پل زدن لایه 2 در مقابل مسیریابی لایه 3 در رادیوهای مش

یک شبکه رادیویی مش می‌تواند ساده به نظر برسد تا زمانی که ترافیک از چندین پرش بی‌سیم عبور کند. آیا دستگاه های راه دور باید در همان بخش لایه 2 باقی بمانند یا هر قسمت از شبکه باید از مسیریابی لایه 3 بین زیرشبکه ها استفاده کند؟ هر دو رویکرد معتبر هستند، اما بر دامنه پخش، برنامه ریزی IP، تحرک و جریان ترافیک به روش های مختلف تأثیر می گذارند.

انتخاب معماری مناسب روتر رادیویی مش با درک آن تفاوت های عملیاتی شروع می شود. بخش‌های زیر پل‌سازی و مسیریابی را در جایی که بیشترین اهمیت را دارند، مقایسه می‌کنند و به شما کمک می‌کنند طراحی شبکه را با نیازهای واقعی استقرار مطابقت دهید نه اینکه بر پیکربندی پیش‌فرض تکیه کنید.

 

لایه 2 و لایه 3 مسائل مختلف را در داخل یک مش حل می کنند

لایه 2 دستگاه های راه دور را در همان LAN منطقی نگه می دارد

پل زدن لایه 2 باعث می شود مش بی سیم مانند یک سوئیچ اترنت توزیع شده رفتار کند. فریم‌ها می‌توانند از چندین پیوند رادیویی عبور کنند در حالی که دوربین‌های متصل، کنترل‌کننده‌ها، حسگرها، لپ‌تاپ‌ها یا سایر دستگاه‌های متصل، اعضای یک شبکه منطقی باقی می‌مانند. عملیات مش لایه 2 می تواند ترافیکی مانند IPv4، IPv6، DHCP و سایر پروتکل های لایه بالاتر را بدون نیاز به نقاط پایانی برای درک چگونگی تغییر مسیر بی سیم در زیر آنها، به طور شفاف حمل کند.

این شفافیت زمانی مفید است که تجهیزات باید آدرس های IP موجود را حفظ کنند یا زمانی که یک برنامه واقعاً به مجاورت اترنت بستگی دارد. معاوضه این است که پخش ها، ترافیک unicast ناشناخته، ARP، پیام های کشف، و مقداری ترافیک چندپخشی می توانند در همان دامنه لایه 2 گسترش یابند. در یک محیط بی‌سیم چند هاپ، این انتقال‌ها منابع RF مشترک را مصرف می‌کنند تا ظرفیت فابریک سوئیچ رایگان.

لایه 3 مرزهای مسیریابی را بین گره های مش یا شبکه های محلی ایجاد می کند

طراحی مسیریابی، بخش‌های مختلف شبکه‌های IP را متمایز می‌کند. به جای ارسال هر فریم اترنت مربوطه از طریق یک بخش توسعه یافته، هر روتر رادیویی مش می‌تواند بر اساس شبکه‌های IP مقصد و اطلاعات مسیریابی فعلی خود تصمیمات حمل و نقل بگیرد. بنابراین گره های میانی می توانند ترافیک بین زیرشبکه ها را هدایت کنند در حالی که توپولوژی رادیویی به طور پویا تغییر می کند.

این مرزهای مسیریابی از پخش خودکار پخش لایه 2 معمولی در هر شبکه متصل جلوگیری می کند. آنها همچنین سازماندهی وسایل نقلیه، سایت‌ها، تیم‌ها، خوشه‌های حسگر یا شبکه‌های محلی محلی را در زیرشبکه‌های جداگانه با مسیرهای واضح بین آنها آسان‌تر می‌کنند. این نیاز به برنامه ریزی دقیق IP بیشتری دارد، اما معماری مسیریابی می تواند با گسترش توپولوژی، مرزهای عملیاتی تمیزتری را فراهم کند.

 

زمان پخش بی‌سیم، معاوضه معمول پل زدن در مقابل مسیریابی را تغییر می‌دهد

ترافیک پخش از طریق RF از اترنت گران تر است

فراخوانی لایه 2 'سریع' زیرا تعویض معمولاً سربار پردازش کمتری دارد، بزرگترین محدودیت در شبکه رادیویی را از دست می دهد: زمان پخش. یک سوئیچ اترنت سیمی می‌تواند حجم زیادی از ترافیک محلی را بدون رقابت برای کانال بی‌سیم یکسان ارسال کند، در حالی که گره‌های مش معمولاً طیفی را با گره‌های همسایه به اشتراک می‌گذارند و ممکن است ترافیک را با چندین جهش مجدد ارسال کنند. هر فریم غیر ضروری که آن کانال را اشغال می کند، ظرفیت موجود برای ترافیک برنامه را کاهش می دهد.

سیل پخش به ویژه در شبکه های بی سیم چند هاپ بسیار مهم می شود زیرا ممکن است ترافیک یکسان نیاز به انتقال مجدد بین چندین لینک داشته باشد. بنابراین، پل زدن شبکه‌های محلی سیمی به یک شبکه بی‌سیم می‌تواند ترافیک پخش را افزایش دهد و باعث ایجاد اختلاف در رسانه مشترک شود. درخواست‌های ARP، پیام‌های DHCP، پروتکل‌های کشف دستگاه، و جریان‌های چندپخشی ممکن است هزینه عملی بسیار بیشتری داشته باشند زمانی که یک دامنه لایه 2 بزرگ غیرضروری در RF حمل می‌شود.

استقرار روتر رادیویی مش پل کوچکی که هنوز هم می تواند کارآمد باشد. مشکلات معمولاً زمانی پدید می‌آیند که مدیران به گسترش همان دامنه پخش ادامه می‌دهند و رادیوها، نقاط پایانی، پرش‌ها و برنامه‌های بیشتر اضافه می‌شوند. در آن نقطه، معماری بیش از تفاوت نظری بین سربار سوئیچینگ و مسیریابی اهمیت دارد.

عملکرد Multi-Hop به چیزی بیش از سربار بستگی دارد

مقایسه عملکرد واقعی باید با تعداد پرش های رادیویی، ظرفیت کانال، شرایط سیگنال RF، ارسال مجدد، بار ترافیک، رفتار QoS و تأخیر سرتاسر شروع شود. هر جهش اضافی نیاز به انتقال بی سیم دیگری دارد و شرایط ضعیف RF ممکن است قبل از اینکه منطق حمل و نقل لایه 2 یا لایه 3 به نگرانی غالب تبدیل شود، ارسال مجدد را اضافه کند. هنگامی که بهترین مسیر از طریق مش دیگر در دسترس نباشد، تغییرات مسیر می تواند متغیر دیگری را اضافه کند.

سری WDS DDLmesh دستی و کوله پشتی ترکیبی از مسیریابی پویا، رله چند هاپ، QoS و نرخ داده تطبیقی ​​تا 70 مگابیت بر ثانیه در پهنای باند 20 مگاهرتز است. در شرایط عملیاتی یک طرفه 20 مگاهرتز، متوسط ​​تاخیر تک هاپ می تواند به حدود 6 میلی ثانیه برسد. این مشخصات، انواع متغیرهای عملکردی را که مهندسان باید در هنگام ارزیابی یک مش بی سیم به جای تمرکز بر روی این که آیا شبکه از پل زدن یا مسیریابی استفاده می کند، بررسی کنند، نشان می دهد.

بنابراین برای استقرار روتر رادیویی مش، رقم تأخیر تک هاپ باید به عنوان یک ورودی در نظر گرفته شود تا پاسخ نهایی. یک مسیر ویدیویی سه هاپ تحت تداخل می تواند بسیار متفاوت از یک پیوند آزمایشگاهی تک هاپ تمیز عمل کند. آزمایش باید ترکیب ترافیک مورد انتظار، تحرک، طول مسیر و شرایط RF را تا حد امکان بازتولید کند.

 

DHCP، VLAN ها و رومینگ جایی هستند که معماری عملی می شود

پل زدن تداوم آدرس را ساده می کند اما دامنه پخش را گسترش می دهد

یکی از جذابیت‌های لایه 2 این است که دستگاه‌ها می‌توانند در داخل یک زیرشبکه IP باقی بمانند، حتی زمانی که از طریق بخش‌های مختلف مش متصل شوند. یک سرور DHCP متمرکز می‌تواند به تخصیص آدرس‌ها در سراسر دامنه پل‌شده ادامه دهد و دستگاه‌های ثابت ممکن است پیکربندی‌هایی را حفظ کنند که در ابتدا برای یک شبکه اترنت معمولی طراحی شده‌اند. این می‌تواند استقرار کنترل‌کننده‌های قدیمی، دوربین‌ها، رابط‌های صنعتی یا برنامه‌هایی را که به کشف محلی وابسته هستند، ساده‌سازی کند.

همین راحتی، مرز معماری را ایجاد می کند که باید به دقت تماشا شود. اگر هر روتر رادیویی مش به طور شفاف همان VLAN را گسترش دهد، پخش‌های مرتبط و رفتار لایه 2 نیز می‌تواند در سراسر آن توپولوژی گسترش یابد. بنابراین افزودن یک رادیو دیگر می تواند نه تنها پوشش RF بلکه دامنه شکست منطقی و پخش را نیز افزایش دهد.

در نتیجه لایه 2 باید گسترش یابد زیرا برنامه به آن نیاز دارد، نه صرفاً به این دلیل که پیکربندی پل زدن آسان است. یک دوربین ثابت که باید در یک VLAN موجود باقی بماند یک نیاز واضح است. گسترش یک VLAN بزرگ در هر گره فیلد 'فقط در مورد' معمولاً اینطور نیست.

مش های مسیریابی به برنامه ریزی IP بهتری نیاز دارند اما مرزهای بهتری ارائه می دهند

لایه 3 پیچیدگی را از دامنه پخش مشترک به طرح آدرس دهی منتقل می کند. طراحان شبکه باید تعیین کنند که کدام زیرشبکه‌ها در پشت هر گره یا ناحیه عملیاتی قرار دارند، دروازه‌های پیش‌فرض در کجا زندگی می‌کنند، کدام مسیرها شبکه‌های محلی متصل را تبلیغ می‌کنند، کدام سرویس DHCP هر بخش را مدیریت می‌کند، و چگونه ترافیک به WAN خارجی یا دروازه‌های اینترنت می‌رسد. کار در جلو بیشتر قابل مشاهده است، اما مرزهای حاصل بعداً راحت‌تر است.

یک مسیریاب رادیویی مش مسیریابی شده می‌تواند پخش‌های محلی را محلی نگه دارد و در عین حال ترافیک برنامه را به زیرشبکه‌های راه دور منتقل کند. عیب‌یابی نیز ساختارمندتر می‌شود زیرا مهندسان می‌توانند به جای اینکه کل زیرساخت بی‌سیم را به‌عنوان یک شبکه LAN کشیده، شبکه مبدا، جهش بعدی، مسیر و شبکه مقصد را شناسایی کنند. سپس سیستم‌های بزرگ‌تر می‌توانند بخش‌های مسیریابی جدید را بدون بزرگ‌کردن خودکار هر دامنه لایه ۲ موجود اضافه کنند.

رومینگ سزاوار توجه جداگانه است. انتقال یک رادیو یا کلاینت بین نواحی مسیریابی شده ذاتا تضمین نمی کند که نقطه پایانی پیوست شده همان آدرس IP را حفظ کند. تداوم جلسه به آدرس دهی، محل قرارگیری دروازه، مکانیسم های تحرک و رفتار برنامه بستگی دارد، بنابراین باید به جای اینکه از کلمه 'مش' فرض شود، آزمایش شود.

 

معماری را از برنامه انتخاب کنید، نه از لیست ویژگی ها

Bridging متناسب با برنامه های افزودنی اترنت شفاف

لایه 2 زمانی معنا پیدا می کند که این نیاز واقعاً معادل گسترش کابل اترنت باشد. موارد معمولی شامل تجهیزاتی هستند که باید در یک VLAN مستقر باقی بمانند، سیستم های قدیمی که آدرس دهی مجدد آنها دشوار است و برنامه هایی که کشف یا رفتار کنترل آنها به مجاورت لایه 2 بستگی دارد. تعداد کمی از نقاط پایانی قابل پیش بینی نیز می تواند دامنه پخش را برای درک و مدیریت آسان کند.

یک تست طراحی مفید ساده است: اگر این دو مکان توسط اترنت معمولی به هم متصل می‌شدند، آیا واقعاً نیاز بود که دستگاه‌ها به یک LAN تعلق داشته باشند؟ اگر پاسخ مثبت است، پل زدن یک نیاز واقعی برنامه را حل می کند. اگر پاسخ منفی است، مشارکت دادن هر روتر رادیویی مش در یک دامنه بزرگ لایه 2 ممکن است بدون ایجاد مزیت، ترافیک و جفت عملیاتی را اضافه کند.

بنابراین پل‌سازی شفاف باید به‌عنوان یک ابزار شبکه‌ای خاص به‌جای تعریف پیش‌فرض مش در نظر گرفته شود. پیوند رادیویی همچنان می‌تواند پویا باشد، حتی زمانی که نقاط پایانی متصل، یک محیط اترنت پایدار را ببینند. آنچه مهم است این است که آیا این شفافیت به اندازه کافی برای توجیه گسترش مرز لایه 2 ارزشمند است یا خیر.

مسیریابی متناسب با مش های پویا و چند شبکه ای است

لایه 3 به طور فزاینده ای جذاب می شود زیرا یک استقرار دارای شبکه های محلی مستقل، گره های موبایل، گروه های عملیاتی، دروازه ها یا مرزهای امنیتی است. هر شبکه متصل می تواند محدوده آدرس خود را داشته باشد در حالی که مش اطلاعات دسترسی را مبادله می کند و مسیرهای بین آنها را انتخاب می کند. مقیاس آن معماری بدون قرار دادن هر نقطه پایانی در محیط پخش محلی یکسان آسان تر است.

اینجاست که قسمت 'روتر' از مش رادیو روتر معنی‌دارتر می‌شود. این دستگاه دیگر تنها فریم ها را بین دو رابط اترنت حمل نمی کند. در انتقال ترافیک IP بین شبکه ها شرکت می کند در حالی که پیوندهای بی سیم زیرین ممکن است ظاهر شوند، ناپدید شوند یا کیفیت تغییر کنند. روش‌های مسیریابی پویا برای شبکه‌های ad hoc موبایل دقیقاً برای این نوع محیط طراحی شده‌اند، جایی که نمی‌توان مسیرها را ثابت نگه داشت.

دامنه های مسیریابی مجزا نیز می تواند طراحی های چند دروازه را تمیزتر کند. یک شبکه میدانی ممکن است به یک مسیر به سمت یک LAN دستوری و دیگری به سمت یک backhaul خارجی نیاز داشته باشد، در حالی که ترافیک بین دستگاه های محلی در زیرشبکه خودش باقی می ماند. لایه 3 یک مکانیسم صریح برای بیان این روابط فراهم می کند.

طرح‌های ترکیبی اغلب معقول‌تر از قانون L2 یا L3 هستند

استقرار واقعی اغلب به هر دو رفتار نیاز دارد. یک VLAN کوچک ممکن است بین دو مکان برای یک کنترل کننده تخصصی پل شود در حالی که بیشتر ترافیک بین شبکه های سمت گره جداگانه هدایت می شود. این رویکرد اترنت شفاف را در جایی که هدف مشخصی دارد بدون اینکه کل مش را مجبور به ارث بردن همان محدوده لایه 2 کند، حفظ می‌کند.

سری WDS HX به عنوان یک روتر رادیویی مش صنعتی ، ترکیبی از شبکه مش با اتصال اترنت WAN/LAN، رابط های سریال RS232/485، IPv6، عملکردهای فایروال و انتقال داده شفاف. سری DDLmesh دستی و کوله پشتی پشتیبانی VLAN، شبکه غیرمتمرکز P2P، P2MP و MP2MP، مسیریابی پویا، رله چند هاپ، QoS و مسیریابی شبکه عمومی اختیاری را اضافه می کند. با هم، این قابلیت‌ها از استقرارهایی پشتیبانی می‌کنند که در آن اتصال محلی شفاف و شبکه‌های مش مسیریابی شده ممکن است هر دو مورد نیاز باشد.

بنابراین لازم نیست که یک روتر رادیویی مش به طور انحصاری به عنوان یک پل یا منحصراً یک روتر در سطح محصول تلقی شود. روش بهتر این است که تصمیم بگیرید کدام ترافیک به شفافیت نیاز دارد و کدام یک از مرزهای مسیریابی سود می برد، سپس شبکه را بر اساس آن پیکربندی کنید.

 

نتیجه گیری

پل زدن لایه 2 زمانی بسیار مفید است که دستگاه ها واقعاً به همان بخش اترنت نیاز دارند، در حالی که مسیریابی لایه 3 به شبکه های مش در حال رشد مرزهای زیرشبکه تمیزتر، کنترل پخش بهتر و مدیریت مسیر انعطاف پذیرتر را می دهد. طراحی ترکیبی زمانی می تواند منطقی باشد که فقط ترافیک انتخاب شده به شفافیت لایه 2 نیاز داشته باشد.

برای استقرارهایی که به این تعادل نیاز دارند، Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. روترهای صنعتی HX و سیستم‌های رادیویی DDLmesh را ارائه می‌دهد که می‌توانند نیازمندی‌های مختلف شبکه مش را پشتیبانی کنند. تطبیق این قابلیت‌ها با ترافیک، تحرک و طرح آدرس‌دهی واقعی به ساخت یک معماری روتر رادیویی مش کمک می‌کند که مدیریت و مقیاس آن آسان‌تر باشد.

 

سوالات متداول

س: تفاوت بین شبکه مش لایه 2 و لایه 3 چیست؟

A: لایه 2 فریم های اترنت را با استفاده از آدرس های MAC ارسال می کند و می تواند یک LAN منطقی را گسترش دهد. لایه 3 بسته های IP را بین زیرشبکه های جداگانه هدایت می کند و مرزهای شبکه واضح تر و کنترل پخش را فراهم می کند.

س: آیا پل لایه 2 همان روتر است؟

A: خیر. یک پل بخش های شبکه را در لایه 2 متصل می کند و فریم ها را با آدرس MAC به جلو می برد. یک روتر در لایه 3 کار می کند و بسته ها را بین شبکه های IP مختلف هدایت می کند.

س: چه زمانی یک رادیو مش باید از پل زدن لایه 2 استفاده کند؟

پاسخ: پل زدن لایه 2 زمانی به خوبی کار می کند که دستگاه های راه دور باید در همان VLAN یا زیرشبکه باقی بمانند، آدرس دهی موجود را حفظ کنند، یا به کشف سطح اترنت و اتصال شفاف وابسته باشند.

س: چه زمانی مسیریابی لایه 3 برای شبکه مش بهتر است؟

پاسخ: مسیریابی لایه 3 برای شبکه های بزرگتر یا متحرک با چندین زیرشبکه، تغییر مسیرها، گروه های عملیاتی مجزا یا نیاز به محدود کردن ترافیک پخش مناسب تر است.

س: آیا یک روتر رادیویی مش می تواند هم پل زدن و هم مسیریابی را پشتیبانی کند؟

ج: بله. برخی از راه‌اندازی‌های Mesh Radio Router از یک معماری ترکیبی استفاده می‌کنند که VLAN‌های انتخابی یا ترافیک قدیمی را پل زدن می‌کنند در حالی که شبکه‌های IP دیگر را برای بهبود بخش‌بندی و مقیاس‌پذیری مسیریابی می‌کنند.

س: آیا لایه 2 یا لایه 3 بر عملکرد رادیویی مش تأثیر می گذارد؟

پاسخ: هر دو می توانند بر عملکرد تأثیر بگذارند، اما تعداد پرش، شرایط RF، ارسال مجدد، ترافیک پخش، همگرایی مسیر، و زمان پخش موجود اغلب بیشتر از سربار لایه فورواردینگ به تنهایی اهمیت دارند.