Tason 2 siltaus vs. kerroksen 3 reititys verkkoradioissa

Mesh-radioverkko voi näyttää yksinkertaiselta, kunnes liikenne alkaa ylittää useita langattomia hyppyjä. Pitäisikö etälaitteiden pysyä samassa Layer 2 -segmentissä vai pitäisikö jokaisen verkon osan käyttää Layer 3 -reititystä aliverkkojen välillä? Molemmat lähestymistavat ovat päteviä, mutta ne vaikuttavat lähetyksen laajuuteen, IP-suunnitteluun, liikkuvuuteen ja liikennevirtaan eri tavoin.

Oikean Mesh-radioreititin arkkitehtuurin valinta alkaa näiden toiminnallisten erojen ymmärtämisestä. Alla olevissa osioissa verrataan siltoja ja reitityksiä siellä, missä niillä on eniten merkitystä, mikä auttaa sinua sovittamaan verkon suunnittelun todellisiin käyttöönottotarpeisiin sen sijaan, että luottaisit oletuskokoonpanoon.

 

Kerros 2 ja kerros 3 ratkaisevat erilaisia ​​verkon sisällä olevia ongelmia

Kerros 2 pitää etälaitteet samassa loogisessa lähiverkossa

Layer 2 -siltaus saa langattoman verkon käyttäytymään paljon kuin hajautettu Ethernet-kytkin. Kehykset voivat ylittää useita radiolinkkejä, kun taas yhdistetyt kamerat, ohjaimet, anturit, kannettavat tietokoneet tai muut laitteet pysyvät saman loogisen verkon jäseninä. Layer 2 mesh -toiminta voi läpinäkyvästi kuljettaa liikennettä, kuten IPv4, IPv6, DHCP ja muut ylemmän tason protokollat ​​ilman, että päätepisteiden on ymmärrettävä, kuinka langaton polku muuttuu niiden alla.

Tämä läpinäkyvyys on hyödyllinen, kun laitteiden on säilytettävä olemassa olevat IP-osoitteet tai kun sovellus todella riippuu Ethernetin läheisyydestä. Kompromissi on, että lähetykset, tuntematon unicast-liikenne, ARP, etsintäviestit ja osa monilähetysliikenteestä voivat ulottua saman Layer 2 -alueen yli. Monihyppyisessä langattomassa ympäristössä nämä lähetykset kuluttavat jaettuja RF-resursseja pikemminkin kuin olennaisesti ilmaista kytkinkangaskapasiteettia.

Taso 3 luo reititysrajat mesh-solmujen tai paikallisten verkkojen välille

Reititetty rakenne tekee verkon eri osista erilliset IP-verkot. Sen sijaan, että kaikki asiaankuuluvat Ethernet-kehykset välitettäisiin yhden laajennetun segmentin kautta, jokainen Mesh Radio Router voi tehdä edelleenlähetyspäätöksiä kohde-IP-verkkojen ja sen hetkisten reititystietojen perusteella. Välisolmut voivat siksi reitittää liikennettä aliverkkojen välillä radiotopologian muuttuessa dynaamisesti.

Nämä reititysrajat estävät tavallisia Layer 2 -lähetyksiä leviämästä automaattisesti jokaiseen liitettyyn verkkoon. Ne helpottavat myös ajoneuvojen, sivustojen, ryhmien, anturiklustereiden tai paikallisten lähiverkkojen järjestämistä erillisiin aliverkkoihin, joiden välillä on selkeät polut. Tämä vaatii tarkempaa IP-suunnittelua, mutta reititysarkkitehtuuri voi tarjota puhtaammat toimintarajat topologian laajentuessa.

 

Langaton lähetysaika muuttaa tavanomaisen siltauksen vs. reitityksen kompromissin

Lähetysliikenne on kalliimpaa RF:llä kuin Ethernetillä

Layer 2:n kutsuminen 'nopeammin', koska vaihtamisessa on yleensä vähemmän prosessointikustannuksia, jää huomiotta radioverkon suurin rajoitus: lähetysaika. Langallinen Ethernet-kytkin voi välittää suuria määriä paikallista liikennettä kilpailematta samasta langattomasta kanavasta, kun taas mesh-solmut jakavat usein spektrin naapurisolmujen kanssa ja voivat lähettää liikennettä uudelleen useiden hyppyjen aikana. Jokainen kanavaa käyttävä tarpeeton kehys vähentää sovellusliikenteen käytettävissä olevaa kapasiteettia.

Yleislähetystulva tulee erityisen merkittäväksi langattomissa multi-hop-verkoissa, koska sama liikenne on ehkä lähetettävä uudelleen useiden linkkien kautta. Langallisten LAN-verkkojen yhdistäminen langattomaan verkkoon voi siksi lisätä lähetysliikennettä ja lisätä kilpailua jaetulla välineellä. ARP-pyynnöillä, DHCP-viesteillä, laitehakuprotokollalla ja monilähetysvirroilla voi olla paljon suuremmat käytännön kustannukset, kun tarpeettoman suuri Layer 2 -alue kuljetetaan RF:n yli.

Pieni sillallinen Mesh Radio Router -käyttöönotto voi silti toimia tehokkaasti. Ongelmia ilmenee yleensä, kun järjestelmänvalvojat jatkavat saman lähetysalueen laajentamista, kun radioita, päätepisteitä, hyppyjä ja sovelluksia lisätään. Siinä vaiheessa arkkitehtuurilla on enemmän merkitystä kuin teoreettisella erolla kytkennän ja reitityksen välillä.

Multi-Hop-suorituskyky riippuu enemmän kuin edelleenlähetyksestä

Realistisen suorituskyvyn vertailun tulisi alkaa radiohyppyjen määrästä, kanavakapasiteetista, RF-signaaliolosuhteista, uudelleenlähetyksistä, liikennekuormasta, QoS-käyttäytymisestä ja päästä päähän -latenssista. Jokainen ylimääräinen hyppy vaatii toisen langattoman lähetyksen, ja huonot RF-olosuhteet voivat lisätä uudelleenlähetyksiä ennen kuin kerroksen 2 tai kerroksen 3 edelleenlähetyslogiikasta tulee edes hallitseva huolenaihe. Reitin muutokset voivat lisätä toisen muuttujan, kun paras reitti verkon läpi ei ole enää käytettävissä.

WDS DDLmesh -kämmentietokone- ja -reppusarja yhdistää dynaamisen reitityksen, multi-hop-releen, QoS:n ja mukautuvan tiedonsiirtonopeuden jopa 70 Mbps 20 MHz:n kaistanleveydellä. Yksisuuntaisessa 20 MHz:n toimintatilassa keskimääräinen yhden hypyn viive voi olla noin 6 ms. Nämä tekniset tiedot havainnollistavat suorituskyvyn muuttujien tyyppejä, joita insinöörien tulisi tutkia arvioidessaan langatonta verkkoa sen sijaan, että keskittyisivät vain siihen, käyttääkö verkko siltaa tai reititystä.

Mesh Radio Router -käytössä yhden hypyn latenssilukua tulisi siksi käsitellä yhtenä syötteenä lopullisen vastauksen sijaan. Kolmen hypyn videopolku häiriön alaisena voi käyttäytyä hyvin eri tavalla kuin puhdas yhden hypyn laboratoriolinkki. Testauksen tulee toistaa odotettu liikennejakauma, liikkuvuus, polun pituus ja RF-olosuhteet mahdollisimman tarkasti.

 

DHCP, VLAN ja roaming ovat siellä, missä arkkitehtuurista tulee käytännöllistä

Siltaus yksinkertaistaa osoitteen jatkuvuutta, mutta laajentaa lähetysaluetta

Yksi Layer 2:n vetovoima on, että laitteet voivat pysyä saman IP-aliverkon sisällä, vaikka ne olisivat kytkettynä verkon eri osien kautta. Keskitetty DHCP-palvelin voi jatkaa osoitteiden jakamista silloitetulla toimialueella, ja kiinteät laitteet voivat säilyttää kokoonpanot, jotka on alun perin suunniteltu tavalliselle Ethernet-LAN:lle. Tämä voi yksinkertaistaa käyttöönottoa, jossa käytetään vanhoja ohjaimia, kameroita, teollisuusliitäntöjä tai sovelluksia, jotka riippuvat paikallisesta löydöstä.

Sama mukavuus luo arkkitehtonisen rajan, jota on tarkkailtava huolellisesti. Jos jokainen Mesh Radio Router laajentaa läpinäkyvästi samaa VLAN:ia, siihen liittyvät lähetykset ja Layer 2 -käyttäytyminen voivat myös ulottua koko topologiaan. Toisen radion lisääminen voi siten laajentaa RF-peiton lisäksi myös loogista vikaa ja lähetysaluetta.

Tasoa 2 tulisi siis laajentaa, koska sovellus tarvitsee sitä, ei vain siksi, että siltaus on helppo määrittää. Kiinteä kamera, jonka on jäätävä olemassa olevaan VLAN-verkkoon, on selvä vaatimus. Suuren VLAN-verkon laajentaminen jokaiseen kenttäsolmuun 'varmuuden vuoksi' ei yleensä ole.

Reititetyt verkot tarvitsevat parempaa IP-suunnittelua, mutta antavat paremmat rajat

Taso 3 siirtää monimutkaisuuden jaetusta lähetysalueesta osoitesuunnitelmaan. Verkkosuunnittelijoiden on määritettävä, mitkä aliverkot kuuluvat kunkin solmun tai toiminta-alueen taakse, missä oletusyhdyskäytävät sijaitsevat, mitkä reitit mainostavat liitettyjä lähiverkkoja, mikä DHCP-palvelu käsittelee kunkin segmentin ja kuinka liikenne saavuttaa ulkoiset WAN- tai Internet-yhdyskäytävät. Työ näkyy paremmin etukäteen, mutta tuloksena olevia rajoja on helpompi järkeillä myöhemmin.

Reititetty Mesh Radio Router voi pitää paikalliset lähetykset paikallisina ja silti edelleen välittää sovellusliikenteen etäaliverkkoihin. Vianetsinnästä tulee myös jäsenneltympää, koska insinöörit voivat tunnistaa lähdeverkon, seuraavan hypyn, reitin ja kohdeverkon sen sijaan, että käsittäisivät koko langatonta infrastruktuuria yhtenä venytettynä lähiverkkona. Suuremmat järjestelmät voivat sitten lisätä uusia reititettyjä segmenttejä suurentamatta automaattisesti jokaista olemassa olevaa Layer 2 -verkkotunnusta.

Roaming ansaitsee erillisen huomion. Radion tai asiakkaan siirtäminen reititettyjen alueiden välillä ei takaa, että liitetty päätepiste säilyttää saman IP-osoitteen. Istunnon jatkuvuus riippuu osoitteesta, yhdyskäytävän sijoittelusta, liikkuvuusmekanismeista ja sovellusten käyttäytymisestä, joten se tulisi testata mieluummin kuin olettaa sanasta 'mesh'.

 

Valitse arkkitehtuuri sovelluksesta, älä ominaisuusluettelosta

Siltaus sopii läpinäkyviin Ethernet-laajennuksiin

Layer 2 on järkevä, kun vaatimus vastaa aidosti Ethernet-kaapelin jatkamista. Tyypillisiä tapauksia ovat laitteet, joiden on pysyttävä vakiintuneen VLANin sisällä, vanhat järjestelmät, joita on vaikea osoittaa uudelleen, ja sovellukset, joiden havaitseminen tai ohjauskäyttäytyminen riippuu kerroksen 2 viereisyydestä. Pieni määrä ennustettavia päätepisteitä voi myös tehdä lähetyksen laajuudesta helposti ymmärrettävän ja hallittavan.

Hyödyllinen suunnittelutesti on yksinkertainen: jos nämä kaksi paikkaa olisi yhdistetty tavallisella Ethernetillä, pitäisikö laitteiden todella kuulua samaan lähiverkkoon? Jos vastaus on kyllä, siltaus ratkaisee todellisen sovellusvaatimuksen. Jos vastaus on ei, jokaisen Mesh Radio Routerin saaminen osallistumaan yhteen suureen Layer 2 -verkkoalueeseen saattaa lisätä liikennettä ja toiminnallisia yhteyksiä ilman, että siitä on hyötyä.

Läpinäkyvää silloittamista olisi siksi käsiteltävä erityisenä verkkotyökaluna eikä verkon oletusmääritelmänä. Radiolinkki voi silti olla dynaaminen, vaikka liitetyt päätepisteet näkevät vakaan Ethernet-ympäristön. Tärkeää on, onko tämä läpinäkyvyys tarpeeksi arvokasta oikeuttaakseen kerroksen 2 rajan laajentamisen.

Reititys sopii dynaamisiin ja moniverkkoverkkoihin

Tasosta 3 tulee yhä houkuttelevampi, kun käyttöönotto sisältää enemmän itsenäisiä lähiverkkoja, mobiilisolmuja, toimintaryhmiä, yhdyskäytäviä tai suojausrajoja. Jokaisella liitetyllä verkolla voi olla oma osoitealue, kun mesh vaihtaa saavutettavuustietoja ja valitsee polut niiden välillä. Tämä arkkitehtuuri on helpompi skaalata ilman, että jokainen päätepiste altistuu samalle paikalliselle lähetysympäristölle.

Täällä myös Mesh Radio Routerin 'reititin'-osa tulee mielekkäämmäksi. Laite ei enää vain siirrä kehyksiä kahden Ethernet-liitännän välillä; se osallistuu IP-liikenteen siirtämiseen verkkojen välillä, kun taas taustalla olevat langattomat linkit voivat ilmestyä, kadota tai muuttaa laatua. Dynaamiset reititysmenetelmät mobiililaitteille ad hoc -verkkoille on suunniteltu juuri tämän tyyppisiin ympäristöihin, joissa polkuja ei voida olettaa pysyvän kiinteinä.

Erilliset reititysalueet voivat myös tehdä usean yhdyskäytävän suunnittelusta puhtaampia. Kenttäverkko saattaa tarvita yhden reitin komento-LANiin ja toisen ulkoiseen backhauliin, kun taas paikallisten laitteiden välinen liikenne pysyy omassa aliverkossaan. Kerros 3 tarjoaa selkeän mekanismin näiden suhteiden ilmaisemiseksi.

Hybridimallit ovat usein järkevämpiä kuin L2- tai L3-sääntö

Todellinen käyttöönotto vaatii usein molempia käyttäytymismalleja. Pieni VLAN voidaan yhdistää kahden sijainnin välillä erikoistuneen ohjaimen välillä, kun taas suurin osa liikenteestä reititetään erillisten solmupuolen verkkojen välillä. Tämä lähestymistapa säilyttää läpinäkyvän Ethernetin silloin, kun sillä on selkeä tarkoitus, pakottamatta koko verkkoa perimään samaa Layer 2 -aluetta.

WDS HX -sarja toimii mm teollinen Mesh Radio Router , jossa yhdistyvät mesh-verkko ja Ethernet WAN/LAN-yhteys, RS232/485-sarjaliitännät, IPv6, palomuuritoiminnot ja läpinäkyvä tiedonsiirto. DDLmesh-kämmenlaite- ja -reppusarja lisää VLAN-tuen, hajautetun P2P-, P2MP- ja MP2MP-verkon, dynaamisen reitityksen, multi-hop-releen, QoS:n ja valinnaisen julkisen verkon reitityksen. Yhdessä nämä ominaisuudet tukevat käyttöönottoja, joissa voidaan tarvita läpinäkyvää paikallista yhteyttä ja reititettyä mesh-verkkoa.

Mesh-radioreititintä ei siksi tarvitse pitää yksinomaan siltana tai yksinomaan reitittimenä tuotetasolla. Parempi tapa on päättää, mikä liikenne vaatii läpinäkyvyyttä ja mikä hyötyy reititysrajoista, ja määrittää sitten verkko sen mukaisesti.

 

Johtopäätös

Tason 2 siltaus on hyödyllisin, kun laitteet todella tarvitsevat saman Ethernet-segmentin, kun taas Layer 3 -reititys antaa kasvaville mesh-verkoille puhtaammat aliverkon rajat, paremman lähetyksen hallinnan ja joustavamman polunhallinnan. Hybridisuunnittelu voi olla järkevää, kun vain valittu liikenne vaatii kerroksen 2 läpinäkyvyyttä.

Tätä tasapainoa tarvitseviin käyttöönotuksiin Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. tarjoaa HX-teollisuuden reitittimiä ja DDLmesh-radiojärjestelmiä, jotka voivat tukea erilaisia ​​mesh-verkkovaatimuksia. Näiden ominaisuuksien sovittaminen todelliseen liikenne-, liikkuvuus- ja osoitesuunnitelmaan auttaa rakentamaan Mesh Radio Router -arkkitehtuurin, jota on helpompi hallita ja skaalata.

 

FAQ

K: Mitä eroa on Layer 2:n ja Layer 3:n mesh-verkkojen välillä?

V: Layer 2 välittää Ethernet-kehyksiä MAC-osoitteiden avulla ja voi laajentaa yhtä loogista lähiverkkoa. Layer 3 reitittää IP-paketit erillisten aliverkkojen välillä, mikä tarjoaa selkeämmät verkkorajat ja lähetyksen ohjauksen.

K: Onko Layer 2 -silta sama kuin reititin?

V: Ei. Silta yhdistää verkkosegmentit kerroksessa 2 ja välittää kehyksiä MAC-osoitteen perusteella. Reititin toimii Layer 3:ssa ja ohjaa paketteja eri IP-verkkojen välillä.

K: Milloin mesh-radion tulisi käyttää Layer 2 -siltaa?

V: Tason 2 siltaus toimii hyvin, kun etälaitteiden on pysyttävä samassa VLANissa tai aliverkossa, säilytettävä olemassa olevat osoitteet tai riippuvaisia ​​Ethernet-tason etsinnästä ja läpinäkyvästä yhteydestä.

K: Milloin kerroksen 3 reititys on parempi mesh-verkossa?

V: Tason 3 reititys sopii paremmin suurempiin tai mobiiliverkkoihin, joissa on useita aliverkkoja, vaihtuvia polkuja, erillisiä toimintaryhmiä tai tarve sisältää lähetysliikennettä.

K: Voiko Mesh Radio Router tukea sekä siltausta että reititystä?

V: Kyllä. Jotkin Mesh Radio Router -asennukset käyttävät hybridiarkkitehtuuria, joka yhdistää valittuja VLAN-verkkoja tai vanhaa liikennettä ja reitittää muita IP-verkkoja segmentoinnin ja skaalautuvuuden parantamiseksi.

K: Vaikuttaako kerros 2 tai 3 mesh-radion suorituskykyyn?

V: Molemmat voivat vaikuttaa suorituskykyyn, mutta hyppyjen määrä, RF-olosuhteet, uudelleenlähetykset, lähetysliikenne, reitin lähentyminen ja käytettävissä oleva lähetysaika ovat usein tärkeämpiä kuin pelkkä välityskerroksen yleiskustannukset.