Понимание сетей Mesh: будущее беспроводного подключения
Облачные вычисления стали основной темой обсуждения и открыли мир IoT. Однако новая терминология вступает в переговоры, называемые «сетчатые сети». Вот посмотрите, что такое сетка и как она изменит способ, которым мы смотрим в Интернете.
Повышение межсоединений
Одним из самых важных изменений в современном обществе и для компьютеров был Интернет: система невообразимого размера, которая позволяет кому-либо общаться мгновенно, предоставляет доступ к энциклопедии, чьи козыри по размеру, которые объединяют все библиотеки, и предоставляет платформу для всех высказывайте свои мнения.
В то время как Интернет является основой каждого современного города, есть еще много людей, которые либо плохо связаны с Интернетом, либо вообще не подключены. Было подсчитано, что до 60% мирового населения до сих пор не имеют доступа в Интернет. Это отсутствие связи обычно затрагивает самых бедных и тех, кто живет далеко от городов. Хотя многие видят интернет как место для кошек и смешных видеороликов, он также предоставляет людям возможность бесплатно учиться (когда в последний раз AllAboutCircuits, Wikipedia или HowStuffWorks взимали с вас плату?) И предоставляют важную информацию, которая иначе не было бы доступно.
Итак, что может предложить сетка?
Проблема сингулярного узла
Прежде чем мы рассмотрим, что нового и отличного в «сетчатой сети», мы должны начать с того, как работают текущие системы. Скорее всего, ваша семья имеет доступ в Интернет, и, если это так, скорее всего, разделяет эту связь с несколькими устройствами, включая мобильные телефоны, компьютеры и ноутбуки. Большинство пользователей беспроводных технологий столкнулись с ужасной «мертвой зоной Wi-Fi», когда в комнате или месте нет беспроводного сигнала. Такая проблема может быть быстро решена с помощью беспроводного ретранслятора с использованием адаптеров «Интернет через власть».
Однако эти адаптеры по-прежнему направляют все сигналы на главный маршрутизатор, который подключен к Интернету по одному каналу данных (это может быть телефонная линия или волоконно-оптический кабель). Вторичная проблема с повторителями заключается в том, что они нуждаются в подключении к другому ретранслятору, который подключен к маршрутизатору или к соединению с маршрутизатором.
Текущие домашние сети полагаются на один путь между маршрутизатором и получателем. Изображение предоставлено Rajesh K (CC BY-SA 3.0)
Давайте посмотрим на реальный пример. Мой маршрутизатор использует широкополосный доступ, который в настоящее время дает мне максимальную скорость загрузки 512 Кбит / с. Это ужасно медленно, когда в доме пять других пользователей и большое количество устройств с поддержкой Интернета. Мало того, что скорость в Интернете очень нужна, покрытие Wi-Fi в доме невероятно плохое из-за того, что входящая телефонная линия находится в углу нижней части дома, где все стены в доме кирпичные (т.е. худшее место для размещения радиопередатчика).
В настоящее время я использую индивидуальную антенну Wi-Fi и адаптер для подбора сигнала и создания локального беспроводного соединения для любого устройства в районах, находящихся далеко от главного дома. Половину проблемы можно устранить, установив беспроводной повторитель в другой комнате, но это все равно не решит широкополосную скорость (потому что для таких повторителей также требуется подключение к Интернету, а подключение к Интернету в помещениях, наиболее близких к мастерской, очень плохое). Тем не менее, в нескольких местах я могу получать сигналы соседнего Wi-Fi очень хорошо, а также соединения Bluetooth от соседних устройств.
Я знаю, что я не единственный человек с этими проблемами. Теперь представьте эту же концепцию на уровне соседства или города. Некоторые области имеют лучшую связь, чем другие. Именно здесь сетка была бы очень выгодной.
Закон обратного квадрата является настоящей болью для радиосвязи. Изображение предоставлено Borb (CC BY-SA 3.0)
Сетевая сеть
Сетевая сеть - это сетевая топология, которая опирается на каждое устройство, подключенное к «сетке», как пользователя, так и трансивера.
В стандартной сети маршрутизатор в доме является главным хабом и для каждого устройства подключается к Интернету. В сетчатых сетях каждое устройство будет подключаться ко всем устройствам, которые оно может найти, и быть частью сети устройств, которые все связаны друг с другом. Устройства в сетке могут связываться с любым другим устройством в сетке, даже если нет прямой связи между отправителем и получателем. Сообщения будут перемещаться по сетке, пока не достигнут получателя. Способ этой передачи зависит от выбранного протокола.
Это, по сути, то, как интернет в целом работает со многими взаимосвязанными серверами, а сообщения перескакивают с одного сервера на другой, пока не достигнут пункта назначения. Итак, как это выгодно в домашних условиях и в таких примерах, как приведенное выше?
Сетевая сеть создает сетку устройств, которые соединяются для обеспечения интернет-подключения для всех. Изображение предоставлено Дэвидом Джонсоном, Карел Матти, Даре Сокойей, Лоуренсом Мбоуени, Аджай Маканом и Хенком Коце (Wireless Africa, Институт Мераки, Южная Африка) (CC BY-SA 2.5)
Многие беспроводные устройства становятся доступными через Интернет, что делает эти устройства потенциально пригодными для использования в сетке. Вместо устройств в доме, все подключающихся к сети, транслируемой основным маршрутизатором, эти устройства будут подключаться к глобальному ячеистому сигналу, который размещается всеми устройствами. До тех пор, пока одно из этих устройств подключено к основному маршрутизатору, все устройства в сетке имеют доступ в Интернет (даже если устройство находится слишком далеко от маршрутизатора).
Что делает это выгодным, так это то, что устройства в сетке не только имеют доступ в Интернет, но и уровень их сигнала к другим соседним устройствам в сетке будет значительно выше, чем прямое подключение к маршрутизатору. Поскольку уровень сигнала между двумя соседними узлами, скорее всего, будет лучше, чем передача Wi-Fi маршрутизатора, большинство устройств могут передавать данные с более высокими скоростями.
Таким образом, вместо устройства, которое должно подключиться к маршрутизатору на расстоянии 100 метров со скоростью загрузки 20 КБ / с (из-за ухудшения сигнала), он может потенциально находиться в сетке с тремя устройствами, расположенными между ним и маршрутизатором. Каждое устройство может иметь только расстояние 25 метров между этими узлами (при условии прямой линии), позволяя теперь уровень сигнала между маршрутизатором и клиентом в 16 раз сильнее, если данные от клиента перескакивают через каждого клиента (в соответствии с обратным квадратный закон). Это увеличение мощности сигнала позволяет увеличить пропускную способность данных и, таким образом, улучшает подключение к Интернету для всех устройств, расположенных вне интернет-устройства.
Но преимущества таких сетей выходят за рамки увеличения скорости для отдаленных устройств. Надежность сети больше, чем одна, состоящая из одиночных повторителей, поскольку сбой одного устройства в сетке не приводит к отключению всей сети (если только это не единственное устройство, расположенное между маршрутизатором и остальной частью сетки). Ретрансляторы могут пострадать от этого, так же как и единственный источник сетевого вещания для области.
Использование сетевых сетей и примеры
Сетевая сеть, хотя и не новая концепция, постепенно набирает обороты в отрасли со многими компаниями и отдельными людьми, конкурирующими с собственными протоколами и рамками.
Одна компания, в частности, Qualcomm, выпустила сетчатую сетевую платформу, которая позволит устройствам формировать сетчатую сеть и взаимодействовать с любым другим устройством в этой сети. Сеть позволит устройствам, таким как лампочки, термостаты и другие системы домашней автоматизации, перекрестно обмениваться данными, обеспечивая при этом подключение к устройствам, которые в противном случае могут быть слишком далеко от интернет-источника. Платформа Qualcomm также позволяет управлять устройством через голосовые команды, используя API распознавания голоса, встроенный микрофонный массив и облачные API.
Сетевая сеть будет потенциально полезна для городов с точками доступа Wi-Fi, которые будут интегрированы с устройствами, поддерживающими Интернет, для создания свободной сетчатой сети, которую любой может использовать. Представьте, что вы пытаетесь получить бесплатный Wi-Fi для частных лиц в парке, нужно будет установить ретрансляторы, что не только дорого, но и требует регулярного обслуживания. Вместо сетчатой сети кто-то сидит в кафе с бесплатным Wi-Fi, который затем подключается к второму ноутбуку через улицу, который затем подключается к телефону того, кто находится на другой стороне здания, который соединяется с другим пешеходным телефон, который подключен к кому-то, сидящему в парке с ноутбуком. Каждое устройство в этой сетке не только имеет доступ в Интернет, но также требует небольших изменений в оборудовании и программном обеспечении.
Такая форма взаимодействия особенно полезна для сельских районов без развитой инфраструктуры связи. В отличие от попыток создания телефонных сетей, которые подключаются к каждому отдельному человеку (что дорого), только одно место требует надежного подключения к Интернету.
Сельские районы могут в значительной степени выиграть от сетевых сетей, чтобы увеличить возможности подключения. Изображение предоставлено floorvan (CC BY-SA 2.0)
Оттуда каждое устройство в этой области может быть подключено к сетке, предоставляя доступ в Интернет для всех, не требуя дорогостоящей инфраструктуры.
Прочитайте больше
- Подключите PICAXE к Интернету вещей
- Как Интернет вещей изменит способ, которым мы развиваемся и потребляем пищу
- Создание простого регистратора данных с помощью платформы RIOT (Realtime Internet of Things)
Резюме
Учитывая, что количество устройств, подключенных к Интернету, быстро растет, имеет смысл перейти к системе, где все устройства могут иметь надежное соединение без необходимости прямых ссылок.
Подобно IoT и облачным вычислениям, сетевая сеть, вероятно, станет следующей важной вещью в области электроники и встроенного дизайна в отношении возможностей Интернета. Какой протокол выбран, однако, остается загадкой!
Рекомендуемое изображение, адаптированное из EFF (CC-BY 2.0)