производитель обещает одновременную работу до 248 подключенных устройств).
Охлаждение
Внутри корпуса реализовано пассивное охлаждение, аналогично роутеру Mi AC2100, но эта модель нагревается сильнее из-за небольших размеров корпуса.
При загрузке торрента корпус на обоих модулях нагрелся до 39 градусов. В спокойном состоянии температура немного ниже — 33 градуса (температура в комнате 25 градусов).
PowerLine
это технология передачи данных, использующая сеть электропитания. В комплекте с Mesh-маршрутизатором это отличная комбинация, позволяющая WiFi действительно «игнорировать» несущие стены.
Максимальная скорость передачи данных составляет 1300 Мбит / с, конечно, только в лабораторных условиях. На практике недостатков много, на скорость влияют длина и толщина кабеля, нельзя использовать переходники и ограничители перенапряжения, а использование энергоемких устройств позволяет значительно снизить скорость. Но нет необходимости устанавливать дополнительные линии связи. Причем отдельно настраивать эту функцию не нужно, все происходит автоматически. Желательно, чтобы розетки висели на одной ступени, это обеспечит максимальную скорость. Но по слухам он также работает с разными фазами (к сожалению, я не могу проверить, для меня все зависит от одной и той же фазы).
Инструкция по настройке Xiaomi Mi WiFi Mesh router
Для первоначальной настройки нам понадобится приложение Mi WiFi, причем не обычное из Play Store (в котором отсутствует адаптация для настройки этой модели), а его китайская версия. Оригинал можно скачать здесь, но мы используем русскоязычную версию, переведенную товарищами с сайта Eda-studio. Это для андроид устройств, на Ios все нормально, скачать приложение можно здесь.
Подключаем первый блок к розетке и подключаем интернет-кабель от провайдера (можно использовать любой порт). Ждем около минуты запуска роутера, индикатор должен начать мигать желтым цветом. Затем перейдите в приложение Mi WiFi, загруженное ранее, и зарегистрируйтесь, если нет учетной записи Xiaomi.
Нажмите кнопку «Добавить мой Mi Router», приложение выполнит поиск ближайших устройств. После выбора нам будет предложено создать новую Mesh-сеть или добавить модуль к существующей.
Поскольку это первое устройство, выберите Create New Mesh Mesh. Нам напомнят о необходимости подключения кабеля провайдера, после чего тип используемого подключения будет определен автоматически (у меня PPPoE). Заполняем данные интернет-контракта и настраиваем параметры сети WiFi. Чтобы избежать необходимости переподключать все устройства умного дома, вы можете установить старое имя сети и пароль.
Для доступа администратора можно автоматически применить пароль WiFi, а лучше установить другой. Выбираем расположение роутера и ждем завершения настройки (примерно минуту времени). При этой манипуляции телефон должен находиться близко к роутеру, конфигурация на него передается по Bluetooth.
Готово, сеть создана. В общем, можно и так пользоваться, ведь это полноценный роутер. Перед подключением второго модуля рекомендую обновить прошивку, после чего нажать кнопку «Готово». На главном экране вы можете увидеть, что все устройства автоматически повторно подключились к новому маршрутизатору. Но не будем отвлекаться, нам нужно проверить обновления:
В моем случае это последний, так как я уже обновлял его ранее. Первый раз настраивал на ощупь и мучился с подключением около 2 часов. Либо связь между модулями установить не удалось, поэтому скорость WiFi не превышала 100 Кбит / с, но после установки обновлений на обоих модулях они работали нормально. При повторной попытке все перенастроить все манипуляции заняли не более 10 минут, так что скорее всего проблема была в сырой прошивке.
Пришло время добавить второй модуль и создать сетку. Подключаем, ждем завершения загрузки. На главном экране приложения нажмите кнопку «плюс», кнопку «Добавить роутер», приложение найдет второй модуль. Выбор «Расширить ячеистую сеть»:
Затем выберите ранее созданную сеть и расположение модуля:
После подключения обновляем прошивку на втором модуле. На этом настройка завершена. Точно так же вы можете добавить дополнительные модули, которые можно заказать отдельно на Aliexpress.
Проверяем, что сетка работает:
Ничего страшного, модули меняются местами на 2,4 ГГц, 5 ГГц и Powerline (у меня нет линии подключения к Ethernet).
Если что-то не работает, проверьте наличие обновлений модулей, перезапустите их по одному или немного подождите. В моем случае они не сразу заработали нормально.
Дополнительные настройки
В общем, больше не нужно копаться в дополнительных настройках, большинство функций будет работать. Но что касается образовательной программы, давайте посмотрим на них одним глазком.
Что можно сделать в мобильном приложении
В этой системе настроек гораздо меньше, чем в обычном роутере, но все не так уж и плохо, по крайней мере я пишу меньше. 🙂 Каждое отдельно подключенное устройство можно заблокировать, установить ограничение скорости и время работы и все это удаленно. Тип подключенного устройства определяется автоматически.
Разместив уведомление о подключении устройства, вы можете узнать, когда родственники вернутся домой.
Во вкладке профиля всего 11 настроек и только 7 из них актуальны:
В настройках роутера вы можете изменить тип подключения и увидеть внешний IP.
Настройте VPN-соединение. Некоторые интернет-провайдеры используют L2TP для доступа в Интернет, это можно настроить здесь.
Таким образом, вы можете настроить WiFi, но набор параметров заметно меньше, чем у веб-интерфейса. Одно и то же имя сети используется как для 2,4, так и для 5 ГГц.
Следующий пункт — Управление заблокированными устройствами:
Можно контролировать скорость, есть автоматическая оптимизация и ручное ограничение для всех устройств:
Кроме того, он всегда предлагает максимальную мощность сигнала, но для меня это лишнее.
Да, вы также можете редактировать файл Hosts, переназначив адреса прямо на маршрутизаторе:
На этом настройки в приложении завершены, но есть и настройки в веб-интерфейсе.
Настройки Mesh RouterSuits в Web-интерфейсе
Вам нужно перейти на http://miwifi.com/ или на IP-адрес основного маршрутизатора (в моем случае это 192.168.31.1). В окне запроса авторизации введите пароль, указанный выше. И нас встречает китайский язык, либо мы автоматически переводим его в Google Chrome, либо устанавливаем плагин.
Лист состояния содержит всю основную информацию о загрузке модуля и подключенных устройств. Я не буду рассказывать обо всех настройках, упомяну только те, которых нет в мобильном приложении. Например, на вкладке WiFi должны быть активированы функции MU-MIMO / Beamforming и Multi-Terminal Access.
Первый отвечает за одновременный обмен данными с несколькими устройствами, а второй отвечает за улучшение одновременной работы большого количества устройств (важно для умного дома).
вы можете установить статический IP-адрес на вкладке DHCP / IP Assignment:
Служба DDNS требуется для доступа к вашим устройствам из Интернета и использования переадресации портов на следующей вкладке (там также есть функция DMZ):
И, как и в большинстве роутеров Xiaomi, нет возможности установить VLAN, настройки многоадресного трафика для IPTV, настройки обратной связи NAT. Само собой разумеется, что сторонние прошивки не могут быть установлены в этой системе.
Тестирование Mi Mesh Router
В своей крохотной квартирке я расставил точки так: одна в шкафу, куда идет кабель от провайдера, вторая — на ПК, который я подключил через патч-кабель. Связь между модулями осуществляется через Wi-Fi и PowerLine. Примерно так это выглядит на полу (спасибо роботу-пылесосу):
На изображении видно, что система Mesh здесь лишняя. Но соседи тоже любят пользоваться Wi-Fi, поэтому 2,4 ГГц немного забит.
Во-первых, давайте проверим соединение между узлами и скорость интернета. Для проверки решил скачать торрент-файл весом 8,5 Гб. Напоминаю, что система автоматически выбирает наиболее удачный канал передачи данных между узлами. В результате получилось следующее изображение:
Вся возможная скорость, предоставляемая провайдером, была подавлена. Судя по графику загрузка стабильная, просадки нет.
Мы измеряем уровень сигнала WiFi в отмеченных мною на карте точках, но нам нужно понимать, насколько это незначительно в сети Mesh. Для сравнения приведу данные с роутера AC2100.
| Пункт 1 | Пункт 2 | Пункт 3 | Пункт 4 | Подъезд -2 этажа | Улица под окном — 4 этажа | |
| Mi Mesh 2,4 ГГц | -34 дБм | -44 дБм | -44 дБм | -26 дБм | -61 дБм | -68 дБм |
| Mi AC2100 3 2,4 ГГц | -36 дБм | -51 дБм | -55 дБм | -57 дБм | -62 дБм | -76 дБм |
| Mi Mesh 5 ГГц | -42 дБм | -44 дБм | -61 дБм | -35 дБм | -73 дБм | -78 дБм |
| Mi AC2100 5 ГГц | -43 дБм | -57 дБм | -62 дБм | -63 дБм | -76 дБм | — |
Более наглядно это выглядит на графике:
Как видите, Mesh-маршрутизатор немного преобладает, но это связано с небольшой тестовой областью; на больших площадях результат должен быть более заметным.
В приложении роутер будет отображаться, только плюсов от этого мало. Не может участвовать в сценариях.
Независимо от того, сколько он кормит сетевого инженера (обещает диапазон ссылок и количество подписчиков на точку), все равно посмотрите на Mesh. Если мы не говорим о группе или построении сетей, Википедия отправит нас в Mesh Top
Проектирование Mesh-сетей
Независимо от того, сколько он кормит сетевого инженера (обещает диапазон ссылок и количество подписчиков на точку), все равно посмотрите на Mesh. Если мы не говорим о полосах или строительных сетках, Википедия отправит нас на страницу топологии сетки. И вроде бы все правильно, но Mesh — это больше, чем просто топология сети. Это большой пул технологий и, скорее всего, философии. После того, как вы погрузились в предмет и прониклись такими идеями, вы не сможете вернуться назад и не сможете смотреть на мир по-старому. После серии статей вы вряд ли будете придерживаться привычного стиля мышления и решения возникающих проблем. Так что, если в соответствии с новым законодательством вы планируете выйти на пенсию в ближайшие месяцы и провести остаток своих дней на любимой даче, вы можете пропустить чтение этой статьи. Но если вы все еще полны сил открыть для себя что-то новое, вы можете прочитать статью в Википедии, а затем погрузиться в этот круговорот цикла.
Итак, давайте определимся, что мы подразумеваем под термином Mesh:
1. Топология сетки.
Это обязательный элемент. Если кто-то пытается сорвать вас с «основного маршрутизатора» или «дерева путей», то смело отправляйте этого человека прочитать серию статей и вспомнить, что он мошенник. В Mesh-сетях не может быть деревьев или «главных» маршрутизаторов. Он всегда плоский и всегда одноранговый. Бывают случаи, когда одна Mesh-сеть строится поверх другой, но поначалу это трудно понять и будет раскрыто в следующих статьях.
2. Наличие алгоритмов управления трафиком (выбор маршрута).
Не менее важный момент. Его отсутствие означает, что у вас есть простой повторитель или даже несколько повторителей, которые не могут оптимально передавать трафик и являются пережитком прошлого.
3. Возможность перестроить топологию сети в любое время, сохраняя при этом возможность подключения.
Собственно, это следует из второго пункта. В любой момент кто-то может покинуть сеть или переехать в другое место. Сеть должна немедленно продолжить работу. Вы можете назвать это «автоматическим восстановлением», что будет не совсем корректно, так как это тоже касается динамических сетей. То есть представьте, что все маршрутизаторы постоянно находятся в хаотическом движении и что трафик должен передаваться. Предельное состояние — частный случай, но именно он сразу рассказал о Mesh, автоматическом восстановлении, реконструкции топологии и все.
- Узел / Узел — равноправный участник сети. Обычно роутер.
- Путь / Маршрут — цепочка промежуточных узлов, необходимых для передачи пакета в данный момент. В зависимости от алгоритма передачи трафика могут применяться разные варианты.
- Шлюз: пограничный маршрутизатор, через который узлы могут подключаться к другим сетям.
В большинстве случаев трафик всегда идет от узла по определенному пути к шлюзу или от шлюза к тому же узлу, даже по определенному пути. Также бывает, что узлы обмениваются трафиком внутри сети. С точки зрения построения пути / маршрута это должна быть абсолютно та же операция, что и построение того же маршрута к шлюзу (помните, что я сказал о дереве).
Перейдем уже к примерам.
На сегодняшний день самым популярным проектом и, пожалуй, самой крупной сетью Mesh является Guifi. Географически сеть расположена в Каталонии, а с 2018 года также имеет собственную AS. Каждую секунду для передачи пользовательского трафика используется около тридцати тысяч узлов. Подумайте об этих цифрах… И однажды все началось с маршрутизатора, который запускал Интернет в области, где ни один провайдер не осмеливался его вытащить. Потом соседи, друзья и т.д. Так образовалось одно из самых могущественных сообществ.
Не менее круты ребята из немецкого сообщества Freifunk, которые делают то же самое. Это сообщество является примером того, как Mesh развивается в философии. Они провозглашают свободу доступа к информации и коммуникации одним из своих основополагающих принципов. Фактически, группа энтузиастов активно разрабатывает программное обеспечение с открытым исходным кодом и даже прилагает усилия для ядра Linux по пути создания беспроводных Mesh-сетей в Германии.
Но есть и коммерческие проекты, такие как Village Telco. У них на YouTube есть забавная реклама, обязательно посмотрите их. Фактически, они не только создают сети, но и предоставляют услуги IP-телефонии. Все началось с исследования, показавшего, что жители деревни чаще звонят друг другу. Он также показал, что во многих деревнях связь очень плохая, а в некоторых местах ее просто нет. Поскольку устанавливать базовые станции по всем правилам для этого стартапа было не удобно, проблему решили элегантно: за основу взяли Wi-Fi. Компания существует и по сей день, продолжая свое доброе дело.
Давным-давно существовали африканские WUG (группа пользователей беспроводной связи) и OLPC (один ноутбук на ребенка).
Все эти сообщества и проекты можно объединить по одному критерию: «Строить ячеистые сети в местах с небольшой инфраструктурой или без нее». Здесь лучше всего подходят сеточные сетки. Деревни вдали от областного центра, пустыни или поселка в горах. Используя Mesh, вы можете не только обеспечить такие места связью и доступом в Интернет, но и зарабатывать на них деньги.
Второй распространенный сценарий применения — «Массовый доступ в Интернет для жителей города». В Европе много исторических центров и туристических курортов, куда вытащить оптику просто невозможно, ведь разрешения на это никто не даст, а еще пару веков назад строительство кабельных каналов еще не было таким очевидным требованием. Приходится выходить и снова решать такую проблему, Mesh-сети подходят идеально.
В Барселоне теперь можно найти точку доступа Wi-Fi практически на любом уличном фонаре, обеспечивая доступ в Интернет для туристов. Аналогичная сеть (также называемая «Roofnet») существует в кампусе Массачусетского технологического института с 2006 года. Действительно, это тот случай, когда точка доступа в Интернет находится на расстоянии от нескольких сотен метров до одного километра, но из-за обстоятельств, нельзя покрывать территорию коммуникациями. Это могут быть огромные склады, где для автоматизации требуется покрытие Wi-Fi на всей территории, или парки отдыха, где есть только деревья и фонари.
Представьте, люди 21 века останавливаются в уютных квартирах, идут на утреннюю пробежку, надевают наушники с любимой музыкой и обнаруживают, что их любимый стриминговый сервис не работает в парке возле отеля, потому что там нет интернета. В результате отель получает массу негативных отзывов, страдает бизнес. И вроде бы есть необходимость в расширении зоны покрытия Wi-Fi, а вот провода тянуть нельзя, иначе ухудшится вид на парк и это будет очередная волна негативных отзывов. Угадайте, какая технология может решить эту проблему быстро и эффективно? Думаю, вы меня понимаете.
Другой важный сценарий — «Поддержание связи между движущимися объектами». Как я мог это объяснить так… Помните проект Google Loon? На каких воздушных шарах вы летали и раздали Интернет? У меня есть новости для тебя. Они также организовались в Mesh-сеть. Я серьезно, вот патент. Фактически, эта сетка между сферами использовалась в качестве магистрали для базовых станций LTE. Этакий симбиоз, но дело не в этом. Воздушные шары — вещь непредсказуемая, способная в любой момент изменить свое положение в пространстве. Топология этой сети постоянно развивается, узлы могут входить и выходить в буквальном смысле.
Только алгоритмы маршрутизации Mesh могут поддерживать соединение в этом режиме.
Подобные решения требуются на промышленных объектах с большим количеством движущегося оборудования (вилочные погрузчики на складах, самосвалы в карьерах, группы дронов или автомобили в колонне, так называемый «движущийся караван»).
О транспорте, кстати, стоит рассказать подробнее.
В современном мире все указывает на автоматизацию и место под солнцем в «Интернете вещей», и автомобили не исключение. Вы слышали о V2V или V2X? Интеллектуальные автомобильные технологии, которые позволяют им общаться друг с другом и т.д., принимать обоснованные решения и действовать сообща. По сути, интеллект роя. Это тоже про Mesh, есть даже стандарт — 802.11p. Да, вернись к Wi-Fi. И это здорово, потому что вы можете создавать решения на товарном оборудовании и мгновенно снижать стоимость конечного продукта. Поддержка Linux была представлена много лет назад под названием OCB.
Казалось бы, бери и делай, но Mesh не набрала быстрого роста ни в одном из направлений.
Почему так случилось? Ответ прост и состоит из нескольких пунктов:
1. Низкая скорость канала.
В 2000-х годах максимум, который реально мог быть достигнут, составлял 300 Мбит / с в диапазоне 5 ГГц, а для OCB даже меньше — в два или четыре раза. Реальные скорости при таких битрейтах даже в то время никого не впечатляли. Поэтому все как-то вымерло и положили в коробку до лучших времен.
2. Отсутствие структурированных учебных материалов.
В то время Mesh была в основном прерогативой энтузиастов, как пользователей, так и компаний, стремящихся развивать эту технологию. Порог доступа оказался выше, чем в традиционных сетях, что привело к низкой популярности Mesh.
Сегодня ситуация изменилась. 802.11ac позволяет достичь скорости канала 1,7 Гбит / с на существующем оборудовании. Скоро появятся огромные маршрутизаторы 802.11ax. Были стандарты 802.11ad на 60 ГГц и канальную скорость 4 Гбит / с. 802.11ay почти вышел с истинной скоростью канала 44–176 Гбит / с, а MU-MIMO просто запрашивает Mesh. Другими словами, накопилась критическая масса технологий, и только сейчас пропускная способность достигла необходимого уровня. Остается, однако, второй момент — об учебных материалах. И если я мало что могу сделать в плане стандартов беспроводной связи, то я постараюсь рассказать и объяснить. Смотри, что-нибудь подействует.
Вычисление емкости и пропускной способности
Чтобы понять, как устроены ячеистые сети, необходимо впервые забыть о методах проектирования стандартных сетей точка-множество точек. Да, это важно. Только представьте, что у вас в голове есть только знания о распространении радиосигналов, приблизительное понимание того, как работает Wi-Fi, и математика с логикой.
Также сразу определимся с одним — эта статья о технологиях, а не о регулировании в Российской Федерации и других странах. Скрипты намеренно, искусственно рассматриваются, упрощаются и даже искажаются, чтобы было понятнее.
Значит, условия такие же. Все устройства 802.11ac, (MU-) MIMO 2×2, ширина канала 80 МГц.
Основные отличия от обычного сектора в том, что здесь не падает скорость, а делится.
Для лучшего понимания представьте, что пожарные пропускают ведро с водой по цепи (ЗДЕСЬ). Таким же образом пакет передается в Mesh-сетях. Разница в том, что пожарный может передать ведро и сразу взять другое, а вот с радио ситуация иная. Во время широковещательной передачи несколько соседей слышат это и не могут ничего транслировать в это время.
Это связано с несколькими факторами. Во-первых, есть такая вещь, как CCA, и она не позволяет отправлять что-либо по воздуху, пока уровень сигнала не упадет до приемлемого уровня. Во-вторых, даже если вы отключите CCA, механизм запроса на отправку / сброса для отправки (RTS / CTS) будет работать точно так же, как на изображении выше, не позволяя маршрутизатору транслировать кадр, если он слышит подтверждение CTS от соседа. Поскольку антенны обычно являются всенаправленными, эта схема разделения полосы пропускания охватывает 360 градусов.
То есть представьте, что у пожарных ведро не классической конической формы, а тяжелое и с длинным горизонтальным шестом, которое они должны удерживать одновременно тремя людьми. Первый переместился ко второму, второй к третьему, третий начал двигаться к четвертому, но второй все еще не может освободить шест, и первый должен его ждать. Он сможет передать следующее ведро только тогда, когда четвертое гарантированно передаст ведро пятому, а вторые руки обязательно будут свободны. Повторите эту ситуацию в голове пару раз.
Ситуацию можно исправить, добавив еще один радиомодуль. В этом случае пропускная способность увеличится, так как устройство сможет одновременно передавать / принимать два кадра одновременно. Немного лучшим подходом считается передача кадра через неправильный радиоинтерфейс, с которого он был получен, т. Е. Переключение. Это позволяет оптимизировать проход и максимизировать расстояние в пространстве следующего прыжка в пределах того же беспроводного канала.
Другой способ увеличить пропускную способность — уменьшить мощность. Если мы применим эту технику, из-за нелинейности затухания сигнала на открытом пространстве можно получить уменьшение зоны видимости, тем самым избегая еще одной итерации деления полосы пропускания пополам.
То есть представим, что пожарные все еще проходят мимо ведра, но теперь столб укорочился и одновременно держат его только два человека. Итак, первый передал второму, дождитесь, пока второй перейдет к третьему, третий — к четвертому, и вы можете снова передать ведро, так как вторые руки свободны.
Иногда получается использовать ландшафт и распределить точки таким образом, чтобы каждый узел (узел) имел связь только с двумя соседями. Получается, что мы удаляем еще одну итерацию деления, и все становится очень хорошо, но не идеально.
Идеальным становится, когда мы уменьшаем энергопотребление, учитываем ландшафт, устанавливаем два радиомодуля и применяем технику чередования интерфейсов. В этом случае скорость просто перестает делиться.
Здесь нужно сделать частную оговорку, а на самом деле это редко бывает. Обычно есть участки в зданиях или на земле, где получается организовать сеть таким образом за два или три прыжка. Пример с домами является искусственным и предназначен для демонстрации, как отмечалось выше.
Чем больше различных техник мы используем, тем больше преимуществ мы в конечном итоге получаем. Помимо недооценки мощности и чересстрочных интерфейсов, есть и другие. Например, если мы устанавливаем исключительно маршрутизаторы Wave2 с 2×2 MIMO и включаем MU-MIMO, в некоторых случаях пропускная способность может увеличиться. Это во многом зависит от характера трафика и конфигурации самой сети, но именно в Mesh такие технологии, как MU-MIMO, работают наиболее эффективно.
Практика
Давайте теперь посмотрим, как быстро оценить параметры беспроводной сети и сравнить VS Mesh Sector.
Да, вы уже можете вспомнить свою работу по секторам.
Итак, главное отличие в том, что Mesh отлично работает там, где классические отраслевые решения просто не работают. Например, плотная застройка таунхаусов / коттеджей с большим количеством деревьев. Регулировать CPE сквозь листву — одно удовольствие. А Mesh, напротив, будет хорошо себя чувствовать, так как листва и дома подавляют сигнал от роутеров после следующего прыжка.
Второе большое отличие — масштабируемость. Если в классическом секторе уже 30-40 абонентов, добавление еще пяти почувствуют все без исключения. Средняя задержка увеличится, а емкость резко упадет, особенно если это плохой подписчик с дерьмовым LOS. Точные числа зависят от того, как работает TDMA / опрос и какой слот назначен абоненту. Если слот составляет около 10 мс, а сектор постоянно загружен, я бы увеличил среднюю задержку на 20-30 мс.
InfiNet предлагает рассчитывать по формуле:
C — количество подключенных абонентских устройств (CPE),
F — размер кадра, в миллисекундах,
S — количество используемых под-слотов.
При 40 клиентах и полной загрузке это составляет около 400 мс задержки. TDMA к нему. Это главный недостаток централизованного подхода с установкой BS: весь сектор использует одно и то же эфирное время.
Для Mesh индикатор будет разным в разных частях сети. Ближайшие к шлюзу станции будут иметь самую низкую задержку, а те, что дальше, — самую высокую.
Предлагаю считать по той же формуле:
C — количество Mesh-маршрутизаторов в цепочке,
F — размер кадра в миллисекундах.
Если бы наша Mesh была длинной связкой маршрутизаторов (особый случай), в худшем случае результаты расчета максимальной задержки были бы точно такими же. Однако с оговоркой: «только для крайних устройств». Между тем это будет соответственно 200 мс, а ближе к шлюзу у нас будут самые счастливые подписчики с задержкой около 10 мс.
Здесь стоит учесть, что из-за относительно близкого расположения устройств битрейт будет примерно в два-три раза выше, чем в отрасли. Это означает, что время передачи кадра уменьшится на эту величину, и задержка также уменьшится пропорционально.
Если все же приблизиться к реальности, то сеть имеет топологию mesh (ну, Mesh) и количество маршрутизаторов в цепочке будет примерно равным (A / N), где:
A — общее количество роутеров,
N — среднее количество соседей.
Обычно N равно 8, и формула дает максимальную задержку около 50–75 мс, в среднем 25 мс и около 5–10 мс на границе сети рядом со шлюзом.
А что будет, когда вы добавите еще пять подписчиков?
Для этого остается ответить на другой вопрос: «а в какую часть сети мы добавляем этих абонентов?» Если это сторона, наиболее удаленная от шлюза, остальная часть сети ничего не заметит, так как для них количество маршрутизаторов в цепочке не изменилось. Если в середине, это примерно 5 мс дополнительной задержки для дальней половины (от шлюза) сети. Как ни крути, но в этом случае влияние на задержку примерно в десять раз меньше. Почему это происходит: ответ лежит на поверхности. Маршрутизаторы используют только эфирное время своих соседей. Пока кто-то транслирует свой кадр на противоположном конце, то же самое происходит на другой стороне сети. Отсюда и выигрыш.
С пропускной способностью все немного сложнее, но суть более-менее та же. Предлагаю рассчитать емкость по следующей формуле:
B — средневзвешенный битрейт. Пусть в нашем случае это будет 300 Мбит / с,
A — номер CPE,
K — эмпирический коэффициент затрат на использование эфира, равный 2.
Для 40 абонентов среднее значение составляет 3,75 Мбит / с. Если мы добавим пять удаленных абонентов без более высокой скорости передачи данных, среднее значение уменьшится, скажем, до 280 Мбит / с. Уже получается среднее значение 3,1 Мбит / с для CPE.
Это при условии, что мы пытаемся выровнять трафик между всеми абонентами. В действительности будет большой дисбаланс между устройствами, ближайшими к BS, и устройствами, которые находятся на расстоянии / нарушают LOS.
В этом плане сектор очень похож на Mesh: чем дальше от шлюза / БС, тем он хуже.
В Mesh-сети, как я писал ранее, мы снова будем иметь неравномерность между устройствами, ближайшими к шлюзу (первый-второй-третий переход) и самыми удаленными. Картинка значительно улучшается за счет высоких по отношению к сектору битрейтов устройства. В нашей лаборатории это порядка 500-600 Мбит / с. Пропускная способность будет рассчитана на основе того же эмпирического коэффициента накладных расходов, равного 2. Графически это можно представить следующим образом:
Самые дальние подписчики — самые дорогие. Для доставки кадра вам придется «вычесть» время передачи из других, шаг за шагом несколько раз.
Если вы оставите все наугад, то устройства, ближайшие к воротам, будут быстрее захватывать ресурсы и доминировать в провинции (как в жизни). Это, естественно, ограничит доставку «ценных» кадров и предотвратит ухудшение качества сети до 70 Мбит / с из-за нескольких маршрутизаторов с периферии. Цена такого упрощения — абсолютно непредсказуемые задержки и пропускная способность в любой момент времени.
- Строгая зависимость в виде хитрых методов доступа к среде с выделением слотов, основанных на сверхточной временной синхронизации между узлами через GPS или даже более убедительных алгоритмах временной синхронизации для каналов с потерями. Этакая попытка заманить сову на земной шар и создать децентрализованную TDMA.
- Простое инженерное решение для ограничения скорости на интерфейсах AP или Ethernet.
Это примерно в 1,7 раза ниже результата, полученного нами при вычислении аналогичного параметра на секторе. Поскольку Mesh редко загружается до 100%, я бы ограничил клиентское соединение пороговым значением 5 Мбит / с. Как я уже сказал выше, существуют методы, которые могут примерно удвоить пропускную способность. MU-MIMO на физическом уровне и линейное сетевое кодирование на канальном уровне. На основании различных тестов можно говорить об увеличении примерно в 1,5 раза за счет MU-MIMO и до 30% за счет линейного сетевого кодирования. Я расскажу о них в следующий раз. Вы можете догнать среднюю скорость до 4,5 Мбит / с за счет небольшой потери задержки (10-20%), и это будет даже больше, чем в отрасли с таким же количеством подписчиков.
Для провайдеров уже есть сценарий: ограничить Ethernet по тарифу «5 Мегабит» и воспользоваться тем, что в любой момент можно смело увеличить его до 10 Мбит / с.
Нет, моя цель не в том, чтобы показать, что Mesh лучше и обходит индустрию по всем параметрам. Я просто хочу показать, что порядок чисел такой же, а разница в уровне погрешности вычислений. Так что оба подхода заслуживают внимания.
Хотя здесь стоит добавить очень важную деталь. MU-MIMO и линейное сетевое кодирование — это методы, которые напрямую относятся к маршрутизаторам. Есть и другой подход: приемы, связанные с сетевой архитектурой. Учитывая, что мы не устанавливаем базовые станции и что затраты на подключение каналов сокращаются в несколько раз, можно установить второй шлюз на границе сети. Желательно сделать это на противоположном крае, и ниже я объясню почему.
В Mesh-сетях разделение полосы пропускания начинается на шлюзе или в точке входа. Градиент резко падает к центру сети, и есть самые дорогие абоненты с точки зрения затрат на доставку кадров. Устанавливая такой шлюз на другом конце сети, мы фактически делим максимальное количество переходов пополам, и каналы первого и второго перехода обоих шлюзов будут абсолютно независимыми с точки зрения разделения эфирного времени, поэтому их пропускная способность можно смело добавлять. В идеале, конечно, третий канал выводит прямо посередине (но что, LHG60 очень дешевый).
Горизонтальное масштабирование — главная сила Mesh. Индустрия вряд ли, но привлечет 60-80 подписчиков. Ячеистая сеть может легко включать 100-300 устройств. Для индустрии это уже тот уровень, когда задержки пройдут за 1-2 секунды, и многие приложения начнут говорить: «Давай, до свидания!» при попытке подключения.
Типовые сценарии
Теперь решим проблему. У нас есть зажиточный коттеджный поселок из 200 домов, расположенный ОЧЕНЬ далеко от города в живописных местах, где его берут всего пара мобильных операторов и можно звонить, а из интернета доступен только EDGE. Все как хочешь интернет и то 25 Мбит / с. Жители настолько крутые и организованные, что угрожают периодическими флешмобами, чтобы проверить пропускную способность всей деревни одновременно. Места очень живописные и местные жители позволят испортить вид всевозможными башнями, возможно, своим трупом, и даже пригрозят засудить любого, кто попытается построить хоть что-то высокое и некрасивое (по их мнению) на расстоянии до 5 км от границы страны… Повсюду под землей спрятаны аккуратные кафельные дорожки, аккуратные фонарики и силовые кабели. Глава села, отвечающий за чистоту и красоту, после предложения накрыть село xPON и протянуть оптику по столбам чуть не кинул вам папку с документами, но вовремя остановился и объяснил, что такое решение нарушит внешний вид и категорически недопустимо.
Вы уже понимаете, чего я хочу добиться. Вы не можете построить башни, вы не можете тянуть кабель. Возможны следующие варианты:
1. Подключение уже присутствует на границе сети
Чудом выяснилось, что оптика xTelecom проезжает и, благодаря большой рандоме, у начальника участка хорошее настроение. Он сказал, что просто не знает, кому продать еще одно волокно, руководство задает неудобные вопросы, и вот вы здесь. Цена подходит всем, жители не волнуются, но ставят условие восстановить естественное покрытие местных холмов. На этом и решил. У нас есть гигабитный аплинк, ура!
2. Подключение РРЛ
В этой вселенной судьба сложилась не так благосклонно и жители не согласились портить живописные луга.
Звучит как позор, но есть возможность вывести ситуацию в лучшую сторону и, возможно, даже в вашу пользу. Итак, посмотрите на свои руки. Также можно подключиться к Интернету в деревне с помощью радиорелейной связи, особенно с учетом цен на такие устройства, как LHG60. Возможно подключение по старой схеме со шлюзом, но мы это уже рассмотрели и такое решение нас не интересует. Традиционно предлагаю два варианта кресел: двухточечное соединение с увеличением пропускной способности на клиента до 100 Мбит / с и двухточечное соединение со снижением стоимости абонентского устройства от полутора до двух раз.
Начнем с первого варианта. Обратите внимание на картинку. Синий и оранжевый по-прежнему обозначают области распространения сигнала. В этом случае преимущество дорогих Mesh-маршрутизаторов с двумя радиомодулями позволяет удвоить реальную пропускную способность (и вдвое уменьшить задержку, да), добавив второй шлюз. Таким образом можно установить увеличение пропускной способности для всех клиентов до 100 Мбит / с без какой-либо замены оборудования, организовать акцию или сразу же взимать двойную плату.
Во втором случае (без дублирования) мы придерживаемся той же стратегии, но используем устройства с радиомодулем. Они стоят примерно вдвое дешевле. Изображение с домами покрыто оранжевым, что символизирует использование общего канала для всех.
3. Подключение спутниковым каналом.
В данном случае руководитель секции оказался засранцем и не разделял точку зрения. Вокруг только леса, луга и холмы. Единственное решение, которое Интернет может как-то дать людям, — это двусторонний спутниковый канал. Сегодня Триколор предлагает безлимитный трафик до 40 Мбит / с на одного клиента по номинальной цене. Осталось только установить несколько комплектов для жителей деревни, внедрить Mesh-сеть и наслаждаться своей маленькой монополией.
Скорости небольшие, но альтернативы нет. Кроме того, вы всегда можете добавить пару дополнительных спутниковых комплектов и увеличить общую полосу пропускания (да, снова горизонтальное масштабирование).
