Система Mesh — безграничная и вездесущая связь «военных», ставшая «гражданской»
23 июня 2007
Рубрика: Интернет и сети.
Автор: Алишер Абдукадыров.

pic
В предыдущей статье (№ 3, 2007г.) мы уже познакомили читателей с новым портфелем продукции компании Motorola в области беспроводных широкополосных технологий MOTOWi4, включающим в себя системы WiMAX, фиксированные широкополосные сети wi4 Fixed, решения для широкополосного охвата городов и крупных населенных пунктов Метро WiFi и Mesh-системы, а также широкополосную связь по сетям электроснабжения (ШСЭ). Мы обещали более подробно коснуться каждой из этих решений в очередных статьях и данную статью решили посвятить самоорганизующимся сетям Mesh.

Сети Mesh использовали архитектуру сети и возможности технологий, традиционных для военных применений, и предложили их для гражданского пользования. Архитектура сети на основе Mesh (MEA) — это первая гибкая и масштабируемая беспроводная сеть, которая может максимизировать производительность и поднять спектральную эффективность беспроводных приложений. Самоорганизующаяся, самовосстанавливающаяся и самобалансирующаяся система маршрутизации позволяет каждому мобильному терминалу Mesh одновременно работать и как узел, ячейка сети. Таким образом, Mesh-сети предлагают более гибкое, высокоскоростное, бесшовное и легко организуемое решение беспроводной широкополосной связи.

Беспроводная сетевая технология Mesh компании Motorola позволяет создавать легко организуемые, в том числе временно либо специально создаваемые ad hoc (эд хок) сети широкополосной связи, предоставляя пользователям высокоскоростной доступ к различным сетевым приложениям в любом месте и в любое время. Информация передается в режиме реального времени, используя ad hoc сети Mesh с выходом или без, в существующую инфраструктуру связи.

Основные компоненты MESH- систем

В состав основных компонентов Mesh-сетей входят четыре элемента аппаратного и программного обеспечения: карта беспроводного модема для пользователей (WMC), беспроводный маршрутизатор сети Mesh (MWR), интеллектуальная точка доступа (IAP) и мобильный коммутирующий контроллер доступа в Интернет (MiSC) (Рис.1).

pic

Основные характеристики MESH- систем

Самоформирование
Узлы сети определяют, формируют и поддерживают свои схемы маршрутизации в режиме реального времени.
Самовосстановление
Функция динамического формирования маршрута трафика автоматически реагирует на перегрузки и отказы в узлах сети и оперативно перераспределяет трафик и формирует альтернативные маршруты трафика.
Самобалансирование
Процесс перераспределения каналов обеспечивает необходимую емкость сети во взаимоувязке с существующей нагрузкой.
Высокие скорости передачи данных
Архитектура MESH обеспечивает скорости передачи данных, равные скоростям в DSL-модемах (до 6 Мбит/с).
Возможность связи при отсутствии прямой видимости
Архитектура Mesh-сетей не требует наличия между точками прямой видимости и может обеспечивать связь как при ограниченной, так и при отсутствии прямой видимости.
Спектральная эффективность
В Mesh-сетях используется метод повторения частот более эффективный, чем в сотовых сетях мобильной связи.
«Безбашенная» инфраструктура
Технология перераспределения маршрутов и каналов связи предполагает работу инфраструктуры без необходимости использования громоздких сооружений, мачт и башен.
Поддержка стандарта IP
Пользователи в любом месте и в любое время могут использовать любое оборудование и приложение, построенное на использовании протокола IP.
Встроенная функция определения местоположения
Функция определения местоположения является встроенной и, как правило, работает быстрее и точнее, чем приложения, построенные на использовании системы GPS.
Организация связи между равноуровневыми узлами сети
Пользователи также могут формировать сети непосредственно между собой (локальные сети), не используя основную инфраструктуру сети.

Основные преимущества MESH- систем

Меньшие затраты на развертывание, эксплуатацию и поддержку сетей
Благодаря использованию недорогой, высокопроизводительной и основанной на пакетной передаче данных инфраструктуре сети Mesh могут значительно сократить затраты на создание сети по сравнению с альтернативными технологиями. Затраты на разработку, эксплуатацию, поддержку и обслуживание сетей также существенно сокращаются за счет возможности самоорганизации, самовосстановления, самобалансирования архитектуры сетей Mesh.
Инвестиции растут по мере роста сети
Емкость и зона охвата сети могут увеличиваться в любое время за счет развертывания дополнительных, недорогостоящих беспроводных маршрутизаторов WR и интеллектуальных точек доступа IAP. А каждое абонентское устройство по мере добавления к сети автоматически расширяет зону ее охвата.
Поддержка существующего оборудования
Благодаря поддержке сквозного IP-протокола сети Mesh позволяют пользователям сохранить и усовершенствовать все имеющиеся у них устройства и приложения. Нет необходимости в замене существующего оборудования для запуска сети Mesh.
Экономное использование радиочастотного ресурса
Mesh-сети предлагают более высокие скорости передачи данных в расчете на одного пользователя при использовании меньшего частотного ресурса. За счет этого удается создавать сети широкополосной связи в пределах выделенных диапазонов частот. Функция перераспределения частот построена на методе повторного использования частот с защитой от итерференции даже в местах с высокой плотностью абонентов.
Простота развертывания сети
Сети Mesh разворачиваются просто и быстро, так как не требуют наличия антенно-мачтовых сооружений. Инфраструктурное оборудование сети может быть развернуто на уличных фонарях, светофорах, рекламных щитах, зданиях и т.п. — место размещения не является столь критичным. Поскольку абонентские устройства также являются частью инфраструктуры, то получается, что сами конечные пользователи и формируют архитектуру сети.

Таким образом, системы MEA позволяют создавать гибкую инфраструктуру, обеспечивая надежную мобильную передачу цифровой информации в зонах повышенной плотности абонентов. Но основным преимуществом систем, как уже отмечалось, является возможность автоматической организации виртуальных сетей там, где это необходимо по условиям оперативной работы. Одной из важных областей реализации этой возможности является использование систем быстрого развертывания с целью организации мобильного оперативного командного пункта в зонах чрезвычайных ситуаций, инцидентов и террористических атак. Типовая система быстро развертываемого мобильного командного пункта обычно включает в себя инфраструктуру для закрытия контролируемого или охраняемого периметра: три беспроводных обычных или расширенных (при необходимости подключения видеокамер или иных внешних устройств в углах периметра) маршрутизатора WR/EWR и точку доступа IAP для подключения к внешней сети передачи данных. Оборудование инфраструктуры обычно устанавливается в углах периметра, обеспечивая тем самым требуемое радиопокрытие для работы абонентских терминалов внутри. (Рис.2)

pic

Как отмечалось, технология Mesh обеспечивает высокую скорость передачи данных в надежной, устойчивой и резервируемой инфраструктуре. В связи с этим видеонаблюдение и определение местоположения — это два стандартных приложения, включенных в систему Mesh.

Что касается видеонаблюдения, то каждое удаленное устройство инфраструктуры поддерживает соединение Ethernet, которое может поддерживать и абонентское устройство. Для предоставления изображения, например с аналоговыми камерами и датчиками, установленными на территории объекта, с высоким разрешением, компания Motorola включила в стандартную систему сетевую IP-камеру Axis IP Network Camera. Данные камеры основаны на технологии кодирования MPEG4. Уже было подчеркнуто, что инфраструктура Mesh является широкополосной системой. Это означает, что в среднем средняя скорость соединения составляет 1.5~2Мбит/c. Однако для стандартных сетевых камер, использующих традиционные методы кодирования, требуется пропускная способность в 4 Мбит/c, чтобы получить видеоизображение в 30 кадров/c. Технология кодирования MPEG4 может достигать таких же результатов на скорости примерно 300~500 Кбит/c. Следовательно, можно получить доступ к видеоданным в режиме реального времени через беспроводную инфраструктуру, не монополизируя доступную пропускную способность, которая, в свою очередь, обеспечивает необходимую гибкость для установки дополнительных информационных систем в инфраструктуре.

Второе приложение, включенное в систему, — это определение местоположения — Mesh Positioning Application (MPA). Данное решение предоставляет эффективную альтернативу традиционной глобальной системе навигации и определения местоположения (GPS) в тех зонах, где отсутствует либо нестабилен спутниковый прием. Как правило, положение пунктов инфраструктуры Mesh определяется с помощью MPA с целью предоставления изображения установленной инфраструктуры. Это приводит к еще одному важному вопросу о функциональных возможностях системы определения географического положения. Как было отмечено, каждое абонентское устройство вычисляет свое положение на основе опорных точек, которые оно видит (например, устройства инфраструктуры). Делается это с помощью математической триангуляции координат инфраструктуры. Следовательно, требуются как минимум три опорные точки, чтобы добиться высокой степени точности. Для обеспечения надежного соединения с удаленным диспетчерским центром можно использовать различные высокоскоростные каналы связи, в частности, может быть использована интегрированная система Canopy.

Продолжение темы о MESH-системах читайте в следующих выпусках журнала.

Orphus system
В Telegram
В Одноклассники
ВКонтакте