[Article] Open Source реализации стандарта 802.11s (mesh)

Введение

Что есть mesh, какие бывают(инфраструктурные,клиентские,композитные), текущие проблемы. Актуальность. Цель изложения. Обзор структуры статьи.

Основная задача - обеспечение взаимодействия в гетерогенных mesh-сетях (между устройствами от разных производителей). Основные проблемы: эффективное использование ограниченных ресурсов (предельная нагрузка и время работы), так как промежуточные узлы и получают данные из сети, и перенапровляют данные дальше по сети, защита и сохранность ресурсов (заключается как в обеспечении защиты данных для критически важных приложений, так и в сохранении мощности для долгой работы мобильных беспроводных устройств), обеспечение честного распределения загрузки через уменьшение ошибок, связанных с пространственным расположением узлов (гарантия, что ближайшие к межсетевым шлюзам узлы сети не получат большую загрузку, чем удаленные на большее число хопов другие узлы сети).

Стандартизация

Стандартизация обеспечивает совместимость разработок различных производителей. При наличии стандарта разработка протоколов по поддержке mesh-сетей и внедрение устройств на базе этих протоколов может вестись повсеместно. Разработка mesh-сетей ведется на базе двух технологий: нового WiMAX (IEEE 802.16) и уже существующего Wi-Fi (IEEE 802.11).

Mesh-сети - это сети сетевого уровня модели TCP/IP, функционирующие как обычные локальные сети типа IEEE 802. Так для других сетей и протоколов более высоко уровня mesh-сеть функционально эквивалентна радиовещательному Ethernet. Таким образом, чтобы mesh-сеть действительно была аналогична LAN типа IEEE 802, необходимо обеспечить взаимодействие с другими сетями через ретрансляцию данных на втором (сетевом) уровне и межсетевое взаимодействие на третьем (транспортном) уровне. Эту задачу решит стандарт 802.11s. В свою очередь стандарт 802.16 предназначен … (написать про Wi-Max в общих чертах).

Cтандарт IEEE 802.11s находится сейчас в состоянии разработки и имеет статус черновика. Стандарт 802.11s определит способ построения и конфигурации mesh-сетей через добавление и удаление точек доступа.

Черновик стандарта 802.11s

Архитектура mesh-сетей

Понятия Mesh-сетей, введенные стандартом

Стандарт определяет два класса узлов: класс mesh-узлов, поддерживающих mesh-сервисы, и класс не mesh-узлов, включающий простые клиентские станции. Mesh-узел опционально может поддерживать и сервисы точек доступа (AP - «access point»). Сама mesh-сеть состоит из двух и более mesh-узлов, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ДРУГ С ДРУГОМ ЧЕРЕЗ

Любое устройство, поддерживающее mesh-сервисы, называется mesh-точкой (MP - «mesh point»). Mesh-точка может быть либо только инфраструктурным устройством сети, либо полнофункциональной пользовательской станцией, которая участвует в формировании сети и работе с ней.

Существует особый тип mesh-точек, который предоставляет сервисы точки доступа (AP). Такая MP называется mesh-точкой доступа (MAP - Mesh AP). Простые клиентские станции могут ассоциироваться с mesh-точкой доступа и получать доступ к сети. Сами клиентские станции mesh-сервисы, например, определение маршрута и ретрансляцию, не поддерживают.

Структура mesh-сетей

Протокол взаимодействия

На сетевом уровне стандарт определяет используемый по умолчанию протокол маршрутизации Hybrid Wireless Mesh Protocol (HWMP). Выбор пути в протоколе комбинирует гибкость определения маршрута по требованию с некими раширениями, обеспечивающими эффективный проактивный выбор маршрутов к mesh-порталам. Благодаря своей гибридной природе протокол может быть легко адаптирован к работе как в инфраструктурной сети, так и в независимой Ad Hoc сети. Кроме того, определение протокола маршрутизации по умолчанию в спецификации mesh-сетей обеспечит взаимодействие средств коммуникации от разных производителей.

Расширения спецификации стирают разницу между клиентом сети и инфраструктурой. Устройства-клиенты могут также устанавливать соединения точка-точка с другими клиентами и точками доступа (AP).

Фреймворк маршрутизации позволяет интегрировать и любой другой протокол выбора пути.

HWMP основан на проактивном протоколе OLSR (Optimized Link State Routing protocol - IETF RFC 3626). ( или на AODV (RFC 3561) и маршрутизации по дереву - из Википедии)

Стандарт 802.16