Беспроводные Mesh-сети

Сегодня уже понятно, что создать надежную и быструю беспроводную сеть на основе единственной точки доступа невозможно даже в квартире, не говоря уже о загородном доме или на предприятии.

Но и прямое увеличение точек доступа тут не поможет, ведь каждую из них надо настраивать вручную, они ничего не знают друг о друге, не взаимодействуют между собой и клиентами. Плюс все вопросы мощности, радиочастотного планирования и т.д. вам предстоит решать самостоятельно.

Альтернатива этому – управляемые сети на базе контроллера, но это в первую очередь дорого, плюс достаточно сложно в развертывании. Поэтому для дома и SOHO применяется промежуточное решение – Mesh-сети, которые находятся примерно посередине по возможностям и позволяют создать управляемую сетевую инфраструктуру.

Но там тоже не все так просто, хотя маркетинговые надписи на коробке обещают обратное. И здесь все кроется в мелочах, прежде всего в бекхоле – то так точка доступа будет связана с основной сетью.

Оптимальным вариантом является проводной бекхол – в этом случае мы получаем структуру максимально приближенную с управляемой беспроводной сети с контроллером и все точки будут использовать свой радиочастотный диапазон только на обслуживание клиентов.

Если же такой возможности нет, то начинается самое интересное. В зависимости от используемых технологий все Mesh-системы можно поделить на три группы.

🔹 Single-Radio Mesh – одноканальный Mesh, когда один и тот же радиоканал используется и для обслуживания клиентов и для связи точек между собой. Здесь сразу вспоминаем про повторители. Емкость канала конечна и разделяется между всеми устройствами. И если репитер принял по радиоканалу сигнал от клиента А, то ему нужно по тому же самому каналу отправить его точке С. Т.е. пропускная способность канала уменьшается в два раза.

Кроме того, такие Mesh-системы сразу делят полосу пополам: половину клиентам, половину на канал к другим точкам (бекхол). Таким образом в простейшей меш системе с одним репитером пропускная способность беспроводной сети сразу упадет вдвое.

При увеличении беспроводных участков производительность будет нелинейно падать в зависимости от числа хопов.

Берем для примера AC (Wi-Fi 5) как наиболее массовый стандарт с полосой 1200 Мбит/с, в этом случае на бекхол первого хопа у нас придется 600 МБ/с, второго – 300 Мбит/с, третьего 150 Мбит/с. В общем для расчета доступной ширина канала можно использовать формулу (1/2)^n, где – n, число хопов.

Как видим такая сеть имеет практический смысл до трех беспроводных хопов, да и то, на последнем мы уже имеем крайне скромную полосу пропускания, а если на нее сядут с пяток клиентов, то ситуация станет вообще удручающей.

🔹 Dual-Band Mesh – более продвинутые системы, когда один диапазон используется для обслуживания клиентов, второй для связи точек между собой. Так, при использовании для бекхола того же AC 1200 на 5 ГГц мы начинаем делить полосу сугубо между точками и вполне можем обеспечивать стабильные 300 Мбит/с на 2,4 ГГц даже на глубину трех хопов.

Более современный вариант такого Mesh – использование двух полос в сети 5 ГГц, одну для клиентов, вторую для бекхола, но проблемы остаются те же, уменьшение вдвое пропускной способности на каждом хопе.

🔹 Multi-Radio Structured Mesh – современные решения, использующие несколько каналов. Один для обслуживания клиентов, два – для бекхола. За счет этого появляется возможность избежать деградации и использовать полную ширину канала.

Такой Mesh практически не деградирует на разумном количестве хопов (до 10) и позволяет развертывать полностью беспроводные производительные сети. Но есть и обратная сторона медали, такая система будет практически полностью утилизировать доступный диапазон 5 ГГц, т.е. в плотной многоэтажной застройке будет активно ставить помехи соседям, и сама страдать от соседних передатчиков.