Wi-Fi Mesh сети для самых маленьких / Habr

Недавним постом мы выяснили, что довольно большая часть от аудитории хабра не знает о том, что такое Mesh сети, постараемся это исправить.

Сегодня мы поговорим о:

• Что такое Mesh Wi-Fi
• Полноценная Mesh Wi-Fi сеть
• Зачем такие сети нужны
• Какие проблемы решает эта технология
• Плюсы и минусы Mesh сетей
• Какие технологии и протоколы используются
• Сравнительная таблица Mesh протоколов
• Mesh сети и органы власти

Что такое Mesh Wi-Fi

Mesh сеть — это распределенная, одноранговая, ячеистая сеть.

Каждый узел в ней обладает такими же полномочиями как и все остальные, грубо говоря — все узлы в сети равны.

Сети бывают самоорганизующиеся и настраиваемые, первый тип сетей при включении оборудования, которое его поддерживает, автоматически подключаются к существующим участникам, выбирают оптимальные маршруты и самонастраиваются внутри сети.

Настраиваемые же сети, это те сети, которые следует настроить перед использованием.

Полноценная Mesh Wi-Fi сеть

Полноценная Mesh Wi-Fi сеть это такая сеть:

• Для подключения к которой не требуется никакого дополнительного ПО кроме dhcp-клиента и поддержки ipv6 системой

ПО сети позволяет превратить любое устройство в полноценного участника сети
Нет единого центра для получения IP адресов (DHCP)
Маршруты в сети полностью распределенные и динамические
Объединение сетей происходит в автоматическом режиме — когда устройство подключено одновременно к двум сетям (скажем с Московской сети и к сети из города Химки), узел который подключен к этим двум сетям становится мостом, который их объединяет
Стандартная настройка сети не позволят выходить в обычный интернет (т.е не как Tor)

Зачем такие сети нужны

Mesh сети — это вполне осмысленный следующий шаг в развитии беспроводных сетей, в mesh сети вы «сам себе провайдер», вас нельзя отключить от этой сети, с вами нельзя разорвать договор о пользовании интернетом, вас нельзя подслушивать СОРМ’ом спец оборудованием.

Какие проблемы решает эта технология

Данная технология решает следующие проблемы:

• Позволяет быть независимыми от провайдеров
• Вы можете сами построить свою сеть с шлю… Wi-Fi роутерами и маршрутизацией
• Для подключения к сети вам не нужно производить никаких сложных действий (при условии, если сеть самонастраиваемая)
• Каждый новый клиент, который подключился к сети, увеличивает ёмкость сети
• Понятие «бесплатный Wi-Fi дома» меняется на «бесплатный Wi-Fi везде»
• Если произошло стихийное бедствие, то с помощью Mesh сети можно быстро построить сеть на месте пришествия для связи, при поддержке из вне — соединить её с глобальной сетью

Плюсы и минусы Mesh сетей

Плюсы:

• Независимость от провайдера, режима, власти
• При стихийных бедствиях позволяет иметь сеть на месте происшествия, хотя возможно и отрезанную от глобальной части
• Некоторые современные протоколы для строительства Mesh сетей гарантируют шифрование всего трафика проходящего через сеть (cjdns)
• Динамическая, авто-конфигурируемая маршрутизация
• Возможность объединять mesh сети через обычный интернет (cjdns)

Минусы:

• Первоначальный запуск Mesh сети очень сложен
• Эффективная работа достигается когда в сети много участников
• Из-за отсутствия привычных пользователям ресурсов Mesh сеть может отпугивать новичков
• Негарантированная ширина канала
• Негарантированное качество связи

Какие технологии и протоколы используются

В нынешнее время самые популярные протоколы для организации Wi-Fi Mesh сетей это:

• CJDNS
• B.A.T.M.A.N.
• DTN
• Netsukuku
• OSPF

У каждого есть свои плюсы и минусы, с которыми вы можете ознакомится в таблице сравнения:

Сравнительная таблица Mesh протоколов:

Авто-назначение адреса — клиент сам выбирает себе адрес и может не менять его, переходя из одной под сети в другую, нет единого центра выдачи адресов
Авто-конф. Маршрутизация — нет необходимости вручную настраивать маршрутизацию в сети
Распределенная маршрутизация — узлы обмениваются информацией о маршрутизации
Объединение сетей — умеет объединять сети через обычный интернет
IPv4/v6 — по какому протоколу работает сеть
Авто-настройка — позволяет пользоваться сетью без установки какого-либо другого ПО
Разработка — статус разработки сети
Поддержка OS — какие операционные системы могут быть полноценными участниками сети

Mesh сети и органы власти

Для государства, Mesh сети это двоякое явление, с одной стороны такой тип сетей позволяет за меньшие деньги подключить к сети удаленные регионы с минимальным количеством вложений, с другой стороны — трафик в таких сетях не может быть перехвачен и проанализирован.

Какой стороны будет придерживаться наше правительство — станет известно в будущем, но уже сейчас в мире работают множество Mesh сетей, они построены на разных протоколах, у них разное сообщество, но они работают. en.wikipedia.org/wiki/List_of_wireless_community_networks_by_region

В России нет никаких ограничений для запуска Mesh Wi-Fi сетей в диапазоне 2,4 GHz habrahabr.ru/post/183474

Как будут работать сети в ближайшем будущем

На данный момент, активнее всего разрабатывается набор протоколов cjdns, на таблице выше видно чего он может делать уже сейчас.

Так же сейчас идет разработка DNS системы для cjdns, что позволит сделать доменную систему распределенной, еще нет окончательного стандарта, но, судя по всему, будет выбран Bitcoin как средство для фиксирования регистрации доменов, как только будет утвержден стандарт DNS в cjdns — я непременно расскажу об этом.

Но на DNS все не заканчивается, сейчас происходит тестирование и разработка полноценного движка Mesh сети (части которая отвечает за автоматические нахождение пиров рядом и подключение к ним) .

Как только две эти части будут реализованы, то можно будет сказать, что у нас есть готовая реализация набора протоколов для организации полноценной Mesh сети.

На данный момент, к сожалению, ни одна из доступных реализаций не может считаться полноценной Mesh сетью из-за отсутствия тех или иных функций.

Еще про Mesh:

cjdns

Hyperboria: Интернет 2.0
Hyperboria: Как все устроено
Hyperboria: Маршрутизацияи

Netsukuku

Netsukuku — свой собственный интернет
ANDNA — служба именования узлов сети Netsukuku

DTN

Сети, устойчивые к разрушению, скоро вступят в строй

Serval (B.A.T.M.A.N-adv)

Абоненты всегда будут в зоне доступа

Ячеистая топология — Википедия

Схема ячеистой топологии

Ячеистая топология (mesh-сеть) — сетевая топология компьютерной сети, построенная на принципе ячеек, в которой рабочие станции сети соединяются друг с другом и способны принимать на себя роль коммутатора для остальных участников. Данная организация сети является достаточно сложной в настройке, однако при такой топологии реализуется высокая отказоустойчивость. Как правило, узлы соединяются по принципу «каждый с каждым». Таким образом, большое количество связей обеспечивает широкий выбор маршрута трафика внутри сети — следовательно, обрыв одного соединения не нарушит функционирования сети в целом.

Сетевая тополо́гия — это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (маршрутизаторы), а рёбрам — физические или информационные связи между вершинами.

Сетевая топология может быть:

• физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети;
• логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии;
• информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети;
• управления обменом — это принцип передачи права на пользование сетью.

Сеть беспроводных устройств, функционирующая по принципам ячеистой топологии, называется беспроводной ячеистой сетью.

Ячеистые сети изначально разрабатывались в военных целях и, как правило, являются беспроводными. За последнее время размер устройств, стоимость, а также их энергопотребление снизились, и стало возможным добавление нескольких радиомодулей на один узел. Вследствие чего каждая ячейка получила возможность одновременно выполнять несколько полезных функций, таких как клиентский доступ, сканирование, требуемое для высокоскоростных передач в мобильных приложениях и прочие.

Для разработки такого типа сетей полезными оказываются знания методов теории игр, которые помогают анализировать стратегии выделения ресурсов и построения маршрутов в ячеистой топологии.

Узлы первых беспроводных ячеистых сетей представляли из себя устройства, способные работать только в режиме полудуплекс.

Позднее, с развитием радиомодулей, стало естественным осуществление приема и передачи одновременно на разных частотах или CDMA-каналах, что резко подтолкнуло развитие сетей с ячеистой топологией.

Общие особенности[править | править код]

• «Интеллектуальность» сети

Является одной из ключевых особенностей беспроводной ячеистой сети. «Интеллектуальность» означает, что при подключении каждая точка автоматически получает информацию обо всех других точках доступа в сети и «выясняет» свою роль. Такое поведение исключает необходимость постоянного администрирования и способствует быстрому развертыванию.

• Самовосстановление и самоадаптация

Как можно понять из предыдущего пункта — как только сеть включена и начинает функционировать, то каждое устройство автоматически определяет состояние соседей и свою роль в общей топологии. Поэтому, при выходе из строя одного из узлов, сеть способна перенаправить данные — то есть переопределить маршруты автоматически.

• Быстрое и недорогое развертывание

Развертывание ячеистой сети не требует дорогостоящей инфраструктуры и прокладки кабелей. Кроме того, в силу способностей к самовосстановлению и самоадаптации — данная сеть является экономной в эксплуатации.

Организация сети[править | править код]

Беспроводные ячеистые сети — первый шаг в направлении экономически эффективных и динамических сетей с высокой пропускной способностью. Такая топология, по сути, является сетью маршрутизаторов, лишённой проводов между узлами. Беспроводная ячеистая сеть построена на Peer radio-устройствах, которые не требуют кабельного соединения, необходимого для традиционных беспроводных точек доступа. Mesh-топология позволяет передавать данные на большие расстояния путём разбиения длинного маршрута на серию коротких переходов между узлами — хопов/hops. Промежуточные узлы не только усиливают сигнал, но и совместно передают его от точки A до точки B — осуществляют переадресацию, основываясь на их знании о сети в целом. Другими словами — каждый узел осуществляют маршрутизацию. Такая архитектура, при тщательной разработке и анализе, может обеспечить высокую пропускную способность, спектральную эффективность и экономическое преимущество в зоне покрытия.

Топология беспроводной ячеистой сети относительно постоянна. Только в случаях внезапного отключения или добавления новых узлов могут быть инициированы процессы изменения структуры сети. Маршрут трафика, будучи сформированным большим числом конечных пользователей — редко меняется. Практически весь трафик в топологии ячеистой сети либо направлен через шлюз, либо исходит из него, в то время как в беспроводных ad-hoc сетях трафик течет между произвольной парой узлов.

[1]

Данный тип топологии может быть децентрализованным или централизованным — в зависимости от присутствия в сети главного сервера^[2], оба подхода относительно недороги, надежны и отказоустойчивы, так как задача каждого узла — передача трафика только до следующего узла сети. Каждое устройство выполняет функции маршрутизатора по передаче данных от соседних узлов к удалённым участникам сети, для достижения которых недостаточно одного перехода. В результате получена сеть, способная покрывать огромные расстояния, не теряя своей устойчивости. Надежность Mesh-топологии обеспечивается так же тем, что каждый узел соединен с несколькими соседями. Это значит, что при выбывании узла из топологии из-за неисправностей устройства или по каким-либо другим причинам, его соседи смогут быстро перестроить маршрут для трафика, используя свои протоколы маршрутизации.

Области применения[править | править код]

Ячеистые сети можно применить для решения широкого спектра задач — наблюдения за полем боя, телеметрия гоночного автомобиля в реальном времени, настройка сети в условиях неблагоприятной окружающей среды и пр. В зависимости от поставленной задачи, можно настроить поведение ячеистой структуры наиболее подходящим образом. Такая гибкость обеспечивается большим количеством разнообразных возможностей и особенностей данной топологии, которые можно комбинировать произвольным способом. Например, одной из наиболее полезных для применения особенностей ячеистой сети является возможность реализации протокола VoIP поверх ячеистой топологии, используя схему QoS. Такая реализация позволяет поддерживать локальные телефонные разговоры за счет ресурсов сети. В число устройств могут входить как стационарные, так и мобильные, что, опять же, обеспечивает легкость развертывания и гибкость настройки при решении конкретной задачи.

Функционирование[править | править код]

Принцип во многом напоминает способ перемещения пакетов в проводной сети — данные перемещаются от одного устройства к другому до тех пор, пока пакет не достигнет назначенного получателя. Это обеспечивается алгоритмами динамической маршрутизации, встроенными в каждое устройство. Для реализации таких динамических протоколов необходимо, чтобы все устройства сети регулярно обменивались маршрутной информацией между собой. После чего каждый узел определяет, что он должен сделать с полученной информацией — либо передать пакет на следующее устройство, либо сохранить его, согласно указаниям протокола. Кроме того, алгоритмы маршрутизации должны соответствовать требованию о кратчайшем маршруте — то есть строить наиболее подходящий и эффективный маршрут до узла назначения.

Цифровые радиоприемники ZigBee встраиваются в некоторые устройства бытовой техники, включая те, которые функционируют от батареек. ZigBee-радиомодули произвольным образом организуются в ячеистую сеть, используя AODV-маршрутизацию; передача и приём синхронизированы. Это означает, что радиомодули могут быть выключены большую часть времени для экономии потребления энергии.

В начале 2007 года фирма Meraki запустила свой проект — беспроводной мини-mesh-маршрутизатор.^[3] Данная разработка — пример беспроводной ячеистой сети с заявленной скоростью обмена данными 50 Мбит/сек. Протокол беспроводной связи 802.11 был оптимизирован в устройствах Meraki для передачи данных на большие расстояния, что обеспечило покрытие на расстояния более 250 метров.

В 2019 году Xiaomi выпустила Mi Mesh Router для расширения диапазона беспроводной сети в больших офисах и домах. Система представляет из себя комплект из 2 и более роутеров, работающих между собой в связке и обеспечивающих покрытие большей площади.

Инструкция по созданию беспроводной mesh-сети в сельской среде (pdf)

Связь в регионах с неразвитой инфраструктурой

Ноутбуки программы One Laptop Per Child используют беспроводные ячеистые сети для предоставления учащимся возможности обмениваться файлами и подключаться к сети интернет даже при отсутствии рядом каких-либо средств физического подключения, таких как кабели, мобильные телефоны и пр.

В сельском районе Каталонии в 2004 году была разработана сеть guifi.net^[en] — как ответ на недоступность широкополосного интернета в регионе, ввиду того, что местные интернет-провайдеры практически не предоставляли данного вида услуг. На сегодняшний день в этой сети существует более 30000 узлов и, благодаря peer to peer соглашению, данная сеть остается открытой, свободной и нейтральной с обширными возможностями резервирования.

Связь в крупных корпоративных средах

Решение проблемы «бутылочного горлышка». У беспроводных сетей, предназначенных для крупных корпоративных сред есть существенный недостаток — так называемый эффект «Бутылочного горлышка», который можно наблюдать при использовании большого количества точек доступа. Другими словами: при большом числе подключений наблюдается резкое снижение пропускной способности сети. Это объясняется особенностями точек доступа стандарта 802.11, которые предоставляют разделяемую среду, где в данный момент времени только одна из них может вести передачу данных.

Strawberry fair в Кембридже

Таким образом, в традиционной сети все клиенты подключаются к единственной точке доступа, имеющей выход в интернет. В сети с ячеистой топологией любое устройство способно выступать как в роли маршрутизатора, так и точки доступа. Такой принцип позволяет при большой нагрузке на устройство перенаправить данные на ближайшего, менее загруженного соседа.

Связь на массовых мероприятиях

3 июня 2006 года, в Кембридже, ячеистая сеть была использована на традиционном музыкальном фестивале «Strawberry Fair» для запуска мобильных сервисов live-телевидения, радио и интернета для, приблизительно, 80000 человек.^[4]

Военное дело

Беспроводные ячеистые сети на сегодняшний день используются силами армии США для обеспечения соединения компьютеров — в основном, защищенных ноутбуков, при проведении полевых операций.

Энергетика

Установленные на конечных узлах электросчетчики собирают общую информацию, передавая измеренные показания от одного к другому, а в итоге — в центральный офис для выставления счета клиенту. Такая организация позволяет исключить необходимость использования человеческого труда для снятия показаний приборов, а также избавиться от кабелей для подключения счетчиков.^[5]

Спутниковая связь

Спутник Иридиум

66 спутников созвездия Иридиум функционируют как единая mesh-сеть с беспроводными соединениями между соседними спутниками. Звонок между двумя спутниковыми телефонами передается через ячеистую сеть от одного спутника до другого внутри «созвездия» без необходимости взаимодействия со станциями связи на Земле. Это обеспечивает более короткие пути следования сигнала, снижает задержку при разговоре, а также позволяет «созвездию» функционировать, используя гораздо меньшее количество земных спутниковых станций, чем потребовалось бы для 66 традиционных спутников связи.

1. ↑ J. Jun, M.L. Sichitiu, «The nominal capacity of wireless mesh networks» Архивировано 4 июля 2008 года., in IEEE Wireless Communications, vol 10, 5 pp 8-14. October 2003
2. ↑ S.M. Chen, P, Lin, D-W Huang, S-R Yang, «A study on distributed/centralized scheduling for wireless mesh network» in Proceedings of the 2006 International Conference on Wireless Communications and Mobile Computing, pp 599—604. Vancouver, British Columbia, Canada. 2006
3. ↑ Meraki Mesh (неопр.). meraki.com. Дата обращения 23 февраля 2008. Архивировано 19 февраля 2008 года.
4. ↑ Cambridge Strawberry Fair (неопр.). cambridgeshiretouristguide.com. Дата обращения 23 февраля 2008. Архивировано 23 февраля 2008 года.
5. ↑ ZigBee.org Smart Energy Overview. Архивировано 15 марта 2011 года.

Проектирование Mesh-сетей

Сколько сетевого инженера ни корми (обещаниями про дальность линка и количества абонентов на точку), а он все равно на Mesh смотрит. Если мы не говорим о музыкальной группе или строительных сетках, то Википедия отправит нас на страницу  «Ячеистая топология». И вроде бы все правильно, но Mesh — это больше, чем просто сетевая топология. Это большой пул технологий и, скорее всего, философия. После того как погружаешься в тему и проникаешься подобными идеями, обратного пути уже нет и смотреть на мир по-старому не получается. После цикла статей у вас вряд ли сохранится привычный стиль мышления и решения возникающих задач. Так что, если по новому законодательству вы планируете в ближайшие месяцы выйти на пенсию и провести остаток дней на любимой даче, то дальше эту статью можно не читать. Но если вы еще полны сил открывать для себя что-то новое — милости прошу ознакомиться со статьей в Википедии, а затем окунуться в этот омут цикл.

Итак. Давайте определимся, что мы будем понимать под термином Mesh:

1. Ячеистая топология.
Это обязательный пункт. Если кто-то вам пытается втирать про «главный роутер» или «дерево маршрутов», то смело отправляйте этого человека почитать цикл статей, и помните, что он — мошенник. Никаких деревьев или «главных» маршрутизаторов в Mesh-сетях быть не может. Это всегда плоская сеть и всегда одноранговая. Возможны случаи,  когда поверх одной Mesh-сети построена другая, но это сложно для восприятия в самом начале и будет раскрыто в следующих статьях.

2. Наличие алгоритмов управления трафиком (выбор пути).
Не менее важный пункт. Его отсутствие означает, что перед вами простой повторитель или даже несколько повторителей, которые не способны оптимально передавать трафик и являются пережитком прошлого.

3. Возможность перестроения топологии сети в любой момент с сохранением связности.
По сути, вытекает из второго пункта. В любой момент кто-то может покинуть сеть или переместиться в другое место. Сеть обязана незамедлительно продолжить работу. Можно назвать это «автовосстановление», что будет не совсем корректно, так как этот пункт еще и про динамические сети. То есть, представьте, что все маршрутизаторы постоянно находятся в хаотичном движении, а трафик передавать надо. Пограничное состояние и частный случай, но именно он сразу про Mesh, автовосстановление, перестроение топологии и вот это вот все.

В следующих статьях мы с вами обязательно затронем тему full mesh VPN, оверлейных сетей и алгоритмов маршрутизации, а пока раскроем основы основ и сконцентрируемся именно на беспроводных сетях.
Итак… Неразрывно с термином Mesh всегда идет довесок с пачкой других терминов, без которых сложно отделить мух от котлет и пояснить хоть что-то, так что место им в самом начале.

• Нода/Узел ( Node ) — равноправный участник сети. Обычно представляет собой роутер.
• Путь/Маршрут ( Path/Route ) — цепочка промежуточных нод, необходимых для передачи пакета в данный момент. Разные варианты могут применяться в зависимости от алгоритма по которому осуществляется передача трафика.
• Шлюз (Gateway) — пограничный маршрутизатор, через который ноды могут соединиться с другими сетями.

В большинстве случаев трафик всегда идет от ноды по некоторому пути до шлюза, либо от шлюза до этой же самой ноды, также по некоторому пути. Бывает и такое, что ноды обмениваются трафиком внутри сети. С точки зрения построения пути/маршрута, это должна быть абсолютно аналогичная операция  по которой строится этот же самый маршрут до шлюза (помните что я говорил про дерево).

Давайте уже перейдем к примерам.

На сегодняшний день самым распиаренным проектом и, пожалуй, самой крупной Mesh-сетью является Guifi. Территориально сеть располагается в Каталонии и по состоянию на 2018 год даже имеет собственный AS. Около тридцати тысяч нод задействовано ежесекундно для передачи пользовательского трафика. Только вдумайтесь в эти цифры… А когда-то давно все начиналось с одного роутера для того, чтобы прокинуть интернет в зону, куда ни один провайдер его тянуть не решался. Потом соседям, друзьям, и т.п. Так образовалось одно из самых мощных сообществ.
Не менее круты ребята из Freifunk, немецкого сообщества, занимающегося тем же самым. Это сообщество является примером того, как Mesh перерастает в философию. Они провозглашают одними из своих главных принципов свободу доступа к информации и коммуникации. Фактически, группа энтузиастов активно развивают СПО и даже делают коммиты в ядро Linux, попутно строя беспроводные Mesh сети в Германии.
Но есть и коммерческие проекты, такие как Village Telco. У них смешная реклама на ютубе, посмотрите обязательно. Фактически, они не просто разворачивают сети, но и предоставляют сервис IP-телефонии. Все началось с исследования, показавшего, что наибольшее количество звонков совершается жителями деревень друг другу. Оно же показало, что во многих деревнях связь очень плохая, а местами ее просто нет. Поскольку установка базовых станций по всем правилам была не по карману этому стартапу, они решили проблему элегантно — взяли за основу Wi-Fi. Компания существует и сейчас, продолжая свое благое дело.
Был еще когда-то African WUG (Wireless User Group) и проект OLPC (One Laptop per Child).

Все эти сообщества и проекты можно объединить по одному критерию — «Построение Mesh-сетей в местах с малоразвитой или отсутствующей инфраструктурой«. Именно для этого Mesh-сети подходят лучше всего. Удаленые от райцентра поселки, пустынная местность или деревня в горах. Используя Mesh, можно не только обеспечивать такие места связью и доступом в интернет, но еще и зарабатывать на этом.

Вторым распространенным сценарием применения является «Массовый доступ в интернет для жителей города«. В Европе много исторических центров и туристических мест, где оптику тянуть просто невозможно, потому что никто на это разрешения не даст, а пару веков назад строительство кабельной канализации еще не было таким очевидным требованием. Приходится выкручиваться и снова для решения такой задачи идеально вписываются Mesh-сети.

В Барселоне сейчас практически на каждом фонарном столбе можно встретить Wi-Fi-хотспот, предоставляющий доступ в интернет туристам. В студенческом городке MIT с 2006 года существует похожая сеть (ее еще называют «Roofnet»). Фактически, это все о случае, когда вокруг на расстоянии от нескольких сотен метров до километра есть точка выхода в интернет, но в силу обстоятельств покрыть район связью не получается. Это могут быть огромные склады, где для нужд автоматизации требуется покрытие Wi-Fi на всей площади, либо парки отдыха, где есть только деревья и фонари освещения.

Просто представьте, люди 21 века останавливаются в уютных апартаментах, выходят на утреннюю пробежку, надевают наушники с любимой музыкой и обнаруживают, что в парке возле гостиницы их любимый стриминговый сервис не работает, потому что интернет пропал! В итоге, гостиница получает кучу негативных отзывов, бизнес страдает. И вроде бы расширить зону покрытия Wi-Fi надо, а тянуть провода нельзя, иначе вид парка испортится и это будет еще одна волна негативных отзывов. Попробуйте угадать, при помощи какой технологии можно решить данную проблему быстро и эффективно? Думаю, вы меня поняли.

Еще одним немаловажным сценарием является «Поддержание связности между движущимися объектами«. Как бы так попроще объяснить… Помните проект Google Loon?  В котором воздушные шары летали и раздавали интернет? У меня для вас новости. Они еще и организовывались в Mesh-сеть. Я серьезно, вот патент.  Фактически, такая Mesh-сеть между шарами использовалась как Backbone для базовых станций LTE. Этакий симбиоз, но дело не в этом. Воздушные шары — штука непредсказуемая, которая может изменить свое положение в пространстве в любое время. Топология подобной сети изменяется постоянно, ноды могут прилетать и улетать в прямом смысле.

Поддерживать связность в таком режиме под силу только Mesh-алгоритмам маршрутизации.

Аналогичные решения востребованы на промышленных площадках с большим количеством перемещающейся техники (погрузчики на складах, самосвалы в карьерах, группы беспилотников или транспортных средств в одну колонну, так называемое «караванное движение»).

Про транспорт, кстати, стоит раскрыть подробнее.

В современном мире все стремится к автоматизации и месту под солнцем в «интернете вещей», и автомобили не стали исключением. Слышали про V2V или V2X? Технологии для умных автомобилей, позволяющие им связываться друг с другом или с чем угодно еще, принимать на основе полученной информации решения и действовать коллективно. По сути, роевой интеллект. Вот это тоже про Mesh, даже стандарт есть — 802.11p. Да, снова на базе Wi-Fi. И это прекрасно, так как можно строить решения на Commodity hardware и сразу с порога снизить стоимость конечного продукта. Поддержку в Linux завезли много лет назад под именем OCB.

Казалось бы, бери и делай, но бурного роста, Mesh не снискал ни по одному из направлений.
Почему же так получилось? Ответ прост и состоит из нескольких пунктов:

1.Низкие канальные скорости.

В двухтысячные годы максимум, что можно было реально получить — это 300 Мбит/с в диапазоне 5 ГГц. Для OCB и того меньше, в два или четыре раза. Реальные скорости при таких битрейтах даже по тем временам никого не впечатляли. Потому все как-то заглохло и было отложено в ящик до лучших времен.

2. Отсутствие структурированных обучающих материалов.
В то время Mesh являлся, по большей части, уделом энтузиастов как в лице пользователей, так и в лице компаний, пытающихся развивать эту технологию. Порог входа оказался выше, чем для традиционных сетей, что и привело к низкой популярности Mesh.

Сегодня ситуация изменилась. 802.11ac позволяет добиться 1.7 Гбит/с канальной скорости на существующем оборудовании. Уже на подходе массовые роутеры с поддержкой 802.11ax. Появились стандарты 802.11ad на 60 ГГц и канальную скорость 4 Гбит/с. Вот уже почти вышел 802.11ay с реальными канальными скоростями 44-176 Гбит/с, а MU-MIMO так и просится в Mesh. Другими словами, набралась критическая масса технологий и пропускная способность вышла на необходимый уровень только сейчас. Остается, правда, второй пункт — про обучающие материалы. И если я мало могу сделать по части стандартов беспроводной связи, то рассказать и объяснить попробую. Глядишь, что-то и получится.

Вычисление емкости и пропускной способности

Для того чтобы понять как проектируются Mesh-сети, нужно забыть на первое время методы проектирования стандартных сетей Точка-Многоточка. Да, это важно. Просто представьте, что в голове у вас только знания о распространении радиосигнала, примерное понимание того, как работает Wi-Fi и математика с логикой…
Также,  сразу определимся в одном: эта статья – про технологии, а не про регуляторику в РФ и других странах. Сценарии специально, считайте искусственно, упрощены и даже искажены лишь для того, чтобы было понятнее.

Итак, условия равные. Все устройства — 802.11ac, (MU-)MIMO 2×2, ширина канала 80 МГц.

Основные отличия от привычного сектора — тут скорость не падает, она делится.

Для того, чтобы лучше понять, представьте себе пожарных, которые передают ведро с водой по цепочке (ВОТ). Точно так же передается пакет в Mesh-сетях. Отличие состоит в том, что пожарный может передать ведро и тут же взять еще одно, но в радио ситуация другая. Пока один роутер вещает в эфир, его слышат несколько соседей и не могут в этот момент ничего передавать.

Связано это с несколькими факторами. Во-первых,  есть такая вещь как CCA и она не позволяет посылать что-либо в эфир, пока уровень сигнала не упадет до приемлемого. Во-вторых,  даже если выключить CCA, то механизм RTS/CTS (Request to Send / Clear to Send) будет работать именно так как на картинке выше, не позволяя роутеру передать кадр, если он услышал CTS-подтверждение от соседа. Так как антенны обычно всенаправленные, то подобная схема деления пропускной способности распространяется на 360 градусов.

То есть, представьте, что  у пожарных ведро не классическое конусное, а тяжелое и с длинным горизонтальным шестом, который одновременно вынуждены держать три человека. Первый передал второму, второй третьему, третий начал передавать четвертому, но второй все еще не может отпустить шест и первый вынужден его ждать. Передать следующее ведро он сможет только тогда, когда четвертый гарантированно передаст ведро пятому и у второго руки точно будут свободны. Просто прокрутите в голове эту ситуацию несколько раз.

Можно улучшить ситуацию добавлением еще одного радиомодуля. В таком случае пропускная способность вырастет, так как устройство получит возможность одновременной передачи/приема сразу двух кадров. Чуть более лучшим подходом считается передавать кадр не через тот радиоинтерфейс с которого он был получен, то есть, чередовать. Это позволяет оптимизировать прохождение и максимально отдалить в пространстве next-hop в рамках одного и того же беспроводного канала.

Еще один способ увеличения пропускной способности — это занижение мощности. Если применять эту технику, то за счет нелинейности затухания сигнала в открытом пространстве можно добиться снижения зоны видимости, избежав тем самым еще одной итерации деления пропускной способности в два раза.
То есть, представим, что пожарные все так же передают ведро, но теперь шест стал короче и держат его одновременно только два человека. И вот, первый передал второму, ждет пока второй передал третьему, третий – четвертому, и можно снова передавать ведро, так как у второго руки свободны.

Иногда получается воспользоваться ландшафтом и распределить точки таким образом, что у каждой ноды (узла) будет связь только с двумя соседями. Получается, что мы убираем еще одну итерацию деления и все становится совсем хорошо, но не идеально.

Идеально становится тогда, когда мы снижаем мощность, учитываем ландшафт, ставим два радиомодуля и применяем технику чередования интерфейсов. Скорость в таком случае попросту перестает делиться.
Тут нужно оговориться, что он частный и в реальности подобное бывает редко. Обычно есть некоторые участки в зданиях или на местности, где получается организовать сеть таким образом в пределах двух-трех хопов. Пример с домами искусственный и  предназначен для демонстрации, как уже было отмечено выше.

Чем больше различных техник мы применяем — тем больший выигрыш в итоге получим. Помимо занижения мощности и чередования интерфейсов, есть и другие. Например, если мы установим исключительно Wave2 роутеры с MIMO 2×2 и включим MU-MIMO, то в некоторых случаях пропускная способность может увеличиться. Это сильно зависит от характера трафика и конфигурации самой сети, но именно в Mesh такие технологии как MU-MIMO работают с наибольшей эффективностью.

Практика

А теперь давайте посмотрим как прикинуть по-быстрому параметры беспроводной сети и сравним Сектор VS Mesh.

Да, вспоминать свои наработки по секторам уже можно.
Итак, основное отличие в том, то Mesh прекрасно работает там, где классические секторные решения просто не будут работать. Например, плотная застройка таунхаусами/коттеджами с большим количеством деревьев. Юстировать CPE сквозь листву — то еще удовольствие. А Mesh наоборот будет чувствовать себя хорошо, так как листва и дома подавляют сигнал от следующих за next-hop роутеров.
Второе главное отличие — масштабируемость. Если в классическом секторе уже присутствуют 30-40 абонентов, то  добавление еще пяти ощутят на себе все без исключения. Увеличится средняя задержка и сильно упадет емкость, особенно если это плохой абонент с хреновым показателем LOS. Точные цифры зависят от того как работает TDMA/Polling и какой слот выделяется на абонента. Если слот около 10 мс и сектор постоянно загружен, то я бы поставил на 20-30 мс увеличение средней задержки.
Инфинет предлагает считать по формуле:

(C*2.5*F)/S, где:

C — количество подключенных абонентских устройств (CPE),
F — размер фрейма, в миллисекундах,
S — используемое количество субслотов.

На 40 клиентах и полной нагрузке, это около 400 мс задержки. TDMA, чтоб его.  В этом главный минус централизованного подхода с установкой БС — весь сектор делит одно и то же эфирное время.

Для Mesh показатель будет разный в разных участках сети. Те станции, что ближе к шлюзу, будут иметь наименьшую задержку, а самые дальние — максимальную.
Считать я предлагаю по такой же формуле:

(C*2.5*F), где:

C — количество  Mesh роутеров в цепочке,
F — размер фрейма, в миллисекундах.

Если бы наш Mesh представлял из себя длинную вязанку из роутеров (частный случай), то в худшем варианте результаты расчетов максимальной задержки были бы точно такими же. Правда, с одной оговоркой — «только для крайних устройств». В середине это были бы, соответственно, 200 мс, а ближе к шлюзу у нас жили бы самые счастливые абоненты с задержкой около 10 мс.
Тут стоит учесть, что из-за относительно близкого расположения устройств, битрейт будет выше, чем в секторе примерно в два-три раза. А это значит, что время передачи одного фрейма снизится на эту величину и задержка также пропорционально уменьшится.

Если еще ближе подойти к реальности, то сеть имеет ячеистую топологию (ну, Mesh же) и количество роутеров в цепочке будет примерно равняться (A/N), где:

A — общее количество роутеров,
N — среднее количество соседей.

Обычно N равняется 8 и по формуле получится примерно 50-75 мс максимальной задержки, 25 мс средней и около 5-10 мс на границе сети рядом со шлюзом.

А что получится при добавлении еще пяти абонентов?  

Для этого предстоит ответить еще на один вопрос — «а в какую часть сети мы этих абонентов добавляем?». Если это самая дальняя от шлюза сторона, то остальная сеть ничего не заметит, так как для них количество роутеров в цепочке не изменилось. Если в середину, то это около 5 мс дополнительной задержки для дальней (от шлюза) половины сети. Как ни крути, а в данном случае влияние на задержку меньше примерно в десять раз. Почему так получается — ответ лежит на поверхности. Роутеры делят между собой только эфирное время соседей. Пока на дальнем конце кто-то передает свой кадр, в другой части сети происходит то же самое. Отсюда и выигрыш.

С пропускной способностью все чуть сложнее, но суть примерно та же. Я предлагаю считать емкость по такой формуле:  

(B/A/K), где:

B — средневзвешенный битрейт. Пусть в нашем случае он будет равным 300 Мбит/с,
A — количество CPE,
K — эмпирический коэффициент издержек при использования эфира, равный 2.

Для 40 абонентов получится среднее значение 3,75 Мбит/c. Если мы добавим пять дальних абонентов с не самым высоким битрейтом, то средний уменьшается, скажем до 280 Мбит/с.  Получается уже среднее значение в 3,1 Мбит/с на каждый CPE.

Это при условии, что мы пытаемся выровнять трафик между всеми абонентами. В реальности будет большой дисбаланс между ближайшими к БС устройствами и отдаленными/с нарушением LOS.

В этом плане сектор очень похож на Mesh: чем дальше от шлюза/БС — тем хуже.

В Mesh-сети, как я уже писал ранее,  у нас вновь будет неравномерность между ближайшими к шлюзу устройствами (первый-второй-третий хопы) и теми кто подальше. Картину сильно улучшают высокие, по сравнению с сектором, битрейты устройств. В нашей лаборатории это примерно 500-600 Мбит/c. Пропускную способность будем считать исходя из того же эмпирического коэффициента накладных расходов, равного 2. Графически это можно представить вот так:

Самые дальние абоненты получаются самыми дорогими. Ради доставки кадра придется «отнимать» эфирное время у других по несколько раз хоп за хопом.

Если отдать все на откуп великому рандому, то ближайшие к шлюзу устройства будут захватывать ресурсы быстрее и доминировать над провинцией (прямо как в жизни). Это позволит естественным образом ограничить доставку «драгоценных» кадров и не давать сети деградировать до 70 Мбит/с ради нескольких роутеров с периферии. Ценой такого упрощения будет абсолютно непредсказуемая задержка и пропускная способность в каждый момент времени.

Для более-менее равномерного распределения пропускной способности можно пойти двумя путями:

• Тяжелая наркомания в виде хитрых методов доступа к среде с выделением слота, основанных на сверхточной синхронизации времени между нодами через GPS или еще более наркоманских алгоритмов синхронизации времени по «lossy»-линкам. Эдакая попытка натянуть сову на глобус и сделать децентрализованный TDMA.
• Простое инженерное решение по ограничении скорости на AP или Ethernet-интерфейсах.

Какой же порог в мегабитах нам задать? Давайте попробуем посчитать. Для удобства выложу таблицу.

Пропускная способность участка Мбит/с	Количество роутеров на участке (шт.)	Итог Мбит/с
300	5	60
150	8	18.75
75	12	6.25
70	20	3.5
	Среднее значение	2.21

Это примерно в 1,7 раз меньше, чем результат, который мы получили в путем вычисления аналогичного параметра на секторе. Так как Mesh-сеть редко будет нагружена под 100%, я бы ограничил клиентское подключение порогом в 5 Мбит/с. Маловато? Я уже говорил выше, есть техники, позволяющие увеличить пропускную способность примерно в два раза. MU-MIMO на физическом уровне и Linear Network Coding на канальном. Исходя из различных тестов, можно говорить о приросте примерно в полтора раза за счет MU-MIMO и до 30% за счет Linear Network Coding. О них я расскажу как-нибудь в следующий раз. Можно догнать среднюю скорость до 4,5 Мбит/c ценой небольшой потери в задержке (10-20%) и это будет даже больше, чем на секторе с таким же количеством абонентов. 

Тут уже сценарий для провайдеров: ограничить на Ethernet в соответствии с тарифом «5 Мегабит» и пользоваться тем, что в любой точке можно смело увеличивать до 10 Мбит/с. 

Нет, я не ставлю себе цель показать, что Mesh лучше и по всем показателям обходит сектор. Я лишь хочу показать, что порядок цифр одинаков и разница на уровне погрешности в вычислениях. Так что, внимания заслуживают оба подхода.
Хотя, тут стоит добавить очень важную деталь. MU-MIMO и Linear Network Coding — это техники, относящиеся непосредственно к роутерам. Есть и другой подход — техники, относящиеся к архитектуре сети. Если учесть, что базовых станций мы не ставим и затраты на подведение канала кратно снижены, можно установить на границе сети второй шлюз. Желательно сделать это на противоположном краю, и ниже я объясню почему.

В Mesh-сетях деление пропускной способности начинается от шлюза или точки входа. Градиент устремляется примерно в середину сети и там находятся самые дорогие, в плане затрат на доставку кадров, абоненты. Установкой такого шлюза на другом конце сети мы, фактически, делим количество максимальных хопов пополам, а каналы первого и второго хопов обоих шлюзов будут абсолютно независимы в плане разделения эфирного времени, так что их пропускную способность можно смело складывать. В идеале, конечно, подвести третий канал прямо в середину (ну а что, LHG60 стоит очень дешево).

Горизонтальное масштабирование — это главный конек Mesh. Сектор с трудом, но вытянет 60-80 абонентов. Mesh-сеть совершенно спокойно может включать в себя 100-300 устройств. Для сектора это уже тот уровень, когда задержки перевалят за 1-2 секунды и многие приложения начнут говорить «Давай, до свидания!» при попытке подключиться.

Типовые сценарии

Теперь решим задачу. У нас есть зажиточный коттеджный поселок на 200 домов, расположенный ООЧЕНЬ далеко от города в живописных местах, где берет только пара операторов мобильной связи и звонить можно, но из интернета доступен, разве что, EDGE. Все как один хотят интернет и чтоб 25 Мбит/с. Жители настолько круты и организованы, что грозятся периодическими флешмобами по одновременному тестированию пропускной способности всем поселком. Места очень живописные и портить внешний вид всякими вышками местные жители позволят, разве что, через свой труп, а так же грозятся засудить всякого, кто попробует построить хоть что-то высокое и уродливое (в их понимании) на расстоянии до 5 км от границы поселка. Всюду аккуратные дорожки из плитки, небольшие аккуратные фонари освещения и силовые провода, спрятанные под землю. Глава поселка, отвечающий за чистоту и красоту, после предложения покрыть поселок xPON и протянуть по столбам оптику, чуть было не запустил в вас папкой с документами, но вовремя остановился и пояснил, что такое решение нарушит внешний облик и категорически неприемлемо.

Вы уже поняли к чему я клоню. Вышки ставить нельзя, кабель тянуть нельзя. Возможны следующие варианты:

1. Подключение уже присутствует на границе сети

Каким-то чудом оказалось, что рядом проходит оптика xТелеком и, слава великому рандому, у  начальника участка хорошее настроение. Он поведал, что как раз не знает, кому бы продать еще одно волокно, руководство задает неудобные вопросы, а тут вы. Цена всех устроила, жители не против, но ставят условие обязательно восстановить естественное покрытие местных холмов. На том и порешали. Гигабитный аплинк у нас есть, УРА!

2. Подключение РРЛ

В этой вселенной судьба не была к вам так благосклонна и жители не согласились портить живописные луга.

Вроде обидно, но есть шанс вывести ситуацию в положительное русло, а может даже и с выгодой для себя. Итак, следим за руками. Подвести интернет в поселок можно и РРЛ, особенно при ценах на такие устройства как LHG60. Подключить по старой схеме с одним шлюзом можно, но мы это уже считали и такое решение нам не интересно. По традиции я предлагаю два стула варианта: подключение  в двух точках с увеличением пропускной способности на клиента до 100 Мбит/с и подключение в двух точках с удешевлением абонентского устройства в полтора-два раза.

Начнем с первого варианта. Обратите внимание на картинку. Синий и оранжевый цвета вновь обозначают зоны распространения сигнала. В данном случае преимущество дорогих Mesh-роутеров с двумя радиомодулями позволяет увеличить реальную пропускную способность вдвое (и уменьшить вдвое задержки, да-да) за счет добавления второго шлюза. Таким образом, можно заложить увеличение пропускной способности всем клиентам до 100 МБит/с без какой-либо замены оборудования, устроить промо или сразу брать с них в два раза больше денег.

Во втором случае (без удвоения) мы придерживаемся той же стратегии, но используем устройства с одним радиомодулем. Ориентировочно, они обойдутся в два раза дешевле. Картинка с домами вся покрыта оранжевым, что символизирует использование одного общего канала на всех.

3. Подключение спутниковым каналом.

В этом случае начальник участка оказался мудаком и оптикой не поделился. Вокруг только лес, луга и холмы. Единственное решение, которое хоть как-то может подарить людям интернет — это двунаправленный спутниковый канал. Триколор сегодня предлагает безлимит до 40 Мбит/с на одного клиента за символическую цену. Дело осталось за малым — установить людям несколько комплектов в поселке, развернуть Mesh-сеть и наслаждаться своей маленькой монополией.

Скорости небольшие, но альтернатив нет. К тому же, всегда можно поставить еще пару спутниковых комплектов и увеличить общую пропускную способность (да, снова горизонтальное масштабирование).

Итоги

В общем и целом можно подытожить все вышесказанное в виде таблицы.

Особенности	PTMP	MESH
Деградация пропускной способности при добавлении новых клиентов	Высокая	Низкая
Увеличение средней задержки при добавлении новых клиентов	Значительное	Практически отсутствует
Эффективность при малом количестве абонентов	Высокая	Низкая
Эффективность при среднем количестве абонентов	Средняя	Средняя
Эффективность при большом количестве абонентов	Низкая	Высокая
Характер распределения задержки	Равномерный, задержки высокие	Градиент в сторону увеличения по направлению от шлюза.
Влияние естественных преград на пропускную способность (эффективность в среде плотной застройки с зелеными насаждениями)	Кратная деградация	Кратное увеличение
Стоимость развертывания	Высокая	Низкая
Стоимость абонентского комплекта	Низкая	Низкая/Средняя
Стоимость базовой станции	Высокая	Отсутствует
Скорость монтажа	Низкая	Высокая

Надеюсь, было познавательно. В следующих статьях мы разберем протоколы маршрутизации для Mesh сетей и, собственно, какие технологии в данных сетях применяются.

Еще увидимся.

Искренне ваш,
Злой Беспроводник.
@EvilWirelessMan

Как построить свою Mesh-сеть — «Хакер»

Всем нам многое не нравится в том, как развивается современный интернет. Олигополизация крупными игроками. Государственное вмешательство. Цифровое неравенство, означающее, что интернет по-прежнему есть не везде и не всегда он достаточно стабильный и быстрый. Но решить эту проблему могут только сами пользователи — это же интернет.

Конечно, проблема, которая сейчас заботит всех, — это деанонимизация, цензура, нарушения приватности. Не стану в очередной раз мозолить тебе глаза всеми этими аббревиатурами. Ну знаешь, P#@!$, N@#, S@#$ или же наш, родной С»№%. Буду на этих страницах бороться с ними их же методами. Ведь я это могу.

Но все чаще это похоже на коллективное помутнение рассудка и временный хаос, а не на глобальный заговор. Twitter блокирует неонацистов или троллей-шовинистов, но дает высказаться террористам? Microsoft ухитряется направить в Google требование исключить из выдачи собственные ресурсы? Телеканал HBO на полном серьезе подает аналогичную жалобу на плеер VLC? Крупнейшую технологическую площадку в Рунете блокируют за один-единственный коммент?

Выглядит грустно. Иногда все-таки смешно. Ну и все чаще попросту пугающе. Но это не единственная проблема с интернетом. Я вряд ли удивлю тебя тем, что на Земле есть места, в которых коннекта нет не потому, что чиновникам вдруг стало стремно или в дата-центре Google уборщица отличилась. Ну вот просто нет. Такое бывает не только в Африке, как ни странно.

Думаешь, речь пойдет о Tor, I2P и Freenet? Увы, все не так просто. Да, эти технологии работают и поддерживаются крупными сообществами. Но решают ли они проблему? Нет, ведь это по-прежнему оверлей поверх существующего интернета. Физически это работает в каналах столь ненавистных тебе провайдеров, контролируемых государством и другими темными силами. Итак, что же делать? Ответ пытаются дать разработчики проектов меш-сетей.

Речь идет о ячеистых топологиях, состоящих из полностью равноправных узлов и поддерживающих возможность построения произвольных маршрутов. Если одна нода откажется принимать информацию, ее примет другая. Все это дает очень высокую надежность и невозможность заблокировать распространение информации.

Меш-сети могут как быть изолированными от интернета, так и работать в режиме оверлея. Очевидно, что если интернет не используется, то нужны какие-то другие физические каналы для того, чтобы меш-сети могли быть глобальными. А для этого нужны большие ресурсы, время и инициатива пользователей. Глобальный интерес к свободе Сети возник сравнительно недавно, поэтому для начала более показательным будет пример меш-сетей, создававшихся для проведения интернета в удаленные регионы.

Самая крупная меш-сеть в мире развернута в Каталонии и Валенсии (регионы в Испании) и состоит из 22 тысяч узлов. Проект зародился в начале нулевых, когда местные жители устали ждать появления в регионе нормального интернет-провайдера. С тех пор сеть развивается на общественных началах и подключение к Guifi доступно совершенно бесплатно. Если упрощенно, то выглядит все так: есть условные единицы — «острова». Каждый остров — это меш-сеть, объединяющая пользователей района, муниципалитета или города. Для подключения используются Wi-Fi-роутеры с видоизмененной прошивкой на базе DD-WRT. Связь между островами обеспечивается при помощи VPN-серверов или прокси-серверов на Squid. Эти же серверы дают пользователям Guifi доступ в интернет. Соответственно, если сервер падает, сеть внутри острова продолжает работать, но доступ к другим островам и интернету прекращается. Конкретная скорость сети и стабильность прокси-серверов в каждом случае разная — у многих скорость не превышает и одного мегабита, но во многих районах (особенно в горах) это по-прежнему лучший способ выйти в интернет.

GUIFI

15%

максимальная доля рынка, которую меш-сетям удастся отнять у традиционных интернет-провайдеров, по мнению основателя Guifi Рамона Рока.

Проект греческой меш-сети начался в 2003 году. Как и в случае с Guifi, целью афинян было обеспечить высокоскоростную сеть. К тому времени как услуги по широкополосному подключению перестали быть редкостью в Афинах, AWMN успел добраться до более удаленных регионов Греции и даже соединиться с узлом в Словении. Всего в проекте более тысячи «суперузлов», объединяющих примерно три тысячи пользователей с помощью маршрутизации по протоколам BGP и OSLR.

ATHENS WIRELESS
METROPOLITAN NETWORK

Районная сеть в Сент-Луисе (США). Покрывает территорию вокруг одной улицы (Cherokee Street, если быть точным). Базовый интернет (до одного мегабита в секунду) предоставляется бесплатно, а более быстрый (3–5 Мбит) — за 10 долларов в месяц, а юридическим лицам услуги предоставляются за 20 долларов в месяц. Для маршрутизации используется протокол OLSR. Аналогичные сети существуют и во многих других городах и штатах.

wasabinet

Интересно посмотреть, что все указанные регионы — это не страны третьего мира. Проблемы с доступом к интернету существуют в удаленных регионах множества стран. И пример Guifi, AWMN и прочих наглядно демонстрирует, что пользователи могут не дожидаться вмешательства крупных компаний, они вполне могут построить свой собственный интернет. Сейчас с теми же проблемами — отсутствием ресурсов, инфраструктуры, необходимостью развивать технологии — сталкиваются и сторонники свободного интернета.

One Node Per Child

Еще одним примером масштабного внедрения меш-сетей можно считать One Laptop Per Child. В рамках знаменитого проекта были разработаны дешевые компьютеры для детей в странах третьего мира. Одной из важных функций OLPC как раз является возможность поднять меш-сеть в классе без применения оборудования. Всего было распространено более двух с половиной миллионов OLPC.

Больше всего внимания сейчас привлекает Project Meshnet. Проект зародился в недрах Reddit в 2011 году на фоне разговоров о SOPA/PIPA. Участники разработали протокол cjdns, важное отличие которого от B.A.T.M.A.N., OSLR, OSPF и других заключается, во-первых, в возможности объединять отдельные сети между собой, а во-вторых, в шифровании трафика.

Участники отмечают, что в текущем виде cjdns не дает анонимности. Сейчас можно проследить маршрут, по которому идут пакеты, и найти адрес пользователя. Анонимной сеть станет только тогда, когда перестанет использовать оверлей. Однако, поскольку для построения маршрута не используется луковичный принцип поиска узлов, cjdns обладает более высокой по сравнению с Tor и I2P скоростью работы.

Вот так выглядит карта узлов Hyperboria

Самая большая сеть в проекте называется Hyperboria. Основная проблема на данный момент — небольшое количество узлов, поскольку подключение новых членов происходит по системе инвайтов. В долгосрочной перспективе проблемой является отсутствие инфраструктуры, необходимой для того, чтобы меш-сеть стала глобальной. И, учитывая то, что сетью занимается комьюнити без участия муниципальных структур (как это было в случае Guifi), телекоммуникационных и интернет-компаний или любых других внешних сторон, какого-то решения для этого вопроса сейчас нет.

Интернет Америки

Правительство США активно финансирует разработку продуктов для быстрого развертывания меш-сетей, как компьютерных, так и сотовых. Такие решения должны обеспечить связью оппозиционных деятелей в диктаторских режимах. Проект сравнивают с похожими инициативами США в области радио, вроде радиостанции «Голос Америки» (источник: The New York Times).

Project Meshnet — лишь верхушка айсберга. И даже разработчики признают, что не до конца понимают, насколько масштабируется их детище. Но дело не только в технологиях. Допустим, что 15% мировых интернет-пользователей перейдут в такие сети. Сети, в которых нельзя перехватить трафик, нельзя заблокировать распространение информации. Как хорошо написали разработчики Cryptosphere, P2P-платформы для веб-приложений:

«Можем ли мы защититься от NSA? Пришла пора поговорить начистоту. Из всего многообразия проблем, с которыми можно столкнуться при разработке криптографической системы, NSA занимает особое место. Это же огромная государственная структура с бесконечными ресурсами, как финансовыми, так и людскими.

Мы убеждены, что, если NSA захочет обойти защиту нашей разработки (или любой другой криптографической системы), им это удастся. Либо они найдут уязвимости в самой системе, либо найдут их на стороне пользователей, например задействовав 0-day-уязвимости или просто непропатченные дырки.

Вот поэтому мы не говорим, что мы защищаем от NSA. Не думаю, что разработчик любой другой подобной системы смог бы гарантировать такое».

Различные проекты пытаются сделать готовые аппаратные решения для меш-сетей. Это, например, Piratebox

Проблемы могут быть не только технические, но и юридические. Достаточно посмотреть на то, как креативно ФБР ищет в Штатах педофилов. Сайты-приманки, фейковые раздачи в торрентах, миролюбивые письма с просьбой явиться в полицию и заплатить «штраф за педофилию». Легко представить себе такой сюжет: два агента посылают друг другу в Hyperboria фильм с детским порно. Выстраивается маршрут, по которому файл был доставлен, выявляются задействованные узлы, а их владельцев обвиняют в распространении. Бредово, но не так уж и нереально. Не впервые.

Но важный момент заключается в том, что если все эти проблемы не пытаться решать, ничего и не изменится. Тем более что поучаствовать в процессе не так уж и сложно. Мы много говорили о том, как подключаться к Tor, I2P, Freenet. Давай же попробуем разобраться в том, что скоро действительно может стать альтернативным интернетом.

Подключаемся к Hyperboria

Итак, для подключения нам понадобится UNIX-система (Windows на момент написания статьи не поддерживалась). Официально поддерживаемый способ установки cjdns — сборка из исходников. Рассмотрим установку в Debian/Ubuntu. Для начала поставим все основные зависимости:

sudo apt-get install cmake git build-essential

Выкачиваем себе репозиторий с GitHub и переключаемся в соответствующую директорию:

git clone https://github.com/cjdelisle/cjdns.git cjdns
cd cjdns

Собственно сборка:

./do

При успешной сборке в итоге ты увидишь фразу Build completed successfully. Есть инструкции по установке для ArchLinux, Gentoo и OS X.

Настройка

Проверяем, что есть все необходимое:

cat /dev/net/tun

Если получится такое:

cat: /dev/net/tun: File descriptor in bad state

значит, все ОK! Если же получил такой ответ:

cat: /dev/net/tun: No such file or directory

выполни следующие команды:

sudo mkdir /dev/net &&
sudo mknod /dev/net/tun c 10 200 &&
sudo chmod 0666 /dev/net/tun

Попробуй снова выполнить

cat /dev/net/tun

Если в ответ получишь такое:

cat: /dev/net/tun: Permission denied

ты, вероятно, используешь VPS на основе платформы OpenVZ. Попроси хостера включить тебе «туннельный интерфейс» TUN/TAP — это стандартная штука, они должны знать, как это сделать.

1. Создай конфигурационный файл:./cjdroute —genconf >> cjdroute.conf

Этот файл — твое все! Там твои ключи, IPv6-адрес, пароли доступа и прочее, и прочее, соответственно, он должен быть хорошо защищен.

Установи права доступа к файлу только для себя и помести его, например, в home

chmod 600 cjdroute.conf
mv cjdroute.conf ~/.cjdroute.conf

1. Найди пиры. Самый сложный шаг — пока сеть в основном работает в оверлейном режиме (то есть поверх интернет-соединения), для подключения к Hyperboria тебе нужно найти кого-то, кто уже подключен.

Можно посмотреть на карте проекта, попросить в IRC-чатике (#cjdns на сервере irc.efnet.org), попробовать спросить на русскоязычном форуме.

Есть некоторые публичные ноды, но они плохи тем, что ломают децентрализацию (из-за малого количества нод вообще) и сами становятся центрами подключения. Можно подключиться через публичную ноду, а затем найти кого-нибудь внутри сети (например, существует внутренний сервис микроблогов).

1. Добавь инфу пира в конфиг. Для подключения к пиру тебе потребуется его IP и порт, пароль и публичный ключ. Обычно все это передается в виде JSON, выглядит примерно так:»123.45.67.123:34567″: { «password»: «sjfhgwetuyfdgwudbjwedgu34», «publicKey»: «amnfbwjhfbu4bwhcbuwyrho2iudh484rgiwyebuwygriwebdfgueyr.k» }

Подобную информацию надо вставить в конфиг в поле connectTo

// Nodes to connect to.
"connectTo":
{
    "0.1.2.3:45678":
    {
        "password": "thisIsNotARealConnection",
        "publicKey": "thisIsJustForAnExampleDoNotUseThisInYourConfFile.k"
    }
}

Либо воспользоваться моим веб-интерфейсом (про него чуть дальше). Можно добавлять сколько угодно пиров (и чем больше — тем лучше). Если ты хочешь предоставить кому-то доступ через твою ноду, то данные есть в конфиге в комментарии рядом с секцией authorizedPasswords. Нужно только вписать свой внешний IP-адрес. В секции authorizedPasswords можно добавлять различные пароли для разных людей, а в JSON-информацию о пирах в connectTo можно добавлять любые поля (например, информацию о географическом местоположении ноды).

1. Проверь открытые порты! После подключения к сети твоя нода получит белый статический IPv6-адрес (впрочем, доступный только из Hyperboria), поэтому важно проверить, нет ли неизвестных тебе открытых портов, к которым мог бы кто-то подключиться.
2. Поехали!sudo ./cjdroute < ~/.cjdroute.conf

Если нужно записывать логи:

sudo ./cjdroute < ~/.cjdroute.conf > cjdroute.log

Также логи можно смотреть «в прямом эфире» через мою веб-админку.

Чтобы выключить cjdns:

sudo killall cjdroute

Для запуска cjdns не от рута тоже есть инструкция.

Итак, ты в сети. Попробуй зайти на какой-нибудь Hyperboria-сервис. Например, есть аналог Твиттера. При первом старте может потребоваться несколько минут на построение маршрутов.

Если хочется установить cjdns на роутер, придется повозиться немного дольше.

Установка самого OpenWRT — отдельная тема, и она хорошо расписана на страницах самого проекта. Главное — убедиться, что роутер указан в списке поддерживаемых моделей. Для того чтобы роутер заработал с cjdns, нужно достать исходники OpenWRT и собрать их, указав при сборке, что необходимо добавить cjdns. Все это расписано в соответствующей инструкции на русском. Могу только добавить, что не стоит пытаться собирать прошивку на самом роутере — конечно, это надо делать на нормальном компе, а потом уже скомпилированную прошивку устанавливать на роутер.

На моем Netgear WNDR3600 оно завелось, но через неделю роутер стал жутко тупить (даже при выключенном cjdns), пришлось снести OpenWRT и поставить обратно DD-WRT.

Также в вики проекта есть инструкции для установки на Raspberry Pi.

Редакция выражает благодарность Алексею Макарову за инструкцию

WWW

В Hyperboria уже есть несколько популярных сервисов:

В то время как энтузиасты пытаются сделать собственный интернет, связав разрозненные островки свободы, сообщество пытается решить проблему в краткосрочной перспективе. Децентрализация, криптография, peer to peer — решения появляются почти в каждой сфере.

Bitmessage

Bitmessage

Bitmessage — это система обмена сообщениями, использующая принципы децентрализованной зашифрованной коммуникации в духе Bitcoin. Адрес каждого пользователя — хеш. Рассчитывается на основе потока, публичных ключей и версии. Адреса и ключи пользователя, как и в Bitcoin, хранятся в локальном файле. Для того чтобы начать сессию с пользователем, нужно передать ему свой адрес. К сообщениям можно прикладывать файлы размером до 180 Мб, но разработчик предлагает в будущем задействовать BitTorrent для того, чтобы снять это ограничение. Также доступно что-то вроде микроблога (функция broadcast, односторонний обмен сообщениями с несколькими подписчиками) и чата. Для скачивания доступны клиенты для Windows, Mac и Linux.

tox

Tox — проект, ставящий целью создать P2P-альтернативу Skype. Для шифрования используется библиотека NaCl (Network and Cryptography Library, не путать с Native Client от Google) — та же, что используется в cjdns. Идентификатор пользователя — случайная строка из 32 символов, для адресации используется DHT. Сейчас реализован протокол обмена сообщениями, но в планах есть аудио- и видеочат, передача файлов и все прочие атрибуты Skype. Однако на данный момент есть только очень скупые графические и консольные клиенты и плагин для популярного мессенджера Pidgin. В общем, проект еще сырой, но и начали работу над ним позже, чем над Bitmessage.

vole

Vole — социальная сеть в браузере. Для работы не нужен центральный сервер, все происходит благодаря протоколу BitTorrent Sync. Само приложение написано на языке Go и фреймворке Ember.js. Чтобы все заработало, нужно поставить приложение для командной строки (поддерживаются все платформы) и подключиться к нему в браузере. Чтобы подключиться к другим пользователям, нужно поставить клиент BTSync. Фактически, чтобы зафоловить кого-то, нужно добавить его секрет в BTSync’е (например, RA32XLBBHXMWMECGJAJSJMMPQ3Z2ZGR7K). Можно публиковать текст и изображения, за аватарки отвечает популярный сервис Gravatar. Конечно, идея не слишком масштабируемая, но начинание неплохое.

PeerCDN

PeerCDN несколько выбивается из списка, поскольку предназначен не для обеспечения приватности или анонимности, а для того, чтобы снизить нагрузку на веб-сайты в случае внезапных скачков популярности. Фактически это P2P-решение для хранения статики, когда посетители запрашивают изображения и другие файлы не с сервера, а от других посетителей, которые в данный момент находятся на сайте. По словам разработчиков, это может на 90% снизить трафик. Также примечательно, что это просто подключаемая библиотека на JavaScript, поэтому ее очень легко задействовать, а пользователям не потребуется ничего устанавливать.

Mailpile

Проект по созданию безопасного почтового сервера. Защита почты создается вокруг встроенной поддержки OpenPGP. Понятно, что настройка PGP не такая уж и непосильная задача. Однако разработчики Mailpile (как и полагается, скандинавы) хотят сделать готовое решение, в котором помимо поддержки PGP и возможности работы в сети Tor есть нормальный интерфейс и удобный функционал. Проект собрал 160 тысяч долларов на площадке Indiegogo (аналог Kickstarter). И хотя ни одного релиза не было, проекту уже удалось «прогреметь». Дело в том, что после окончания кампании по сбору средств PayPal-кошелек разработчиков был заблокирован. Администрация потребовала от Mailpile объяснить, на что именно будут потрачены средства. Однако под давлением медиа и комьюнити PayPal не только был вынужден разблокировать кошелек, но и внес свое пожертвование на сумму в тысячу долларов.

darkjpeg

Настоящий и крайне удобный веб-сервис для стеганографии. Для тех, кто не в курсе, — речь идет о том, чтобы скрывать конфиденциальную информацию в виде незаметного шума в JPEG-изображениях. Для того чтобы эту информацию потом извлечь, потребуется ключ. Ключи генерируются с помощью SHA-3, для шифрования используется AES-256. Процесс кодирования изображения происходит исключительно на стороне пользователя, без участия сервера разработчика. Исходные коды проекта доступны под лицензией MIT. Расшифровать изображение можно на этом же сайте. В общем, технология, конечно, не нова, но простота реализации заслуживает уважения.

BitPhone

Экспериментальный проект смартфона, использующего децентрализованную архитектуру для передачи данных. Маршруты передачи данных строятся на архитектуре в стиле Bitcoin, поэтому для передачи информации на другое устройство достаточно нахождения с ним в любой сети (не обязательно мобильной или интернете). Вместо DNS используется NameCoin, для передачи файлов — BitTorrent, для обмена аудио- и видеосообщениями — WebRTC. Поскольку проект реализуется как в ПО, так и в железе (например, в смартфоне потребуется отдельный ASIC-чип для быстрого шифрования), он находится на крайне ранней стадии развития.

Bittorrent Chat

Очередной эксперимент от разработчиков протокола BitTorrent и решения для файлохранилища BitTorrent Sync. Запущен совсем недавно, на момент написания тестирование только-только началось. Как нетрудно догадаться, BitTorrent Chat — реализация мессенджера с применением технологий BitTorrent. Поиск адресатов происходит с помощью DHT, обмен сообщениями идет напрямую, поверх всего это накладывается шифрование. Главная проблема — закрытый исходный код. Напомню, что в случае с BTSync разработчики пообещали открыть спецификации протокола, но исходный код самих приложений пока остается закрытым. Впрочем, и это уже неплохо.

Cryptosphere

P2P-платформа для создания секьюрных веб-приложений. В основе — зашифрованное файлохранилище, распределенное по узлам, имеющим соответствующий доступ. Криптография обеспечивается за счет пресловутой библиотеки NaCl, веб-приложения помещаются в принудительный сендбокс в браузере пользователя. Механизмы распространения контента в Cryptosphere спроектированы в стиле Git. Сейчас проект находится в ранней стадии развития.

Как выбрать Mesh-роутер | Блог

Беспроводные сети плотно вошли в наш обиход, многие уже не представляют жизни без «вайфая». И неудивительно – Wi-Fi сегодня используется множеством самых различных гаджетов для самых различных целей. Многие современные устройства уже просто отказываются работать без подключения к сети. Поэтому одного роутера в центре помещения уже часто становится недостаточно – особенно, если речь идет о большой квартире, офисе или частном доме.

Сегодня часто требуется создать сеть Wi-Fi с уверенным приемом в каждой точке помещения и отдельные роутеры с этой задачей не справляются. Поначалу такие проблемы решались установкой репитеров или нескольких роутеров в помещении, но идеальным такой способ назвать сложно. Роутеры и репитеры создают несколько отдельных сетей, и при переходе из одной части помещения в другое мобильное устройство переключается между сетями, теряя многие открытые соединения – прерываются голосовые звонки через мессенджеры, обрываются загрузки и тому подобное.

Еще и не всегда устройство переключается вовремя, продолжая «цепляться» за слабую сеть – и владельцу гаджета приходится переключать сеть вручную. Кроме того, репитер использует для связи с роутером тот же канал, по которому «раздает» сеть клиентам. Это ведет к закономерному снижению скорости в 2 и более раз (CSMA/CA – протокол разрешения коллизий в сетях 802.11 – не отличается высоким быстродействием).

Совсем по-другому обстоит дело в сетях, созданных по технологии Mesh («ячейка» по-английски). В таких сетях несколько устройств раздают одну и ту же сеть, и клиент сам подключается к тому источнику, сигнал от которого имеет максимальную мощность.
Переключение между ячейками сети происходит автоматически и незаметно для пользователя, соединение в момент переключения не прерывается.

Кроме того, модули Mesh для связи друг с другом могут использовать отдельный канал связи (backhaul), что позволяет поддерживать высокую скорость в любой точке сети. А еще Mesh-системы способны масштабироваться в больших пределах: отдельный Mesh-роутер будет неотличим от обычного; протяженная же Mesh-система может содержать сотни модулей и покрывать территорию в тысячи квадратных метров.
Настроить Mesh-систему намного проще, чем систему роутеров — в последнем случае каждое устройство потребует отдельной настройки, да и вообще при этом не обойтись без некоторых навыков системного администрирования. Настройка же Mesh-систем обычно осуществляется с помощью мобильного приложения, и с ней справится любой пользователь смартфона.
Все так прекрасно, что остается только один вопрос: почему же Mesh-роутеры до сих пор полностью не вытеснили обычные? Увы, у них есть и недостатки:

1. Самые дешевые одиночные Mesh-роутеры стоят в полтора-два раза дороже схожих по характеристикам обычных роутеров. Поэтому в небольших помещениях, не предполагающих скорого расширения, по-прежнему разумнее устанавливать обычный роутер.
2. Не все Mesh-роутеры имеют выделенный беспроводной backhaul и при подключении к системе по Wi-Fi, а не по проводной сети, снижают скорость соединения.

 

1. Стандарт 802.11r, определяющий механизм быстрого переключения между роутерами, достаточно нов. Он появился в 2008 и был сведен в стандарт 802.11 в 2012. Это означает, что некоторые старые устройства (выпущенные до 2012 года) не смогут воспользоваться преимуществами mesh-сетей, а в худшем случае даже не смогут к ним подключиться.

Характеристики Mesh-роутеров.

Количество модулей в комплекте. Смысла в Mesh-роутере, как отдельном устройстве, немного, поэтому комплект обычно включает несколько модулей – обычно два или три. Отдельные модули тоже продаются для расширения уже имеющихся систем. Разумеется, количество модулей в комплекте сильно влияет на его цену (как и на площадь будущей сети). Поскольку в классических Mesh-системах все модули однотипны, имеет смысл при выборе поделить цену комплекта на количество модулей – это упростит сравнение систем с разным количеством модулей в комплекте. Только имейте в виду, что отдельный модуль в продаже обычно стоит немного (на 5-10%) дороже, чем он же в комплекте.
Сколько именно модулей нужно в каждом конкретном случае – зависит от множества факторов: протяженности помещения, его этажности, материалов перекрытий и стен, их толщины и т.д. В среднем, для помещений общей площадью до 200 м² обычно достаточно системы из двух модулей, в помещениях площадью 200-300 м² двух уже может не хватить, а при площади больше 300 м² уже лучше ориентироваться на системы из трех модулей.

Большое преимущество Mesh-систем заключается в том, что вам вовсе не обязательно брать систему, которая сразу полностью «покроет» всё ваше помещение – можно взять минимальный комплект и расширять его по необходимости, докупая модули.
Mesh-роутеры – современные устройства, собравшие все доступные обычным роутерам передовые технологии. Даже базовые модели Mesh-роутеров способны на одновременную работу в двух диапазонах, имеют поддержку всех стандартов Wi-Fi и обеспечивают многопоточную передачу данных (MIMO). Одновременная работа в двух диапазонах и поддержка всех актуальных стандартов 802.11 обеспечивает подключение любого клиента и какой-нибудь устаревший ноутбук уже не будет «тормозить» всю сеть. Многопоточная передача данных позволяет увеличить скорость соединения как с отдельными клиентами (SU-MIMO) и со всеми сразу (MU-MIMO).

Скорость Mesh-роутеров радует высокими значениями – надпись «1200Mbps» красуется даже на самых недорогих комплектах, а у топовых моделей вообще заявлена скорость в 1700 или 2100 Мбит/с. Однако реальная скорость от этих чисел сильно отличается.

Во-первых, следует обратить внимание на базовую скорость передачи данных – скорость WAN-порта, через который осуществляется связь с провайдером. Недорогие Mesh-роутеры подключаются к Ethernet на скорости до 100 Мбит/с и, соответственно, не смогут обеспечить выход в Интернет на большей скорости.
Во-вторых, (так же, как у обычных двухдиапазонных роутеров) скорость Mesh-роутера складывается из максимальных скоростей по обоим диапазонам. Например, роутер, обещающий «выдать» 1200 Мбит/с имеет максимальную скорость по частоте 2,4 ГГц в 300 Мбит/с и максимальную скорость по частоте 5 ГГц в 867 Мбит/с.
В итоге и получаются 1167 Мбит/с, «для красоты» округленные до 1200. Никакой клиент не способен вести прием в двух диапазонах одновременно, поэтому теоретический максимум, который можно получить от такого роутера – это все те же 867 Мбит/с на 5 ГГц. Если же ваш смартфон (или планшет, или телевизор) не могут работать на частоте 5 ГГц, то максимальная скорость соединения будет равна 300 Мбит/с. И это – только для устройств, имеющих два приемных тракта (чем могут похвастаться далеко не все модели), устройства с одним приемным трактом смогут получать данные на скорости «всего лишь» в 150 Мбит/с.

Казалось бы, и этого более чем достаточно – ведь даже для просмотра онлайн-видео в формате FullHD вполне хватит 10 Мбит/с. А 150 Мбит/с от роутера хватит, чтобы такое видео одновременно смотрели на десятке устройств. Теоретически это так, но на практике начинает сказываться загруженность диапазона 2,4 ГГц – и это, в-третьих.
Развитие беспроводных технологий привело к тому, что в сильно «оцифрованных» помещениях (в многоквартирных домах, в офисах, в торговых центрах и т.п.) в одной точке «ловятся» десятки сетей диапазона 2,4 ГГц. С учетом того, что на этой частоте существует всего три независимых канала, это приводит к сильному снижению скорости в сетях, работающих на перекрывающихся поддиапазонах. В самых запущенных случаях скорость падает почти до 0, вне зависимости от того, какую максимальную скорость обеспечивает роутер.

В диапазоне 5 ГГц ситуация с загруженностью канала получше – он и сам шире (23 независимых канала), и сетей в нем пока не так много. Однако здесь тоже есть свои тонкости, касающиеся скорости соединения. Именно на этой частоте Mesh-роутеры «общаются» друг с другом. Бюджетные модели Mesh-роутеров выделенного беспроводного backhaul-а не имеют, поэтому скорость для 5 ГГц клиентов у них будет «резаться» как минимум вдвое.
Можно избежать этого, соединив Mesh-роутеры проводами – это называется Ethernet-backhaul, и его поддержка есть во всех Mesh-системах, состоящих из одинаковых модулей. Такое решение сохранит скорость соединения на 5 ГГц, но усложнит установку – во-первых, одного «проводка от провайдера» будет уже недостаточно, и потребуется дополнительный Ethernet-роутер, «раздающий» Интернет по проводам. Во-вторых, потребуется проложить Ethernet-кабель к точке установки каждого модуля.

Поэтому, если 433 Мбит/с вам по каким-то причинам недостаточно, имеет смысл обратить внимание на топовую Mesh-систему c выделенным каналом backhaul.
Наличие выделенного канала обычно указывается в спецификациях, причем производители часто идут на маркетинговую хитрость, заявляя работу в трех диапазонах (1 х 2,4 ГГц, 2 х 5 ГГц), складывая скорости 5 ГГц каналов и получая фиктивное удвоение скорости соединения на этой частоте. На самом деле, под «трехдиапазонным роутером» имеется в виду Mesh-роутер c выделенным backhaul и скорость в 5 ГГц сети на основе этих роутеров будет в 2 раза ниже, чем заявленная. Проще говоря, в большинстве случаев заявленную скорость на частоте 5 ГГц можно смело делить на 2.
Мощность передатчика определяет дальность распространения сигнала. Максимальная разрешенная мощность передатчика роутеров составляет 24 dBM, клиентских устройств – 20 dBM. И если для обычных роутеров нет большого смысла в мощности более 20 dBM, то у Mesh-роутеров высокая мощность может помочь расширить площадь сети за счет увеличившегося максимального расстояния между модулями.

Коэффициент усиления антенны, так же влияет на дальность распространения сигнала. Но усиление сигнала антенной производится за счет перераспределения энергии сигнала в пространстве. Чем больше коэффициент усиления антенны, тем более плоскую и протяженную форму имеет область распространения сигнала. И наоборот, антенна с коэффициентом усиления 1 будет иметь область покрытия шарообразной формы. Это следует учитывать при выборе системы в помещения различной формы и этажности.

 

Варианты выбора Mesh-роутеров.

Если вам важен доступ в Интернет на высокой скорости, выбирайте среди роутеров с портом WAN на 1000 Мбит/с и не забудьте убедиться, что провайдер обеспечивает такую скорость соединения.

Модули с большой мощностью передатчика будут лучше связываться друг с другом на больших расстояниях или при затрудненном прохождении сигнала.
Если вы хотите подключить свою Mesh-сеть по 4G соединению, выбирайте среди моделей с беспроводным выходом в Интернет.

Mesh-роутеры с низким коэффициентом усиления антенны будут удобны при организации сети на нескольких этажах здания.
Если же нужно охватить пространство в пределах одного этажа, лучше подобрать роутер с большим коэффициентом усиления антенны.

 

Wi-Fi Mesh системы – что это и почему будущее за Mesh сетями?

В этой статье я планирую познакомить вас с Wi-Fi Mesh системами. Расскажу, что это за устройства, как они работают, какие у них преимущества и чем отличаются от обычных Wi-Fi роутеров. Рассмотрим Mesh системы, которые уже есть в продаже. Технология однозначно очень интересная и за ней будущее. Я думаю, что такие ячеистые Wi-Fi системы очень скоро заменят обычные маршрутизаторы, так как в их покупке просто не будет никакого смысла.

Я как-то особо не интересовался технологией Mesh Wi-Fi и этими устройствами до недавнего времени. Первый раз я познакомился с этими системами благодаря компании Tenda, когда они предложили мне протестировать их Mesh систему Nova. Я конечно же согласился и был очень приятно удивлен этими устройствами (у меня был комплект из трех модулей) и самой технологией в целом. Помню, как подключил все и настроил буквально за минуту. А радиус покрытия Wi-Fi сети (возможность расширения за счет дополнительных модулей), скорость соединения, удобство управления, внешний вид и другие мелочи оставили только положительные эмоции. Я был восхищен этой системой. Понял, что это намного круче, проще и в некоторых случаях даже выгоднее обычных роутеров. Можете почитать мой обзор Mesh-системы Tenda Nova MW6 для «бесшовной» Wi-Fi сети. Систему Nova MW6 я через некоторое время отправил обратно в компанию Tenda. Другие производители сетевого оборудования, к сожалению, не предлагали мне свои Wi-Fi Mesh системы на обзор.

Смотрел новости в социальных сетях и наткнулся сразу на два поста от разных производителей. TP-Link представляли свою систему TP-Link Mesh Deco, а у ASUS была какая-то запись об их системе ASUS Lyra. Сразу решил, что нужно подготовить статью на эту тему. Возможно, она поможет вам с выбором между Wi-Fi роутером и Mesh системой. Да, пока-что эти системы не очень популярные, да и дорогие, но это без сомнения будущее. Думаю, со временем все беспроводные сетевые устройства будут делать с возможностью объединения их в ячеистую Wi-Fi сеть.

Что такое Wi-Fi Mesh и как это работает?

Слово Mesh имеет много значений. Одно из них – ячейка сети. Думаю, уже примерно понятно, что такое Mesh система, если мы говорим о Wi-Fi сетях. Mesh сети – сложная штука (если рассматривать их основу), судя по информации с Википедии. Протоколы Mesh (IEEE 802.11s, IEEE 802.11k/v/r) и другая ненужная нам информация. Но в конечном итоге, в виде готовых Mesh систем, это очень простые и понятные устройства. Здесь производители конечно же постарались.

Чтобы было проще вам и мне, постараюсь пояснить простыми словами. Mesh системы состоят из модулей. Каждый модуль (отдельное устройство), это примерно как обычный роутер. Как правило, эти системы продаются в разных комплектах поставки. Можно купить комплект из одного, двух, или трех модулей.

Все модули в Mesh системах одинаковые и равны между собой. Там нет главного устройства, к которому подключаются дополнительные модули (как роутер и репитеры, например). И основная фишка в том, что эти модули (в рамках одной системы) могут очень быстро соединяться между собой по беспроводной сети и раздавать Wi-Fi на большие участки. Мы можем поставить один модуль, и его работа, в принципе, ничем не будет отличаться от работы обычного Wi-Fi роутера. Но если нам необходимо, мы покупаем еще один точно такой же модуль, включаем его в розетку, и буквально за 30 секунд они соединяются между собой и начинают работать в паре. На фото ниже вы можете увидеть, как работает Mesh система из 3-x модулей (на примере ASUS Lyra).

Интернет по кабелю мы подключаем к одному модулю (к любому в этой сети) и этот модуль делиться интернетом с другими модулями Mesh системы, которые соединены между собой. Как правило, на каждом таком модуле есть несколько LAN портов, так что к ним можно подключать устройства по сетевому кабелю. Например телевизоры, игровые приставки, ПК и т. д. Установив один модуль, достаточно подключить к нему только интернет и питание. К другим модулям (если они вам необходимы) мы подключаем только питание.

Все эти модули (ячейки) создают единую, скоростную, бесшовную Wi-Fi сеть на весь дом, двор, квартиру, офис или другое помещение. За счет модульной системы, радиус покрытия Wi-Fi сети очень большой. Никаких «мертвых зон». Можно добавить столько модулей, сколько вам необходимо.

Основные особенности Mesh систем

Хочу отдельно выделить основные фишки и преимущества этих устройств и технологии Wi-Fi Mesh.

• Большой радиус действия Wi-Fi сети. Именно за счет модульной системы. Например, мы установили один модуль какой-то Wi-Fi Mesh системы, и оказалось, что у вас в дальних комнатах, на других этажах, во дворе, в гараже, или еще где-то не ловит Wi-Fi. Мы просто покупаем еще один, или несколько модулей и включаем их в зоне стабильного приема сигнала от первого модуля. Они соединяться и расширяют Wi-Fi сеть. Их работа отличается от пары Wi-Fi роутер + усилитель сигнала (репитер). Ниже я расскажу как именно и какие преимущества в этом плане у ячеистой Wi-Fi сети. Фото с сайта TP-Link, со страницы с описанием их системы Mesh Deco:
  Добавляем модули – расширяем Wi-Fi сеть. И что самое важное, без потери скорости, производительности, сбоев в работе и т. д. Эти устройства созданы для этого, поэтому, все работает очень стабильно. Более того, если один из модулей «вылетает» из сети, то система автоматически восстанавливает соединение подключаясь через другие модули.
• Бесшовный Wi-Fi. Wi-Fi Mesh системы создают настоящую бесшовную Wi-Fi сеть. Сеть действительно одна в радиусе действия всех установленных модулей. Когда вы перемещаетесь по дому, или по квартире, то устройство подключается к модулю с лучшим сигналом. И что самое главное, в момент переключения на другой модуль, соединение с интернетом не пропадает. Даже если вы общаетесь через какой-то мессенджер, то обрывов не будет. Загрузка файлов не будет прерываться. Пример бесшовной Wi-Fi сети, которую раздает Tenda Nova MW6 (в сравнении с обычным роутером и репитерами):
  Это очень круто. Везде одна сеть, как будто ее раздает одно устройство. Без каких-то обрывов, отключений, переключений и т. д.
• Высокая скорость Wi-Fi сети и стабильное соединение. Все новые Wi-Fi Mesh системы двух, или трехдиапазонные. С поддержкой стандарта AC. Они раздают Wi-Fi сеть на частоте 2.4 ГГц и 5 ГГц. ASUS Lyra, TP-Link Deco M9 Plus и возможно другие системы используют один из двух диапазонов на частоте 5 ГГц для соединения между модулями сети. Две остальные сети (в разных диапазонах) доступны для подключения устройств. Вечная проблема при установке Wi-Fi усилителей – падение скорости. Даже несмотря на то, что модули Mesh систем соединяются по воздуху, скорость практически не падает. Главное, чтобы все модули находились между собой в зоне стабильного приема.
  Есть поддержка MU-MIMO и других технологий, которые созданы для улучшения и ускорения работы Wi-Fi сети.
• Очень простая настройка и подключение дополнительных модулей. Все можно настроить через приложение с мобильного устройства. Фирменное приложение есть у каждого производителя.
• Необычный внешний вид. Модули Mesh систем не похожи на обычные роутеры. Все системы, которые есть сейчас на рынке, выполнены в интересном дизайне.

Принцип работы всех Wi-Fi Mesh систем практически одинаковый. Но в зависимости от производителя и модели, характеристики и возможности конечно же могут отличаться. Так же есть отличая в настройках и функциях. Но в таких системах есть все, что необходимо обычному пользователю: родительский контроль, управление подключенными устройствами, гостевая сеть, перенаправление портов, антивирус и защита сети, обновление прошивки и т. д.

Почему Wi-Fi Mesh система лучше связки роутер + репитер?

Когда роутера недостаточно (в плане покрытия Wi-Fi сети), самое оптимальное решение – установка репитера. Можно использовать другой роутер, который может работать в режиме усиления Wi-Fi сети, или дополнительные точки доступа, которые подключаются к главному роутеру по кабелю, что не всегда удобно. Обычный репитер тоже клонирует настройки основной Wi-Fi сети, и беспроводная сеть у нас как будто одна, но в связке роутер + репитер есть два больших минуса, по сравнению с модульными Wi-Fi сетями.

1. Репитер режет скорость примерно в половину. А если установлено два репитера или больше? Модули Mesh систем соединяются между собой без потери скорости.
   Ну и если вы пользовались Wi-Fi сетью в которой есть репитеры, то наверное знаете, насколько это нестабильная сеть. Репитеры могут отключаться, терять соединение с основной сетью, или создавать проблемы при подключении устройств.
2. Репитеры не создают бесшовную Wi-Fi сеть. Построить настоящую бесшовную Wi-Fi сеть можно только с помощью Wi-Fi Mesh системы. Да, после установки обычного репитера на устройствах отображается одна Wi-Fi сеть. Но в момент, когда устройство переключается между роутером и репитером – подключение разрывается и на некоторое время теряется соединение с интернетом. Переключение между модулями Mesh системы происходит без разрывов соединения.

Даже если на данный момент нет необходимости в расширении Wi-Fi сети, можно все ровно вместо маршрутизатора купить один модуль какой-то Mesh системы. Он будет работать как обычный маршрутизатор. А вот когда одного модуля будет недостаточно (например, при переезде в другую квартиру) можно докупить еще один модуль и очень быстро расширить Wi-Fi сеть. И эта сеть будет работать намного быстрее и стабильнее, а пользоваться ею будет намного приятнее по сравнению с сетью, которая построена на базе маршрутизатора и повторителя (он же репитер).

Я ни в коем случае не говорю, что роутеры это прошлый век и их нужно срочно выбросить на помойку и покупать ячеистые Wi-Fi системы. Просто если вы выбираете себе новое оборудование для создания большой, надежной и быстрой Wi-Fi сети, то почему бы не обратить внимание на устройства, которые идеально для этого подходят.

Давайте более подробно рассмотрим самые популярные Mesh системы, которые уже можно приобрести.

TP-Link Mesh Deco

Линейка TP-Link Mesh систем Deco представлена в трех моделях: Deco M5, Deco P7 и Deco M9 Plus. У нас вроде как официально представлена только Deco M5. Отличие между этими моделями в основном в мощности железа и скорости Wi-Fi сети. Самая мощная и быстрая – Deco M9 Plus. Это трехдиапазонная Mesh система стандарта AC2200. Внешний вид у них одинаковый. Вот только на Deco P7 есть один порт USB Type-C, а на Deco M9 Plus один обычный USB-порт.

Так как у компании TP-Link есть целая линейка Powerline устройств, то в своих Mesh системах (только в модели Deco P7) они применили технологию гибридного соединения. Когда модули ячеистой системы соединяются не только по Wi-Fi, но и по электропроводке. Такое соединение более стабильное, по сравнению с Wi-Fi. А в паре Wi-Fi + Powerline скорость соединения между модулями (а значит и на всех устройствах) должна увеличиться до 60%.

Еще одна интересная особенность этих систем – IoT Mesh. Она позволяет объединить в одну систему устройства умного дома (датчики и другие компоненты), которые подключаются не только по Wi-Fi, но и по Bluetooth и Zigbee. Правда эта фишка есть только в Deco M9 Plus.

Есть приложение Deco для быстрой настройки и управления. Система защиты TP-Link HomeCare. К такой системе можно подключить более 100 устройств по Wi-Fi сети. И еще на каждом модуле есть 2 LAN-порта (один порт, на одном модуле будет использоваться как WAN).

Покрытие Wi-Fi сети (для Deco M5): 2 модуля – до до 350 кв.м. 3 модуля – 510 кв.м.

Tenda Nova

На официальном сайте представлены 4 модели: MW3, MW5, MW5s, MW6. Все они немного отличаются внешним видом и характеристиками. Вот так выглядит Tenda Nova MW6 (которую я уже тестировал):

Так как я уже делал подробный обзор этой Mesh-системы, то нет смысла еще раз писать о ее характеристиках и возможностях. Можете почитать статью как будут выглядеть маршрутизаторы будущего? Обзор Mesh-системы Tenda Nova MW6 для «бесшовной» Wi-Fi сети.

ASUS Lyra

Самая младшая – Lyra mini. Двухдиапазонная Mesh система, скорость Wi-Fi сети до 1300 Мбит/с. Дальше идет Lyra Trio. Так же двухдиапазонная, с максимальной скоростью 1750 Мбит/с и поддержкой технологии MIMO 3×3. И самая мощная и быстрая – Lyra. Это уже трехдиапазонная ячеистая Wi-Fi система со скоростью беспроводной сети до 2200 Мбит/с.

Большая зона покрытия Wi-Fi сети, расширение за счет установки дополнительных модулей, бесшовный роуминг в сети между всеми модулями, оптимизация подключения устройств, защита вашей сети с помощью AiProtection, простая настройка и управление через приложение ASUS Lyra и много других фишек. Все эти системы практически одинаковые, даже если рассматривать устройства от разных производителей.

Есть возможность соединить узлы Mesh системы по кабелю. Если, например, в вашем доме уже проложен сетевой кабель. Такое соединение будет более стабильным и надежным, а Wi-Fi сеть полностью освободится для подключения ваших устройств.

Можно приобрести необходимое вам количество узлов системы ASUS Lyra (1, 2, или 3 модуля).

Zyxel Multy X

Мощная, трехдиапазонная Mesh система от компании Zyxel. Она выполнена в красивом белом корпусе.

С помощью Zyxel Multy можно организовать быструю Wi-Fi сеть как в маленькой квартире, так и в большом загородном доме. Продается эта система в двух комплектациях. С одним, или двумя модулями. Если мы покупаем один модуль, то он будет работать у нас как обычный маршрутизатор. Если необходимо, то в любой момент можно купить еще один модуль. Если у вас большая квартира, или дом, где один маршрутизатор не справлялся, то рекомендую сразу покупать комплект из двух модулей.

Так как это трехдиапазонная система, то одна сеть в диапазоне 5 ГГц используется исключительно для соединения между модулями сети. Вторая сеть на частоте 5 ГГц и сеть на частоте 2.4 ГГц доступны для подключения устройств.

На корпусе Multy X кроме 3x LAN и 1 WAN-порта есть еще 1 USB-порт стандарта 2.0.

Есть функция, которая выбирает оптимальный вариант соединения модулей между собой. Ну и конечно же пользователь может установить мобильное приложение для управления Mesh системой от Zyxel.

Netgear Orbi

Линейка систем Orbi представлена в трех вариантах:

• RBK30 (AC2200) – в комплект входит один роутер и устройство для расширения сети (подключается напрямую в розетку). Но это все та же Mesh система, а не обычный маршрутизатор и репитер. Трехдиапазонная технология. Одна сеть выделена для соединения между роутером и усилителем. Покрытие Wi-Fi до 200 кв. метров.
• RBK40 (AC2200) – покрытие Wi-Fi до 250 квадратных метров. Эта система состоит из двух одинаковых модулей. Система так же трехдиапазонная. Один модуль выделен для соединения между ячейками сети.
• RBK50 (AC3000) – это самая производительная Wi-Fi система от Netgear. Отличается большей производительностью и скоростью Wi-Fi сети. Покрытие Wi-Fi до 350 квадратных метров.

Вот так выглядят Wi-Fi-системы Netgear:

Есть приложение для управления системой с мобильного устройства и набор необходимых функций. Родительский контроль, гостевая Wi-Fi сеть и т. д.

Выводы

Основные плюсы по сравнению с роутерами: большое покрытие Wi-Fi сети и бесшовная беспроводная сеть (бесшовный роуминг). Очень просто расширять Wi-Fi сеть за счет установки дополнительных модулей. Простая настройка. Ну и интересный внешний вид.

Минусы по сравнению с роутерами: цена. Стоят такие системы не дешево. Но они только начинают появляться на нашем рынке, так что цена будет падать.

Пока что мне приходилось настраивать только Mesh систему Nova от Tenda. И в начале статьи я уже писал, что был приятно удивлен простотой и возможностями этих устройств. Считаю, что это просто идеальный вариант для больших квартир и загородных домов. Особенно многоэтажных домов. Три модуля из любой ячеистой Wi-Fi системы без проблем обеспечат вам стабильное покрытие не только в доме, но и во дворе и других постройках на вашем участке. А если трех модулей будет мало, можно просто купить и установить еще один модуль, или несколько.

Будем следить за развитием этих устройств. В ближайшее время постараюсь сделать обзор других Wi-Fi систем, о которых писал выше. Оставляйте комментарии, напишите свое мнение о технологии Wi-Fi Mesh и о системах, которые, возможно, вам уже удалось проверить в работе.

Wi-Fi Mesh сети — основные функции и преимущества использования

Рейтинг: 4/5 — 33 голосов

Обновлено: 01.09.2019

Беспроводные Mesh сети подходят для офисов, загородных домов и предприятий, которым необходимо в кратчайшие сроки обеспечить подключение в условиях, где сложно проложить кабель, например это коттеджи с завершенной внутренней отделкой, арендуемые помещения или временные офисы, проведение конференций и мероприятий на открытых площадках.

Беспроводная ячеистая сеть существует с ранних времен Wi-Fi, и в последнее время ей уделяется все больше внимания. Для корпоративного рынка и домашнего сегмента Wi-Fi Mesh система особенно актуальна в условиях, когда нецелесообразно использовать кабели.

Что такое Wi-Fi Mesh и как работает эта технология?

У слова Mesh много значений и одно из них переводится как ячейка сети.

Wi-Fi Mesh использует несколько устройств в помещении, чтобы создать единую бесшовную сеть. Каждый из них называется «узлом», и все они работают вместе, чтобы распространять Wi-Fi сигнал на весь дом или офис. Один узел обычно подключается к маршрутизатору через Ethernet кабель, а остальные узлы располагаются в тех помещениях, где вам нужен Wi-Fi. Поддерживается автоматическое подключение клиента к любому узлу с самым сильным сигналом, а при перемещении обеспечивается бесшовный Wi-Fi роуминг.

Для небольших ячеистых сетей может потребоваться только одна сетевая точка доступа, подключенная к проводной сети. Крупные сети требуют подключения нескольких ячеистых точек доступа к сети для поддержки беспроводных подключений.

Mesh систему можно рассматривать как группу обычных роутеров, они все равны между собой (сеть одноранговая), после включения их в электрическую розетку они настраиваются через мобильное приложение на смартфоне и автоматически подключаются к другим участникам сети. За счет использования алгоритма адаптивной динамической маршрутизации при соединении узлов выбираются оптимальные маршруты. Многие поставщики поддерживают IEEE 802.11v, 802.11k и 802.11r, что обеспечивает плавный бесшовный перевод клиента с одного узла сети к другому даже при передаче потокового HD видео. Возможна работа в двух диапазонах частот 2,4 ГГц и 5 ГГц, при этом обеспечивается механизм Band Steering и Beamforming. На 2019 год устройства поддерживают 802.11ac и MU-MIMO до 3 пространственных потоков.

Какие функции могут быть заложены в Mesh узлы?

AP Steering

При перемещении беспроводных клиентов между соседними Mesh узлами с поддержкой AP Steering клиент автоматически будет подключен к соседней точке доступа с наиболее сильным сигналом.

Backhaul

Транспортный канал, по которому пакеты данных передаются между узлами Mesh сети и затем отправляются в Интернет. На рынке есть трехдиапазонные системы, где транзитное соединение происходит на отдельном 5 ГГц канале. Те же точки могут иметь гигабитные Ethernet порты для организации проводного транзитного соединения, но для этого потребуется сверлить отверстия в стенах и тянуть кабель, что не всегда возможно.

Band Steering

Эта функция помогает определять, поддерживает ли клиентское устройство двухдиапазонное подключение (т.е. оснащен ли клиент Wi-Fi адаптером, который может работать на частотных диапазонах 2,4 или 5 ГГц). Точка будет автоматически подталкивать двухдиапазонных клиентов к подключению к наименее перегруженной сети, которая обычно работает в полосе частот 5 ГГц.

BeamForming

Дополнительная функция стандарта 802.11ac и 802.11ax , которая улучшает использование полосы пропускания беспроводной сети за счет фокусировки радиосигналов, чтобы больше данных достигало клиента и меньше излучалось в атмосферу. Маршрутизатор с поддержкой формирования луча знает, где находятся его клиенты в физическом пространстве и способен фокусировать радиосигналы, которыми они обмениваются с клиентами.

Двухдиапазонный или трехдиапазонный

Двухдиапазонный Wi-Fi-маршрутизатор работает в двух отдельных сетях: одна на полосе частот 2,4 ГГц, а вторая на менее загруженной полосе частот 5 ГГц. Некоторые типы трехдиапазонных маршрутизаторов разделяют полосу частот 5 ГГц, используя одну полосу каналов, доступных в спектре 5 ГГц, для создания второй сети, и другую полосу каналов в этом спектре для работы третьей сети. Существуют трехдиапазонные маршрутизаторы которые работают с сетями в диапазонах 2,4 и 5 ГГц, а третья сеть использует спектр, доступный в диапазоне 60 ГГц, хотя в последнее время эта технология потеряла популярность.

Ethernet-порты

Маршрутизатор должен иметь как минимум два проводных Ethernet-порта (100 Мбит/с или 1 Гбит/с). Один порт (WAN или глобальная сеть) подключается к вашему широкополосному шлюзу (например, по оптике). Другой (LAN или локальная сеть) подключает любого проводного клиента. Некоторые сетевые Wi-Fi-маршрутизаторы имеют автоматически настраиваемые порты, которые становятся WAN или LAN в зависимости от настроек. Вы можете увеличить количество Ethernet портов, подключив коммутатор к одному из портов локальной сети.

Mesh узлы обычно имеют два Ethernet порта, поэтому они могут служить беспроводным мостом для устройств, у которых нет собственных адаптеров Wi-Fi. Кроме того, вы можете использовать один из портов узла для передачи данных с помощью витой пары, которая на другом конце подключена к маршрутизатору.Гостевая сеть. Это виртуальная сеть, которая предоставляет вашим гостям доступ к Интернету, блокируя доступ к вашим компьютерам, сетевым хранилищам и другим сетевым клиентам.

Топология сети звезда vs Mesh

В топологии «звезда» каждая точка беспроводного доступа обменивается пакетами данных непосредственно с маршрутизатором. В ячеистой сети точки беспроводного доступа, удаленные от маршрутизатора, могут передавать пакеты данных через своих ближайших соседей, пока пакеты не достигнут маршрутизатора (и наоборот).

MU-MIMO

Аббревиатура MU-MIMO обозначает многопользовательский, множественный вход / множественный выход. MIMO описывает способ отправки и приема более одного сигнала данных с использованием одного и того же радиоканала. Это достигается с помощью метода, известного как пространственное мультиплексирование. В своей первоначальной реализации в маршрутизаторах клиентские устройства должны были по очереди обмениваться данными с маршрутизатором в стиле циклического перебора. Переключение происходило достаточно быстро, поэтому прерывания были незаметны, но это снижало общую скорость передачи. Эта схема известна как SU-MIMO (однопользовательский MIMO). Как вы уже, наверное, догадались, MU-MIMO позволяет нескольким клиентским устройствам обмениваться данными с маршрутизатором одновременно без прерывания, что значительно увеличивает скорость передачи. И маршрутизатор, и клиент должны поддерживать MU-MIMO, чтобы эта схема работала.

Пространственные потоки (Spatial Streams)

Мультиплексированные сигналы, описанные в MU-MIMO выше, называются пространственными потоками. Количество радиоприемников и антенн в маршрутизаторе определяет, сколько пространственных потоков он может поддерживать; и метод, используемый для кодирования данных, в сочетании с шириной полосы канала определяет, сколько данных может поместиться в каждом потоке. Маршрутизатор 802.11ac, использующий каналы шириной 80 МГц, может обеспечить пропускную способность примерно 433 Мбит/с на один пространственный поток.

Пространственные потоки работают параллельно, поэтому их добавление сродни добавлению полос на дороге. Когда маршрутизатор MIMO 2×2 802.11ac (два пространственных потока для передачи и два для приема) может обеспечивать пропускную способность до 867 Мбит/с, маршрутизатор MIMO 4×4 802.11ac может обеспечивать скорость до 1733 Мбит/с. Конечно, это все чисто теоретические числа, и они не учитывают издержки протоколов, соотношения сигнал/шум, картину интерференции и другие факторы, поэтому на практике такую высокую производительность не получить.

Родительский контроль

Интернет может небезопасным местом для посещения его детьми. Родительский контроль в маршрутизаторе предоставляет некоторую защиту, ограничивая места,.куда можно ходить, а куда нельзя. Можно устанавливать ограничения по времени, в течение которого устройству разрешено находиться в сети. Реализация методов и их эффективность сильно различаются у разных производителей. Но самая лучшая защита, это вести открытый и откровенный диалог со своими детьми.

Качество обслуживания (QoS)

Описывает способность маршрутизатора идентифицировать различные типы пакетов данных, проходящих по сети, и затем назначать этим пакетам более высокий или низкий приоритет. Например, потоковое видео или вызовы VoIP (передача голоса по Интернет-протоколу) должны передаваться с более высоким приоритетом, чем загрузка файлов, поскольку первые не допускают прерываний. Ожидание загрузки файла намного предпочтительнее, чем просто глючное видео.

Оценки скорости Wi-Fi

Поставщики обычно продают свои маршрутизаторы 802.11ac (и клиентские адаптеры Wi-Fi 802.11ac), комбинируя значения пропускной способности для каждой из сетей маршрутизатора. Двухдиапазонный маршрутизатор, способный выдавать 400 Мбит/с в полосе частот 2,4 ГГц и 867 Мбит/с в полосе частот 5 ГГц, можно охарактеризовать как маршрутизатор AC1300 (с округлением до 1267, естественно). Конечно, вы не сможете использовать пропускную способность 1300 Мбит/с (или даже 1267 Мбит/с), потому что невозможно объединить сети 2,4 и 5 ГГц. Но классификации, по крайней мере, дают точку сравнения.

Чем Wi-Fi Mesh отличается от WDS и Wi-Fi Range Extender

Хотите усилить Wi-Fi сигнал и расширить зону беспроводного покрытия в загородном доме или офисе? Тогда нужно понимать разницу между расширителем Wi-Fi (Wi-Fi Range Extender) и системой Mesh.

Технология ячеистой Wi-Fi сети отличается от функции распределенной беспроводной системы (WDS — Wireless Distribution System), поддерживаемой большинством маршрутизаторов и точек доступа. Хотя обе могут расширять сеть Wi-Fi без использования Ethernet, между этими двумя технологиями есть некоторые существенные различия. Mesh — это, по сути, более умная версия WDS, которую проще настраивать и развертывать.

Недостатки WDS

• Обычно WDS позволяет настроить точки доступа для беспроводного подключения к другой точке, имеющей проводное сетевое соединение. Беспроводные соединения с узлами AP обычно являются статическими и требуют ручной настройки MAC-адресов.
• Кроме того, количество беспроводных каналов между AP ограничено, и безопасность / шифрование беспроводных AP может быть затруднено.
• Кроме того, каналы WDS обычно используют тот же радиоканал, что и обычный трафик Wi-Fi, а это снижает производительность сети.

Любой нод сети может беспроводным образом подключаться к другим узлам Mesh сети, которые имеют проводное или беспроводное соединение с сетью. Такие точки доступа, как правило, имеют выделенный радиоканал для связи между ячейками, а обычный двухдиапазонный АР обслуживает Wi-Fi пользователей.

WLAN соединения между Mesh узлами самонастраивающиеся, и поддерживают самовосстанавливающиеся многолучевые соединения. Это помогает упростить настройку и обеспечивает лучшую надежность. Спроектировано все таким образом, что если одна AP ячейки выходит из строя или среда изменяется и отрицательно влияет на беспроводную линию, произойдет поиск другой AP ячейки или лучшего пути к хосту (то, что подключено проводом к Интернет-каналу).

Расширители (бустеры) Wi-Fi сигнала

Wi-Fi Extender- это простое устройство, которое расширяет зону покрытия Wi-Fi сигналом, ретранслируя его дальше в ваш дом. Wi-Fi расширители также иногда называют Wi-Fi “бустерами” или “ретрансляторами”, но означает это одно и тоже — они расширяют зону покрытия вашего Wi-Fi-сигнала. Эти устройства обычно подключаются к домашнему маршрутизатору через Wi-Fi, но некоторые модели также допускают подключения через Ethernet или Powerline.

Если установить расширитель диапазона, он напрямую свяжется с маршрутизатором и будет ретранслировать свой сигнал, часто в виде собственной отдельной Wi-Fi сети. В итоге вы получите две сети — например, «MyNetwork» для верхних этажей и «MyNetwork_EXT» для нижних. При этом устройства останутся подключенными к одной из сетей до тех пор, пока они полностью не выйдут из зоны ее действия. Если вручную не переключаться между сетями во время движения у вас будет слабый сигнал и маленькая скорость в нескольких точках вашего дома.

Недостатки Wi-Fi расширителей

• Повторение Wi-Fi сигнала неэффективно — расширитель просто прослушивает каждый пакет и ретранслирует его. Там нет внутренней логики, которая отправляет пакеты по нужному маршруту.
• Большинство расширителей диапазона сокращают полосу пропускания вдвое, поскольку беспроводная связь является полудуплексной. Это означает, что они не могут отправлять и получать информацию одновременно, а это замедляет процесс передачи данных.

Когда ячеистые сети лучше подходят, чем традиционные точки доступа?

В некоторых случаях имеет смысл рассмотреть развертывание системы Mesh, а не традиционных точек доступа, в офисе, в коттедже. И это будет намного быстрее и дешевле в местах, где не заложен кабель.

Mesh системы применяют, когда трудно или невозможно тянуть кабели.

• Это может быть, например историческое здание, где строительные работы запрещены.
• Мероприятия и конференции в общественных местах, где необходимы временные внутренние или наружные сети.
• Они также отлично подходят для съемных площадей, таких как офисы, где нет СКС.

Плюсы использования Mesh сетей

• Mesh позволяет легко и быстро «затыкать» дыры в емкости сети (никаких «мертвых» зон) и изменять плотность покрытия путем добавления новой AP.
• Установка и управление большинством ячеистых сетей очень просты, поскольку они управляются с помощью сопутствующего мобильного приложения.
• Расширение сети даже с большим количеством узлов происходит просто подключением узлов к электрической розетке.

Недостаток у ячейстой сети по сравнению с Wi-Fi усилителем один – это цена.

Проблемы развертывания сетей Wi-Fi

Пропускная способность является одним из наиболее важных факторов, которые необходимо учитывать, прежде чем переходить на ячеистую Wi-Fi сеть. В ситуациях, когда требуется максимальная пропускная способность и самая высокая скорость, традиционные точки доступа подходят лучше. В конфигурации ячеистой сети вам приходится бороться со значительной потерей пропускной способности от одного повторителя к другому. При каждом беспроводном соединении между узлами пропускная способность падает примерно на 50% по сравнению с предыдущей AP.

В некоторых случаях проблема пропускной способности с точечными точками доступа может быть приемлемой, особенно с учетом скоростей передачи данных, предлагаемых 802.11ac и поддержкой MU-MIMO. Падение пропускной способности может быть не заметной, если пользователи будут выполнять обычную работу в Интернете. Но если многим пользователям необходимо использовать приложения с высокой пропускной способностью, такие как потоковое видео высокой четкости или загрузка больших фотографий деградация скорости будет очевидна.

При использовании Mesh сетей нужно уделить отдельное внимание размещению узлов и учитывать количество, длину и качество сигнала беспроводных каналов между нодами. Как правило, требуется не более трех прыжков назад к точке доступа хоста, которая имеет проводное соединение с сетью. При проектировании так же нужно помнить, что точки доступа нужно запитывать от электрической розетки, и это может стать ограничением в их размещении.

Имейте в виду, что в большинстве случаев вам потребуется больше Mesh узлов для покрытия определенной области, чем при использовании традиционных точек доступа. Ноды должны быть расположены как можно ближе друг к другу, чтобы они могли эффективно взаимодействовать между собой.

Совместимость

Несмотря на давний стандарт 802.11s от IEEE и более поздний стандарт Wi-Fi EasyMesh от Wi-Fi Alliance, большинство Mesh точек доступа не совместимы между различными поставщиками. Таким образом, имеет смысл придерживаться одной марки и, возможно, той же модели.

Заключение

Точные функции, ограничения и производительность могут сильно различаться среди поставщиков AP.

Ubiquiti Networks, например, предлагает линию ячеек с UAP-AC-M и UAP-AC-M-PRO, но у них нет третьего радиоканала, выделенного для связи ячеек между собой. Ubiquiti называет свою функциональность Wireless Uplink и она поддерживается большинством современных поставщиков AP. Даже устаревшие точки доступа Ubiquiti поддерживают Mesh, но технология ограничена одним беспроводным переходом. Новая линия точек доступа уже поддерживает многоскачковые или последовательные узлы беспроводной сети.

На сайте OpenMesh рассказано все о ячеистых сетях. Большинство их точек доступа включают только два радиоканала, но A62 предлагает 3. После слияния с Datto поставщик теперь также включает в свои сетевые предложения маршрутизаторы и коммутаторы.

Samsung и Cambium Networks также предлагают Mesh. Другие поставщики, такие как Cisco и Aruba Networks, предоставляют функциональность ячеистой сети во многих своих традиционных моделях AP.

Комментарии

Задайте свой вопрос

---

Вместе с этой статьей сейчас смотрят