Tecnología de red de malla inalámbrica y sus aplicaciones
En los últimos años, las redes inalámbricas se han desarrollado rápidamente. Han surgido muchas nuevas tecnologías y estándares de comunicación inalámbrica para diferentes aplicaciones y necesidades. Las redes de malla inalámbricas son una de las nuevas tecnologías a las que la gente está prestando atención. WMN es una nueva tecnología de red, una red en malla. Su topología es dinámica y tiene funciones de autoorganización y autorreparación, es decir, puede formar automáticamente una red sin intervención manual, y cada terminal puede unirse o salir libremente. Cuando se transmite información, la información se reenvía continuamente a través de múltiples saltos hasta que llega al terminal de destino. Si esta tecnología se utiliza en la conexión en red de sensores inalámbricos, Wi-Fi (Wireless Fidelity), WiMAX (Global Interoperability for Microwave Access) y otras tecnologías, puede ampliar su alcance de aplicación y mejorar sus funciones, formando así una red de sensores inalámbricos y mejora inalámbrica El área de cobertura de LAN forma una red de área metropolitana. Debido a sus amplias perspectivas de aplicación, la gente le presta cada vez más atención y lo aplica en la vida y el trabajo.
Las redes inalámbricas en malla son sistemas multisalto de bajo consumo. La forma en que procesan los mensajes es pasar paquetes de un nodo a otro hasta llegar a su destino. Los nodos de red peer-to-peer filtran todos los paquetes excepto los suyos. A diferencia de esto, los nodos de malla reciben paquetes destinados a otros nodos y los envían nuevamente. Cada nodo de la red Mesh inalámbrica puede servir como terminal de acceso y también tiene funciones de enrutamiento y reenvío de información, lo que proporciona un alto grado de libertad en la creación de redes. Las redes inalámbricas en malla funcionan de manera muy similar.
Red privada y proporciona múltiples rutas de comunicación redundantes desde el origen al destino. Si una ruta deja de funcionar debido a una falla o interferencia del hardware, la red en malla cambiará automáticamente el mensaje.
Enrutar el paquete para que recorra otro camino.
Hay dos tipos de nodos en las WMN: enrutadores o clientes Los enrutadores que forman la columna vertebral de la red tienen poca movilidad Proporcionan comunicación con otras redes como
Internet. redes celulares, etc., IEEE802, red de sensores) que conectan las funciones de puerta de enlace y puente de carretera, los clientes pueden ser fijos o móviles, y pueden formar su propia red o la misma red que el enrutador de la red de malla.
Multisalto inalámbrico. Al reducir la potencia de transmisión de los nodos inalámbricos y realizar una transmisión de múltiples saltos entre nodos, no solo se puede reducir efectivamente el consumo de energía de los nodos, sino también reducir la interferencia entre nodos, mejorar la reutilización espacial de los canales inalámbricos y, por lo tanto, aumentar la capacidad de la red. .
Capacidad de autoorganización y autorreparación. Las redes de malla inalámbricas son flexibles, fáciles de configurar, se reparan automáticamente y tienen nodos distribuidos en la red de malla. La red tiene una gran escalabilidad y puede realizar comunicaciones inalámbricas multipunto a multipunto.
Liquidez. Dependiendo del tipo de nodo, se requiere que los nodos de enrutamiento tengan una movilidad mínima y los nodos cliente puedan moverse con flexibilidad.
Modo de acceso. Flexible y diverso, puede conectarse a Internet, redes móviles, redes de sensores, etc.
Modo de consumo de energía. En términos generales, no existen límites estrictos en el consumo de energía de los nodos de enrutamiento, mientras que los nodos clientes generalmente deben implementar protocolos de ahorro de energía.
Compatibilidad e interoperabilidad. Tiene buena compatibilidad con las redes inalámbricas existentes y una fuerte interoperabilidad.
Desde otra perspectiva, el análisis de arquitectura y topología WMN absorbe las ventajas de las redes en estrella y en malla y es una integración perfecta de las dos. Esta integración se logra ejecutando el protocolo WMR (Wireless Mesh Routing) en los nodos de la red (consulte la Figura 1).
Como se puede ver en la Figura 1, para proporcionar múltiples funciones de enrutamiento inalámbrico de reflexión, el protocolo de enrutamiento WMR se implementa tanto en el punto de acceso como en el nodo móvil.
Al mismo tiempo, para lograr compatibilidad con IP, WMR se coloca como un protocolo de capa intermedia entre la capa MAC y la capa IP, de modo que el protocolo WMR se pueda implementar bien sin realizar cambios importantes en otras capas de protocolo. Esto hace que WMR sea compatible con la mayoría de las aplicaciones existentes (incluidos los estándares inalámbricos representados por 802.11x).
En comparación con las redes inalámbricas tradicionales, WMN tiene muchas ventajas.
(1) La confiabilidad aumenta enormemente.
La topología de red adoptada por WMN evita la agregación empresarial, la congestión de la red central, la interferencia y el fallo de un solo punto causados por el método de control centralizado en estructuras en estrella punto a multipunto como 802.11 WLAN y redes celulares, de esta manera lo que lleva a invertir en costos adicionales de aseguramiento de la confiabilidad.
(2) Dispone de un mecanismo de protección de conflictos.
WMN puede identificar enlaces en colisión. El ángulo entre el enlace opcional y su propio enlace es un ángulo obtuso, lo que reduce la interferencia entre enlaces.
(3) Simplificar el diseño del enlace
WMN generalmente requiere una longitud de enlace inalámbrico más corta, lo que reduce el costo de la antena (distancia de transmisión y rendimiento). Por otro lado, reducir la potencia de transmisión también reducirá la interferencia entre las señales de radiofrecuencia de diferentes sistemas y la autointerferencia del sistema, simplificando en última instancia el diseño del enlace inalámbrico.
(4) Se amplía la cobertura de la red.
Debido a la introducción de WR e IAP, los usuarios finales pueden acceder a la red o contactar con otros nodos desde cualquier lugar. En comparación con las redes tradicionales, el alcance del punto de acceso aumenta considerablemente, la utilización del espectro mejora y la capacidad del sistema aumenta.
(5) Conexión en red flexible y fácil mantenimiento.
Debido a las características de red de la propia red WMN, siempre que se agregue una pequeña cantidad de dispositivos inalámbricos como WR cuando sea necesario, las instalaciones existentes se pueden utilizar para formar una red de acceso de banda ancha inalámbrica. Las características de enrutamiento de la red WMN evitan que la interrupción del enlace o la expansión y actualización local afecten el funcionamiento de toda la red, mejorando así la flexibilidad y viabilidad de la red y haciéndola más potente y completa que las redes tradicionales.
Las redes de malla tienen amplias perspectivas de aplicación en muchas áreas, como hogares, empresas y lugares públicos.
(1) Hogar
Un uso importante de la red de malla inalámbrica es establecer una red inalámbrica doméstica. Las redes Mesh inalámbricas domésticas pueden conectar computadoras de escritorio, portátiles, televisores de alta definición, reproductores de DVD, consolas de juegos y otros dispositivos electrónicos de consumo sin complicados procesos de cableado e instalación. En una red Mesh inalámbrica doméstica, varios electrodomésticos no solo son usuarios en línea, sino que también sirven como parte de la infraestructura de la red para proporcionar servicios de acceso para otros dispositivos. Cuando aumenta el número de electrodomésticos, este método de conexión en red puede proporcionar una mayor capacidad y una cobertura más amplia. Otra ventaja de las redes inalámbricas Mesh en aplicaciones domésticas es que pueden admitir aplicaciones con una alta concentración de ancho de banda, como video de alta definición.
(2) Empresa
En la actualidad, la mayoría de los sistemas de comunicación inalámbrica en las empresas utilizan enlaces inalámbricos de teléfonos celulares tradicionales para proporcionar a los usuarios transmisión punto a punto y punto a multipunto. Las redes inalámbricas Mesh son diferentes. Permiten a los usuarios de la red disfrutar del ancho de banda, eliminar el cuello de botella de la red actual de un solo salto y lograr un equilibrio dinámico de las cargas de la red. Agregar o ajustar AP en una red de malla inalámbrica también es más fácil que los AP cableados, con una configuración más flexible y menores costos de instalación y uso. Especialmente para las empresas que necesitan mover puntos de acceso con frecuencia, la estructura flexible de múltiples saltos y la configuración de las redes inalámbricas Mesh serán muy propicias para los ajustes y actualizaciones de la topología de la red.
(3) Escuela
Las redes inalámbricas de campus son muy similares a las de las grandes empresas, pero también tienen sus propias características diferentes. En primer lugar, la WLAN del campus es de gran escala, no sólo tiene un gran alcance geográfico y muchos usuarios, sino que también tiene un gran volumen de comunicación, porque los estudiantes utilizan más multimedia que los usuarios empresariales normales; en segundo lugar, los requisitos de cobertura de la red son altos; la red debe poder realizar una itinerancia fluida entre museos y lugares públicos en interiores, exteriores, auditorios, dormitorios y bibliotecas. En tercer lugar, el equilibrio de carga es muy importante; Dado que los estudiantes suelen estar concentrados en sus actividades, puede producirse una congestión de la comunicación cuando los estudiantes utilizan la red en algún lugar al mismo tiempo.
La forma tradicional de resolver estos problemas es instalar AP con alta densidad en interiores, mientras que el número de AP instalados en exteriores es muy pequeño.
Sin embargo, debido a que las necesidades de los usuarios de la red del campus cambian mucho, puede ser necesario agregar nuevos AP con frecuencia o ajustar las ubicaciones de implementación de los AP, lo que generará un aumento significativo en los costos. Sin embargo, el uso de redes inalámbricas Mesh no sólo es fácil de actualizar y ajustar la estructura de la red, sino que también permite una itinerancia fluida en exteriores e interiores.
(4) Hospital
La red de malla inalámbrica también proporciona una solución de red ideal para lugares públicos como hospitales. Debido a la densa y compleja estructura de los edificios hospitalarios, algunas zonas deben protegerse de la radiación electromagnética, por lo que es una de las zonas más difíciles para instalar redes inalámbricas. Las redes hospitalarias se caracterizan por un cableado difícil y altos requisitos de robustez de la red. Las redes de malla inalámbrica son una solución ideal para estos problemas. Si desea ajustar la topología de la red inalámbrica del hospital, solo necesita mover los nodos Mesh existentes o instalar nuevos nodos Mesh. El proceso es muy sencillo y la instalación de nuevos nodos de red resulta muy cómoda. La robustez y el gran ancho de banda de la malla inalámbrica también la hacen más adecuada para su implementación en hospitales.
(5) Lugares de viaje y ocio
Las redes inalámbricas Mesh son muy adecuadas para lugares remotos donde el cableado es difícil o antieconómico, pero es necesario proporcionar a los usuarios acceso inalámbrico a Internet de banda ancha, como como lugares turísticos, resorts, moteles, etc. Las redes de malla inalámbricas pueden proporcionar servicios de banda ancha a estas ubicaciones a un costo mínimo.
(6) Despliegue rápido e instalación temporal
Para aquellos lugares que requieren un despliegue rápido o instalación temporal, como exposiciones, ferias comerciales o ayuda en casos de desastre, las redes inalámbricas Mesh son sin duda las más Método de networking eficaz y económico. Por ejemplo, si es necesario celebrar temporalmente una conferencia o exposición en un lugar determinado durante unos días, el uso de una red inalámbrica Mesh puede minimizar los costos.
WMN no solo tiene amplias perspectivas de aplicación en muchos campos, como hogares, empresas y lugares públicos, sino que también puede monitorear objetos objetivo o recopilar datos en otros aspectos, como combinar módulos de adquisición de imágenes y datos, y Es ampliamente utilizado en pruebas ambientales, industria, transporte y otros campos. A medida que otras tecnologías continúan actualizándose y mejorando, WMN puede integrarlas y complementarlas mejor y aprovechar al máximo sus respectivas ventajas.