У беспроводных сетей две вечные проблемы: низкая скорость и плохое качество покрытия, причем вторая тянет за собой первую. Казалось бы, стандарт 802.11ac поставил точку в вопросах скорости: гигабитного беспроводного подключения хватит для любых нужд, и осталось только разобраться с покрытием, чтобы получить максимальную скорость в любом уголке большого дома и даже на улице.

До недавнего времени, для улучшения покрытия Wi-Fi использовались обычные точиа доступа, подключенные кабелем к локальной сети или принимающие радиосигнал и передающие его дальше. Это дешевое решение, которое имеет существенный недостаток: каждая Wi-Fi сеть создает отдельный идентификатор SSID и требует отдельного пароля, а если вы используете два диапазона, 2.4 ГГц и 5 ГГц, то для двух точек доступа у вас будут целых 4 Wi-Fi сети. Кроме того, даже самые современные смартфоны и ноутбуки не всегда нормально переключаются между двумя базовыми станциями с одинаковым SSID-ом, и случается такое, что находясь в зоне уверенной работы одной Wi-Fi станции, вы по-прежнему подключены к другой по более медленному каналу.

Компания Zyxel совсем недавно выпустила на российский рынок решение Multy X, комплект беспроводного оборудования, обеспечивающего уверенную работу Wi-Fi на площади до 446 кв.м. В основе Multy X лежит технология Mesh, и прежде чем мы продолжим знакомство с новинкой, кратко расскажем, что это такое.

Mesh - самая простая концепция компьютерных сетей в истории

Mesh - это не столько технология беспроводных сетей, сколько концепция, ориентированная на потребителя. До сих пор настройка Wi-Fi представляет собой сложность для некоторых слоев населения, а если говорить о связке нескольких точек доступа в крупном коттедже или большой квартире, это - темный лес даже для многих сисадминов. Идея Mesh в следующем: вы подключаете первую точку доступа к вашему домашнему роутеру, берете в руки смартфон и авторизуясь через аккаунт в соцсетях, одним нажатием кнопки настраиваете Wi-Fi, затем берете вторую точку доступа и со смартфоном в руках устанавливаете её там, где подскажет вам умное приложение. С третьей, четвертой и пятой точками доступа поступаете аналогично. Вам не нужно ни каких-то знаний, ни опыта сетевой настройки.

В отличии от ретрансляторов Wi-Fi, подключающихся к локальной сети по проводу, Mesh-устройства соединяются друг с другом по выделенному беспроводному каналу частотой 5 ГГц, так называемому Backhaul, для которого выделен отдельный радиомодуль, поэтому они должны устанавливаться в пределах доступа сигнала друг друга. Для работы Mesh-устройств не требуется маршрутизатор, что особо важно в 3G/4G сетях: воткнул в точку доступа LTE-свисток - и пользуйся беспроводным интернетом.

Где бы вы ни находились в пределах действия Mesh сети, ваш смартфон или ноутбук будет автоматически подключаться к ближайшему хот-споту с одним и тем же именем сети SSID и одним и тем же паролем. Mesh-сеть является одноранговой, поэтому выпадение одной или нескольких точек доступа для нее не представляют угрозы - лишь бы сохранился беспроводной канал между оставшимися в работе устройствами.

Комплект Zyxel Multy X

Точки доступа типа Mesh продаются комплектами, чтобы облегчить настройку покупателем и избежать лишних проблем с совместимостью, продукт компании Zyxel не стал исключением, и Multy X поставляется в необычной сдвоенной коробке, проклееной изнутри мягким полимерным материалом. Поскольку со временем владельцу Mesh-сети может взбрести в голову расширить покрытие установкой дополнительных устройств, со второй половины этого года Zyxel Multy X будет продаваться и поштучно. Всего на текущий момент поддерживается работа 3 узлов в одной Mesh сети.

Технически, каждое устройство Multy X представляет собой 3-диапазонную точку доступа с одним радиомодулем для частоты 2.4 ГГц и двумя радиомодулями для 5 ГГц диапазона. Выделенное соединение между узлами (вышеназванный Backhaul) осуществляется на скорости до 1733 Мбит/с по 5 ГГц радио каналу в режиме 4x4 MU-MIMO и не влияет на производительность клиентского 5-гигагерцового диапазона. Кстати, по скорости Backhaul соединения, Zyxel Multy X в два раза обгоняет Google WiFi и Linksys Velop с их бедными 867 Мбит/с, а более дешевые решения типа TP-Link Deco M5 вообще не имеют выделенного межузлового соединения, и делят общую ширину канала для клиентов и связи между собой.

Скорость 2.4-гигагерцового канала составляет 400 Мбит/с, что в общем-то, не много по современным меркам, и многие производители сетевого оборудования вообще не стараются выжать максимум из этой частоты, объективно считая, что этот диапазон уходит в прошлое, уступая 5 Гигагерцам.

Для обоих клиентских частот, 2.4 и 5 ГГц используется режим 2x2 MU-MIMO, что обещает высокую производительность работы даже со старыми Wi-Fi устройствами стандарта 802.11n. Общая пропускная способность сети не должна снижаться при большом количестве подключенных клиентов.

Каждая точка доступа имеет 4 Ethernet порта со скоростью 1 Гбит/с, из которых 1 может использоваться для доступа в интернет (WAN), а 3 - для подключения проводных клиентов, например персональных компьютеров, IP-камер или NAS-ов. Проводного канала Backhaul между узлами не предусмотрено, хотя эта функция реализована во многих аналогах и может быть очень полезной, когда надо пробросить беспроводную сеть через толстое железобетонное перекрытие.

Зато есть USB 2.0 порт, который планируется использовать в будущих прошивках для подключения модема и модуль Bluetooth для связи со смартфоном. Мы подключали к Mutly X модем Yota - он не определился, обычная флешка так же не заработала, и зачем здесь этот порт, для нас осталось загадкой .

Корпус Zyxel Multy X не имеет крепления на стену, он даже не разбирается и судя по фотографиям на сайте производителя, существенная часть внутреннего пространства отведена под огромный радиатор охлаждения. А греться здесь есть чему.

Технические характеристики Zyxel Multy X

• 4-ядерный процессор Qualcomm IPQ 4019
• 512 Мб ОЗУ
• 4 Гб флэш
• 9 внутренних антенн
• 1 порт WAN 1 Gbps
• 3 порта LAN 1 Gbps
• Один порт USB 2.0 (будет работать в следующих прошивках)
• Bluetooth BLE 4.1
• Питание - 12 В, 3А, 25 Вт

Разобравшись с внешностью устройства, давайте посмотрим, чем оно интересно с точки зрения софта.

Настройка и первоначальная установка

Так как основная концепция Mesh устройств - это максимальная простота использования, то даже web-интерфейса у Zyxel Multy X не имеется , а все настройки производятся только с Android или iOS смартфона. Скачиваем из Google Play свежую версию программы Multy и переходим к инициализации. Первоначальная настройка узлов осуществляется через Bluetooth, а когда все закончится, вы сможете управлять устройствами через интернет из облака myZYXELcloud, из того же приложения.

Несмотря на то, что программа имеет англоязычный интерфейс, разобраться в ней не сложно. Шаг за шагом следуем инструкциям: включаем Bluetooth на телефоне, включаем питание на точке доступа, ждем пока замигает светодиодная индикация и задаем имя и пароль для новой беспроводной сети. В общем, писать здесь особо нечего - весь процесс настройки первой Multy вы можете увидеть на скриншотах. Ах да, совсем забыл добавить, что вам нужно подключить точку доступа к домашней сети через WAN порт, ведь без доступа к интернету настройка не закончится.

Второй узел Zyxel Multy X настраивается аналогично, с той лишь разницей, что софт сам подскажет вам, нужно ли разместить вторую точку доступа ближе к первой или наоборот - подальше, как в нашем случае. На настройку каждого устройства уходит где-то по 5 минут, и основное время - это ожидание, пока программа все сделает сама . На последнем этапе программа предложит вашему смартфону подключиться к созданной беспроводной сети и использовать её для работы в интернете.

Напоследок, традиционные автоматические обновления прошивки всех устройств Zyxel Multy X в домашней сети и присвоение имен как узлам, так и помещениям, в которых установлены устройства.

Следует иметь ввиду, что Zyxel Multy X создает только одну подсеть с IP-адресами 192.168.212.x , и параметры адресов менять нельзя. Каждое подключенное устройство можно определить к одной из групп по типу - например к смартфонам, беспроводным камерам, ноутбукам и так далее, а затем настроить отключение по расписанию (это и есть пресловутая функция Parental Control).

В программу на смартфоне встроен тест интернет-подключения вашей беспроводной сети. Вы можете протестировать скорость обмена между точками доступа Zyxel Multy X, чтобы выбрать лучшее место их установки, а так же скорость, на которой каждая точка доступа подключена к интернету. Это очень полезная информация, и пожалуй, основное, для чего можно заходить в программу настройки после того, как все будет сделано.

По умолчанию используется топология типа Daisy Chain, которую можно переключить на «звезду», но делать этого не рекомендуется, так как вы потеряете как в скорости, так и в расстоянии взаимного расположения устройств. Для доступных извне серверов (видеонаблюдение или NAS) существует DMZ-порт, работающий, когда точки доступа установлены в режиме NAT. Есть так же возможность установки мостового соединения, но переключать Multy X в режим bridge не рекомендуем.

Кстати, надо иметь ввиду, что только первоначальная настройка Multy X производится по Bluetooth, в дальнейшем для подключения к девайсу потребуется интернет. Если Multy X не подключен к сети интернет, на него никак не зайти и ничего с ним не сделать - только полностью сбрасывать все установки и настраивать заново.

Для многих наших читателей настройка Wi-Fi - такая же простая процедура, как переустановка Windows. Мы можем сделать это с закрытыми глазами, и нам трудно оценить все те попытки упрощения данного процесса. С моей точки зрения, в программе Zyxel Multy X не хватает только русского языка, и как только он появится, установить Wi-Fi сможет и пенсионер и отчаянная домохозяйка, не говоря уже о детях, которые нас еще и чему-то новому научат. Давайте посмотрим, как оно работает.

Тестирование

В первую очередь проверяем скорость соединения между нодами и от точки доступа до интернета. Zyxel заявляет о скорости интерконнекта Backhaul равной 1.7 Гбит/с. Эта скорость достигается только на прямой видимости, когда точки доступа работают без препятствий. При тестировании, скорость Backhaul была следующей:

• Прямая видимость, 5 метров - 520 Мбит/c
• 5 метров, 1 бетонная стена - 460 Мбит/с
• 10 метров, прямая видимость - 480 Мбит/с
• 10 метров, 2 бетонные стены - 450 Мбит/с
• 10 метров, 3 бетонные стены - 60 Мбит/с
• 10 метров, 3 бетонные стены - 32 Мбит/с

Первые тесты показывают, что достичь скорости интерконнекта выше 500 Мбит/с удается только в идеальных условиях, вероятно заявляя скорость Backhaul на уровне 1.7 Гбит/с, компания Zyxel имела ввиду одовременное соединение 3 точек доступа между собой, а не прямое соединение двух узлов. Никакого волшебства в распространении беспроводного сигнала у Multy X нет - точно такая же мощность, как и у всех точек доступа стандарта 802.11ac, встроенные антенны, и как результат - быстрое затухание при проходе через железобетонные преграды.

Следующий тест - это переход Wi-Fi клиента от одной точки доступа к другой, чтобы работать с наиболее качественным сигналом. Программа Multy имеет встроенный измеритель уровня сигнала, так давайте подключимся к беспроводной сети и прогуляемся от одного хот-спота к другому. Когда уровень сигнала уходит из зеленой зоны (-60 дБ) в желтую (-85 дБ), смартфону требуется всего около 30 секунд на переключение к ближайшей точке доступа Multy X. Это хороший показатель.

Ping через две Zyxel Multy: клиент - Multy - Multy - проводной Ethernet

Наши тесты показывают, что разница при подключении между первым и вторым узлами Multy X составляет 6-7 милисекунд. Для веб-серфинга, видеозвонков и мессенджеров это не имеет никакого значения, и даже в динамичных сетевых играх вы не почувствуете тормоза сети, так что опасения относительно тормозов Mesh для онлайн геймеров беспочвенны.

Цена вопроса

Стоимость комплекта Zyxel Multy X, состоящего из двух узлов, составляет 26 тысяч рублей. Дополнительную точку доступа Multy X можно купить за 14 тысяч рублей.

Комплекты для Wi-Fi Mesh - это самое дорогое домашнее сетевое оборудование за всю историю беспроводных сетей. Здесь вы платите за удобство настройки со смартфона и за связь узлов по беспроводному каналу, на который вынесен отдельный радиомодуль, а так же за работу с единственным SSID-ом.

Для сравнения, примерно за 16 тысяч рублей можно купить 4 точки доступа Zyxel NWA1123-AC v2 с поддержкой стандарта 802.11ac и частотой 5 ГГц, а на сэкономленные деньги пригласить сисадмина с красным дипломом, чтобы он все настроил за вас. Если тянуть провода к точкам доступа никак не хочется, то у Zyxel есть прекрасный комплект стоимостью около 8400 рублей, состоящий из Powerline адаптера Pla 5206 v2 и Powerline репитера Pla5236.

Да, конечно можно вспомнить о том, что Zyxel Multy X поддерживает управление с помощью голосового помощника Amazon Alexa, но пока что это свойство трудно оценить.

Выводы

Если вы считаете, что чем дороже Wi-Fi устройство, тем больше в нем должно быть функций, то Zyxel Multy X, как и все домашние комплекты Wi-Fi Mesh - не для вас. Вообще, если вы разбираетесь в компьютерном и сетевом оборудовании, вы сможете сделать все дешевле и быстрее.

Если же вам важно, чтобы Wi-Fi смогла настроить даже морская свинка, и вам нужна высокая скорость на большой площади, как например в коттеджах, на дачном участке, или на любом другом объекте, но думать, а тем более тянуть провода вам лень, то Zyxel Multy X - это лучшее, что сегодня доступно на рынке из Mesh-комплектов. Во-первых, 3 LAN порта со скоростью 1 Гбит/с для NAS-ов, интернет-вещей, IP-камер и т.д., отдельный модуль радиосвязи между нодами, которых может быть до трех штук, заявленное покрытие в 466 кв.м и управление через облачный сервис MyZyxelCloud.

Михаил Дегтярёв (aka LIKE OFF)
25/04.2018

Давайте для начала разберёмся – что же такое mesh сети? Wi-Fi Mesh системы – это сеть, которая строится на основе одноранговых или по другому равноправных модулей. То есть у нас есть передатчики, которые без каких-либо проблем взаимодействуют со всеми устройствами в сети. Вот обычная домашняя локалка взаимодействуют путем подключения клиентов к маршрутизатору. Именно в нём хранится все данные маршрутов, там же идёт распределение IP адресов с помощью DHCP. Пакеты информации идут строго к маршрутизатору извне, а далее к устройству.

Mesh сеть как я уже и сказал, состоит из модулей, которые передают информацию путём Wi-Fi технологии. Но в данной структуре нет основного центрального маршрутизатора. А пакеты информации идут непосредственно от одного ближайшего модуля, до другого или подключенного устройства. У такой системы также нет центрального DHCP сервера, который раздаёт адреса для маршрутов.

Плюсы

Основным преимуществом такой сети – простота в расширении. Так как у нас нет центрального узла, а каждый модуль выступает неким узлом между подключенными устройствами и подобными модулями – сеть может бесконечно расширяться. Если поставите, к примеру дома в роутер, то расширить сеть сможете только на повторителях вокруг этого же маршрутизатора.

Они должны располагаться в радиусе действия волны основного аппарата. Здесь же все по-другому. Каждый модуль в автономном режиме подключается к сети без дополнительных настроек и сразу же расширяет ею. То есть можете сделать свой радиус покрытия сети любой формы и размера.

Также огромным плюсом является то, что можете подключить интернет к любому модулю и он станет раздавать интернет на остальные устройства. Можно при соответствующих настройках объединять крупные сети.

Данная технология позволяет строить бесшовный интернет. Немного расскажу об этом. Смотрите при стандартном расширении сети люди чаще используют связку: роутер + повторитель. Например, у вас роутер стоит на первом этаже, а повторитель на втором. Поднимаетесь с телефоном с первого этажа на второй.

И переподключение к повторителю произойдёт только при полном отсутствии сигнала от центрального маршрутизатора. Идёте с телефоном, уже связь плохая, интернет не грузит, фильм тормозит, но устройство, которое выступает как клиент, на отрез отказывается подключаться к повторителю. И когда связь пропадает смартфон какое-то время переподключается к репитеру.

В данной технологии все происходит быстрее. И устройство переподключается к более сильному сигналу модуля. ASUS Lyra, TP-Link, Deco M9 Plus и другие современные системы поддерживают все стандарты Wi-Fi от 2.4 ГГЦ до 5 ГГц. Но чаще используется именно первый стандарт, так как он имеет более широкий радиус покрытия.

Ну и самое главное, передатчики очень просто в настройке. Все системы разделены на два вида:

• Самоорганизующиеся;
• Настраиваемые.

Первый вариант используется чаще. Если нужно расширить сеть, просто покупаете дополнительный модуль, приносите домой или в офис и устанавливаете его в нужном месте. После этого зона покрытия всеобщей сети станет больше. Модуль автоматически подключится к сети и уже начнёт работать.

При этом к сети может подключится любой. Можете, например сделать всеобщую сеть вашего жилого дома. Просто каждый сосед покупает по такому модулю и вот у вас уже сеть жилого дома. Которую как уже поняли – можно объединить с подобными сетями других домов.

Минусы

Данная технология все же достаточно затратная в плане закупки оборудования, если говорить про крупные компании. Но это все равно дешевле стационарных станций и подключения «Бесшовного Wi-Fi». Самым главным минусом, является то, что технология очень молодая, а люди с опаской смотрят, на что-то новое.

Для государства это как плюс, так и минус. Например, с помощью расширения сети можно подключить интернет в глубинке, без особых затрат. Но отслеживать трафик практически невозможно, так как нет четкого распределения IP адресов. Также некоторые системы позволяют использовать IPv6 и устанавливать себе адрес – какой вздумается.

Качество связи зависит от аппарата – чем он качественнее и дороже, тем лучше. Дешёвые передатчики могут греться, выходить из строя и резать ширину канала передачи. Из-за того, что подобные системы очень молодые, то и протоколы, на которых они работают пока в разработки. Ещё пока нет установленного стандарта DNS-системы.

Протоколы

Сейчас используется ряд протоколов. В таблице ниже можно посмотреть все их плюсы, минусы.

На данный момент самой продвинутой является система CJDNS. Во-первых, она имеет автономную настройку адресов, но клиент сам может назначить адрес. Используется система IPv6, что уменьшает шанс, конфликта адресов.

Есть шифрование трафика, то есть выследить клиента – невозможно. Например, сосед может использовать ваш узел, для просмотра запрещённого контента (Это я пишу в плане примера). И его невозможно будет выследить. Другие системы, такие как: «B.A.T.M.A.N.», «DTN», «Netsukuku» и «OSPF» – имеют менее широкие возможности. Но пока ни одна не имеют поддержки DNS, поэтому их пока не используют в крупных компаниях.

Вывод

Вай-фай Меш технология - это будущее. Если всё будет и дальше так развиваться, то провайдерам придётся уменьшить цену на использование интернета, так как он будет практически везде. Ведь подключитьcя к WiFi можно будет в любой точке города, при широком распространении.

На мой взгляд, в первую очередь будут эту беспроводную технологию использовать крупные компании, занимающиеся рекламой. Таким образом можно будет куда проще распространять рекламу в своем сегменте. Но для этого нужно доделать DNS систему. Если у вас ещё остались вопросы – пишите о них в комментариях и я вам отвечу.

Постоянно читаю сетевой форум и нахожу там много полезной информации. По материалам форума я и подготовил следующую статью.

На современном этапе в структуре информационно-телекоммуникационных систем все большее развитие получают системы беспроводноuj доступа. На сегодняшний день технология Wi-Fi , в основе которой лежит стандарт IEEE 802.11 , является наиболее популярной технологией беспроводных сетей передачи данных, быстро развивается. Однако преобразования Wi-Fi в инструмент корпоративной коммуникации и действительно массовую технологию обмена данными ставит перед разработчиками серьезную проблему «бесшовного» межсетевого роуминга. Эта проблема решается в рамках ячеистой (mesh) архитектуры и именно с ее внедрением аналитики связывают очередной этап роста беспроводных сетей . Это многошаговая сеть, устройства которой (mesh-станции , MP, Mesh — Mesh-сеть Points ) обладают функциями маршрутизатора и способны использовать различные пути для пересылки пакета. Mesh-технология становится особенно необходимой в отсутствие проводной инфраструктуры для соединения станций. В этом случае пакеты пересылаются от одной mesh-станции к другой до достижения шлюза с проводной сетью. Для большей надежности mesh-станция может иметь более одной соседнюю mesh-станцию . Идея mesh-сетей берет свое начало с мобильных ad hoc сетей (MANET ), в которых функция маршрутизации была реализована на уровне IP. Протокол MANET имеет ограниченную производительность, поскольку IP-уровню недоступна информация об условиях беспроводной передачи и соседние узлы. В частности, IP-уровню недоступна информация о вероятности искажения пакетов помехами и коллизиями, а также о схеме модуляции и кодирования, используемой в каждом из соединений. Напротив, в mesh-сетях стандарта IEEE 802.11s механизмы маршрутизации работают на MAC-уровне, где эта информация доступна, что делает маршрутизацию гораздо эффективной. За счет протокола маршрутизации, работающий на МАС-уровне, mesh-технология позволяет в несколько раз увеличить зону покрытия сети. Это важно, поскольку с ростом скорости передачи зона покрытия сети падает, а mesh-технология компенсирует этот эффект.

Информационные сети, организованные по топологии mesh , получили за последние полтора-два года большое признание. Масштабы проектов выросли до тысяч точек доступа и десятков тысяч пользователей. mesh-сети представляют самые интересные решения, интегрирующие различные сетевые и радиотехнологии, и поэтому в полной мере отвечают требованиям абонентов, постоянно увеличиваются (мобильность, QoS, безопасность).

Присутствие точки доступа (Access Point) и модуля WiFi, например в ноутбуке, позволяет организовать беспроводную сеть в так называемом режиме Infrastructure. По большому счету этот режим можно назвать Мастер-Ведомый, когда AP играет роль главной скрипки, а WiFi подключаются непосредственно к этой самой AP. Наверняка многие из вас уже имеют опыт работы из мест употребления прохладительных напитков и приятного времяпровождения, где развернуты WiFi-сети. Однако стоит вспомнить, что даже два WiFi-модуля можно заставить играть по другим правилам, выставив их в режим работы Ad-Hoc. В этом случае уже нет главного устройства и подчиненного, они все являются однотипными. Вот здесь-то нас и поджидают приятные сюрпризы, а именно -появляется возможность организовать mesh-сеть (у нас она называется как "ячеистая", но я думаю, что именно английский вариант приживется). Чем хороша mesh-топология? Во-первых, сеть создается из относительно дешевых модулей, каждый из которых по радиоканалу соединен со всеми соседями в зоне видимости. Второе немаловажное свойство - сеть из этих модулей самоорганизуется и способна восстанавливаться при выходе из строя некоторых узлов. И третье - низкая стоимость поддержки сети - раз узлы могут постоянно "видеть" и "чувствовать" состояние соседей и соответственно принимать решение об изменении маршрутных таблиц, то поддержка в данном случае заключается в правильном включении в сеть бытового электропитания.

Но не стоит думать, что минусов нет. Конечно, они есть: это идополнительный служебный трафик, который обязан курсировать по сети, и проблема в правильном выборе программных комонентов, а именно, протоколов обмена - когда сеть состоит из 10 узлов, проблем нет, но при наличии 100 и более узлов приходится задумываться об эффективном выборе маршрутов.И это задача разработчиков.

Архитектура Mesh-сети

Топология Mesh основана на децентрализованной схеме организации сети, в отличие от типовых сетей 802.1 1a/b/g, которые создаются по централизованному принципу. Точки доступа, работающие в Mesh-сетях, не только предоставляют услуги абонентского доступа, но и выполняют функции маршрутизаторов/ретрансляторов для других точек доступа той же сети. Благодаря этому появляется возможность создания самоустанавливающегося и самовосстанавливающегося сегмента широкополосной сети.

Mesh-сети строятся как совокупность кластеров.Территория покрытия разделяется на кластерные зоны, число которых теоретически не ограничено. В одном кластере размещается от 8 до 16 точек доступа. Одна из таких точек является узловой (gateway) и подключается к магистральному информационному каналу с помощью кабеля (оптического либо электрического) или по радиоканалу (с использованием систем широкополосного доступа). Узловые точки доступа, так же как и остальные точки доступа (nodes) в кластере, соединяются между собой (с ближайшими соседями) по транспортному радиоканалу. В зависимости от конкретного решения точки доступа могут выполнять функции ретранслятора (транспортный канал) либо функции ретранслятора и абонентской точки доступа. Особенностью Mesh является использование специальных протоколов, позволяющих каждой точке доступа создавать таблицы абонентов сети с контролем состояния транспортного канала и поддержкой динамической маршрутизации трафика по оптимальному маршруту между соседними точками. При отказе какой-либо из них происходит автоматическое перенаправление трафика по другому маршруту, что гарантирует не просто доставку трафика адресату, а доставку за минимальное время. Процедура расширения сети в пределах кластера ограничивается установкой новых точек доступа, интеграция которых в существующую сеть происходит автоматически. Недостаток подобных сетей заключается в том, что они используют промежуточные пункты для передачи данных; это может вызвать задержку при пересылке информации и, как следствие, снизить качество трафика реального времени (например, речи или видео). В связи с этим существуют ограничения на количество точек доступа в одном кластере. На сегодняшний день выпускается Mesh-оборудование как внешнего, так и внутреннего размещения.

Стандарты беспроводной передачи данных, используемые для построения Mesh-сетей

Как уже говорилось выше, основой для реализации Mesh-сетей на сегодняшний день является стандарт IEEE 802.11 (Wi-Fi). Оборудование стандарта pre-Wi-МАХ уже сегодня применяется для подключения узловых точек Mesh-сетей к магистральным каналам (Tropos, Nortel и др.). Учитывая технологические преимущества WiMAX, данный стандарт (особенно в его мобильной версии) будет использоваться для организации абонентского доступа. Однако начало этого процесса следует отнести на момент появления на рынке дешевых абонентских устройств.

Wi-Fi Mesh-сети

Сервисные возможности

Хэндовер

В настоящее время в стандарте 802.11 нет строгих спецификаций по реализации хэндо-вера ("бесшовного" перемещения абонентов между точками доступа). Однако для обеспечения такого перехода предусмотрены специальные процедуры сканирования эфира и присоединения ("association"). Реализация хэн-довера в сетях Wi-Fi может осуществляться различным образом, например, на базе протокола Radius или под управлением интеллектуального беспроводного контроллера, организующего "туннель" при переходе клиента в зону обслуживания соседней точки доступа. В спецификации 802.11k (см. врезку) описаны процедуры, позволяющие клиентскому устройству выбрать точку доступа, к которой следует подключиться перед разрывом текущего соединения. Кроме того, использование алгоритма кэширования, предусмотренного спецификацией 802. 11i, обеспечивает установление нового защищенного соединения за время, не превышающее 20-30 мс. Как результат -оборудование с поддержкой механизмов управления 802.11k обеспечивает переключение абонентского устройства на новую точку доступа за время не более 50 мс. Такая задержка не будет замечена пользователем, так как она в несколько раз меньше человеческого порога восприятия.

Межсетевой роуминг

Объединение сетей Mesh (проблема роуминга), а в дальнейшем также объединение сетей фиксированной и мобильной связи служит решению основной задачи: возможности предоставлять мобильным конечным пользователям как можно более широкий ассортимент услуг по как можно более низкой цене. Отсюда встает необходимость решать задачу по организации межсетевого роуминга согласно известному принципу "один человек - один номер" при перемещении абонента между сетями различного типа. В пределах городской сети, состоящей из набора кластеров, проблема роуминга при переходе клиента из кластера в кластер решается механизмами ESSID, WEP/802.1x и VPN. Свободно перемещающийся клиент идентифицируется по IP-адресу с организацией виртуальных IP-каналов. Ожидается, что в спецификации 802.11s будет описана процедура объединения сетей, в том числе и различного типа. Создание крупных сетей 802.11s позволит устранить ныне существующую проблему перехода между сетями Wi-Fi, развернутыми в различных городах.

Мультисервисность

Обеспечение мультисервисности предполагает организацию для клиента полного спектра IP-услуг, включая доступ в Интернет, VoIP, видеоконфе-ренц-связь и т.д. Стандарт IEEE 802.11e позволяет при сохранении полной совместимости с действующими стандартами 802.11а/b/g расширить функциональность за счет обслуживания потоковых мультимедиаданных и предоставления гарантированного качества услуг QoS. Механизм основан на приоритезации трафика и предполагает организацию контроля полосы пропускания по группам пользователей и типам трафика (голос, видео и т.д.). Практическая реализация QoS позволяет организовывать не только голосовые, но и видеосессии для пользователей, крайне требовательных к безопасности и надежности соединения (службы безопасности).

Безопасность

Вопросы безопасности Mesh (защита от нелегальных подключений) являются весьма актуальными, особенно для систем городского масштаба, которые объединяют муниципальные, абонентские и корпоративные сети. Безопасность сетей обеспечивается в рамках спецификаций стандарта 802.11. Стандарт шифрования (Wired Equivalent Privacy, WEP) на сегодняшний день не удовлетворяет требованиям из-за слабой стойкости ключа. Принятие стандарта 802.11 i (WPA2) делает доступной более безопасную схему аутентификации и кодирования трафика. Стандарт IEEE 802.11i предусматривает использование в продуктах Wi-Fi таких средств, как поддержка алгоритмов шифрования трафика: TKIP (Temporal Key Integrity Protocol), WRAP (Wireless Robust Authenticated Protocol) и CCMP (Counter with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol). Этих алгоритмов достаточно для защиты на уровне абонентского трафика, но на уровне корпоративного пользователя используются дополнительные механизмы, включающие более совершенные способы аутентификации при подключении к сети: более крипто-стойкие методы шифрования, динамическую замену ключей шифрования, использование персональных межсетевых экранов, мониторинг защищенности беспроводной сети, технологию виртуальных частных сетей VPN и т.д.

Интеграция с существующими сетями GSM

Преимущества интегрированных сетей Wi-Fi-GSM очевидны, что заставляет производителей оборудования активно развивать это направление. Усилия в этом направлении связаны в первую очередь с созданием механизма межсетевого перехода. Компании Motorola, Avaya и Pro-xim разработали универсальные беспроводные устройства и создали форум SCCAN (Seamless Converged Communication Across Networks), уже одобренный IEEE. Альянс SCCAN должен разработать спецификацию взаимодействия между двухсетевыми устройствами и офисными IP-станциями, способными работать и в Wi-Fi, и в сотовых сетях. Технология UMA (Unlicensed Mobile Access), разработанная американской компанией Kineto Wireless, позволяет мобильному абоненту переключаться с GSM-сети на сеть Wi-Fi, не прерывая разговора. На сегодняшний день рынок GSM-телефонов со встроенным модулем Wi-Fi насчитывает более 30 моделей и их количество неуклонно растет.

Mesh-приложения

Наибольшую эффективность следует ожидать при реализации Mesh-сетей масштаба города (MAN). Особенности организации и использования подобных сетей определяются социальной и коммерческой целесообразностью, при этом сети могут либо строиться только как корпоративные (муниципальные) или абонентские, либо решать обе задачи одновременно. С точки зрения абонентского сервиса подобные сети уже сегодня обеспечивают полный спектр IP-приложений - Ethernet, VoIP, real time video.

Абонентские сети

Главной задачей абонентских сетей является обеспечение доступа пользователей (стационарных и мобильных) к ресурсам Интернета и организация Wi-Fi-телефонии. Особенностью таких сетей является, как правило, высокая плотность установки точек доступа (порядка 10 точек/км2). Этот параметр определяется в значительной степени низкой выходной мощностью клиентских устройств (Wi-Fi-адаптеры, телефоны), высокой плотностью размещения абонентов (и, следовательно, необходимостью обеспечивать высокую емкость абонентского трафика), а также характеристиками чувствительности точек доступа. Развертывание подобных сетей становится выгодным при достаточно большом числе пользователей и на сегодняшний день определяется не техническими, а экономическими аспектами. Основные проблемы, с которыми приходится сталкиваться при создании Mesh-сетей внешнего (уличного размещения) в России:

·ограниченность частотного ресурса (частотные диапазоны 802.11 в крупнейших городах России практически исчерпаны);

·необходимость подтверждения результатов радиочастотного планирования практическими исследованиями состояния радиообстановки в зоне развертывания сети (наличие незарегистрированных пользователей);

·организация размещения точек доступа в максимальной близости от абонентов, обеспечение круглосуточного электропитания и т.д.

В качестве примера можно привести Mesh-сеть компании "Голден Телеком", разворачиваемую в Москве и насчитывающую до 3500 точек доступа. Не менее крупные проекты на момент написания этой статьи находятся в стадии реализации в г. Тайбэй и Македонии (в Македонии поставлена задача организовать полное покрытие сетями Wi-Fi 40 городов, то есть всей территории страны площадью более 1500 км 2). Типовое решение для мобильных абонентов предполагает монтаж точек доступа на уровне 10-12 метров, вдоль улиц на столбах городского освещения, опорах светофоров, кабельных растяжках и т.д.

Муниципальные сети

Mesh-топология позволяет реализовать уникальные по своим возможностям сети муниципального назначения, ориентированные на службы оперативного реагирования (милиция, "Скорая помощь", МЧС). Одним из требований является наличие производителей мобильных роутеров, монтируемых в автомобилях. Основу сети составляют узловые и абонентские точки доступа, размещаемые на улице (как правило, вдоль дорог) и организующие зоны информационного покрытия, в которых обеспечивается подключение абонентов со стандартными Wi-Fi-адаптера-ми. Дополнительно точки доступа могут использоваться для организации управления движением (светофоры) и сбора видеоинформации, с подключением видеокамер по проводному или беспроводному интерфейсу. Подключение пользователей, расположенных внутри помещений, к внешней сети производится с помощью внутри-офисных точек доступа, которые характеризуются пониженной выходной мощностью и "комнатным" исполнением корпуса. Наибольший интерес представляют мобильные точки доступа, предназначенные для эксплуатации в автомобилях. Использование этих устройств не только увеличивает радиус действия между точками доступа до 800-1200 метров, но и позволяет организовать:

·информационное обеспечение пользователей внутри автомобиля при проводном или беспроводном подключении конечных устройств (ноутбук, PDA и т.д.);

·информационное покрытие в радиусе 300 м вокруг автомобиля для абонентов со стандартными Wi-Fi-адаптерами 802.1 1b/g;

·контроль положения автомобиля при использовании встроенного в точку доступа GPS-приемника.

Применение мобильных точек доступа позволяет организовать оперативное расширение зоны покрытия или увеличение информационной емкости сети за счет концентрации оборудованных автомобилей в "горячих точках". Механизмы самоорганизации Mesh-сети позволяют за минимальное время (определяемое временем прибытия автомобилей, оборудованных Mesh-точками доступа) организовывать зону Wi-Fi c передачей оперативной аудио- и видеоинформации на центральный пульт. Анализ создания и развития Mesh-сетей показывает, что существует устойчивая тенденция объединения абонентских и муниципальных сетей. Зачастую сети, построенные по муниципальному заказу, дополняются впоследствии точками доступа и эксплуатируются операторами в объединенном "муниципально-абонентском" режиме.

Технологические сети

Высокий уровень автоматизации современного производства требует передачи больших объемов контрольной и управляющей информации. С появлением на рынке первичных преобразователей и микроконтроллеров со встроенными модулями Wi-Fi беспроводные решения при организации технологических сетей становятся все более востребованными. В первую очередь это касается многоуровневых сетей передачи данных, предназначенных для современных транспортных систем. Функциональные возможности таких систем включают в себя сбор информации об объекте (техническое состояние, идентификация груза), передачу видеоизображений систем безопасности и т.д. Уже реализовано несколько проектов Mesh-сетей на железнодорожном транспорте. Типовыми задачами таких проектов являются организация абонентского доступа и передача технологической информации в поездах. Точки доступа, расположенные вдоль железнодорожного полотна, обеспечивают организацию зон Wi-Fi в вагонах поезда, следующего со скоростью до 300 км/ч.

Оборудование

На сегодняшний день большую часть рынка Mesh-оборудования занимают sturtup-компании, однако ситуация очень быстро меняется. Компании Cisco, Motorola, Nortel, Proxim, Alvarion,Mikrotik, Senao (организация транспортных каналов) - вот далеко не полный перечень известных производителей, все более активно работающих в секторе Mesh-оборудования.

Все представленное на рынке оборудование можно условно разделить на 3 группы:

·группа № 1 - Single-радиосистемы с одиночным радиоблоком, использующие антенны круговой диаграммы направленности;

·группа № 2 - Dual-радиосистемы с двумя радиоблоками, использующие антенны круговой диаграммы направленности;

·группа № 3 - Multi-радиосистемы, использующие раздельные радиоблоки для организации транспортного и абонентского доступа с применением направленных антенн.

Основные технические характеристики оборудования приведены в ниже.

Группа № 1. Single-радио

При использовании Single-радио один радиомодуль в частотном диапазоне (2,4 ГГц) применяется для организации абонентского доступа и транспортного канала между точками. Учитывая плотность установки точек доступа и ограниченность частотного ресурса, для исключения их взаимного влияния требуется очень тщательное частотное и структурное планирование сети. Число переходов (hops) трафика между точками доступа должно составлять не более 3-4, что ограничивает возможности масштабирования сети в пределах одного кластера при организации сервисов реального времени. Несмотря на указанную специфику, Mesh-сети, построенные на оборудовании 1-й группы, лидируют по присутствию на рынке. Оборудование характеризуется низкой стоимостью и является наиболее эффективным для создания зон покрытия малого масштаба.

Группа № 2. Dual-радио

При использовании Dual-радио применяются раздельные радиомодули для организации абонентского доступа (2,4 ГГц) и транспортного канала (5,8 ГГц). Подобное решение позволяет избавиться от интерференционных помех при передаче информации между точками, что упрощает частотное планирование сети и повышает производительность системы по транзитному трафику за счет "переноса" транспортного канала в другой частотный диапазон.

Группа № 3. Multi-радио

Оборудование третьей группы наиболее интересно по архитектурному решению. Оно построено по модульному принципу с использованием от 4 до 6 радиоблоков. Это позволяет (так же, как и в решениях Dual-радио) организовать разделение абонентского и транспортного потоков. Однако эффективность решения Multi-радио повышается за счет разделения входящего и нисходящего транспортных потоков при увеличения общего числа "транспортных" радиомодулей. Модульная архитектура (на практике это набор плат, монтируемых в типовом корпусе) допускает оперативную замену радиомодулей и позволяет производить простую модернизацию всей сети по мере развития технологической и элементной базы, включая переход на новые стандарты (Wi-МАХ).

Перспективы и шансы на успех

Усложнение Mesh-систем по мере увеличения их масштаба и необходимость объединения с альтернативными сетями (GSM, 3G, WiMAX и т.д.) потребуют создания более сложных систем управления, основанных на централизованных решениях. Коммерческая эффективность объединенных сетей "муниципально-абонент-ского" доступа приведет к росту их числа и потребует создания более эффективных решений, обеспечивающих безопасность муниципального сектора сетей.

Для России ожидаемым сектором строительства Mesh-сетей являются крупные мегаполисы (спальные районы и деловой центр) и коттеджные поселки. Проблемы организации таких сетей связаны в первую очередь с частотными ограничениями. В отличие от стран с "открытыми" диапазонами стандарта 802.11, в России при построении внешних сетей необходимо получение Решений ГКРЧ и частотных разрешений. При построении внутренних сетей процедура упрощена: если оборудование указано в Приложении № 2 Решения ГКРЧ № 04-03-04-003 от 06.12.2004 или внесено в перечень оборудования последующими решениями ГКРЧ, то достаточно регистрации сети в местном радиочастотном центре.

Учитывая политику, проводимую Мининформсвязи России , следует ожидать, что границы между топологией традиционных решений ШПД (особенно в приложении стандарта WiMAX для частотных диапазонов 2,4; 3,5; 5,8 ГГц) и Mesh при реализации в России будут постепенно размываться.

Mesh как принцип сетевого построения безусловно будет развиваться и займет если не определяющее, то значимое положение в глобальной информационной сети.