Layer 2 Bridging Vs Layer 3 Routing sa Mesh Radios

Ang isang mesh na network ng radyo ay maaaring magmukhang simple hanggang sa magsimulang tumawid ang trapiko sa ilang wireless hop. Dapat bang manatili ang mga malalayong device sa parehong Layer 2 na segment, o dapat bang gamitin ng bawat bahagi ng network ang Layer 3 na pagruruta sa pagitan ng mga subnet? Ang parehong mga diskarte ay wasto, ngunit nakakaapekto ang mga ito sa saklaw ng broadcast, pagpaplano ng IP, kadaliang kumilos, at daloy ng trapiko sa iba't ibang paraan.

Ang pagpili ng tamang Mesh Radio Router arkitektura ay nagsisimula sa pag-unawa sa mga pagkakaiba sa pagpapatakbo. Ang mga seksyon sa ibaba ay naghahambing ng bridging at pagruruta kung saan sila pinakamahalaga, na tumutulong sa iyong itugma ang disenyo ng network sa mga tunay na pangangailangan sa pag-deploy sa halip na umasa sa isang default na configuration.

 

Layer 2 at Layer 3 Lutasin ang Iba't ibang Problema sa Loob ng Mesh

Pinapanatili ng Layer 2 ang Mga Remote na Device sa Parehong Logical LAN

Ginagawa ng Layer 2 bridging ang wireless mesh na kumikilos na parang isang distributed Ethernet switch. Maaaring tumawid ang mga frame sa maraming link sa radyo habang ang mga nakakonektang camera, controller, sensor, laptop, o iba pang device ay nananatiling miyembro ng parehong lohikal na network. Ang pagpapatakbo ng Layer 2 mesh ay maaaring malinaw na magdala ng trapiko tulad ng IPv4, IPv6, DHCP, at iba pang mas mataas na layer na protocol nang hindi nangangailangan ng mga endpoint upang maunawaan kung paano nagbabago ang wireless na landas sa ilalim ng mga ito.

Ang transparency na iyon ay kapaki-pakinabang kapag ang kagamitan ay dapat panatilihin ang mga umiiral na IP address o kapag ang isang application ay tunay na nakadepende sa Ethernet adjacency. Ang trade-off ay ang mga broadcast, hindi kilalang unicast na trapiko, ARP, mga mensahe ng pagtuklas, at ilang multicast na trapiko ay maaaring umabot sa parehong Layer 2 na domain. Sa isang multi-hop na wireless na kapaligiran, ang mga transmission na iyon ay kumokonsumo ng ibinahaging mapagkukunan ng RF kaysa sa mahalagang libreng switch-fabric na kapasidad.

Ang Layer 3 ay Gumagawa ng Mga Hangganan sa Pagruruta sa Pagitan ng Mesh Node o Mga Lokal na Network

Ang isang naka-ruta na disenyo ay gumagawa ng iba't ibang bahagi ng mesh na natatanging mga IP network. Sa halip na ipasa ang bawat nauugnay na Ethernet frame sa pamamagitan ng isang pinahabang segment, ang bawat Mesh Radio Router ay maaaring gumawa ng mga pagpapasya sa pagpapasa batay sa mga patutunguhang IP network at ang kasalukuyang impormasyon sa pagruruta nito. Ang mga intermediate node ay maaaring magruta ng trapiko sa pagitan ng mga subnet habang ang radio topology ay patuloy na nagbabago nang pabago-bago.

Pinipigilan ng mga hangganan sa pagruruta ang mga ordinaryong Layer 2 na broadcast na awtomatikong kumalat sa bawat naka-attach na network. Pinapadali din nila ang pag-aayos ng mga sasakyan, site, team, sensor cluster, o lokal na LAN sa magkahiwalay na mga subnet na may tahasang mga landas sa pagitan ng mga ito. Nangangailangan ito ng mas sinasadyang pagpaplano ng IP, ngunit ang arkitektura ng pagruruta ay maaaring magbigay ng mas malinis na mga hangganan ng pagpapatakbo habang lumalawak ang topology.

 

Binabago ng Wireless Airtime ang Karaniwang Bridging-vs-Routing Trade-Off

Ang Trapiko sa Pag-broadcast ay Mas Mahal Sa RF kaysa sa Ethernet

Ang pagtawag sa Layer 2 ng 'mas mabilis' dahil ang paglipat ay kadalasang may mas kaunting pagpoproseso sa overhead ay hindi nawawala ang pinakamalaking hadlang sa isang radio mesh: airtime. Ang isang wired Ethernet switch ay maaaring magpasa ng malaking halaga ng lokal na trapiko nang hindi nakikipagkumpitensya para sa parehong wireless channel, samantalang ang mga mesh node ay madalas na nagbabahagi ng spectrum sa mga kalapit na node at maaaring muling magpadala ng trapiko sa ilang hops. Ang bawat hindi kinakailangang frame na sumasakop sa channel na iyon ay binabawasan ang kapasidad na magagamit sa trapiko ng application.

Ang pagbaha sa broadcast ay lalong nagiging makabuluhan sa mga multi-hop na wireless network dahil ang parehong trapiko ay maaaring kailangang muling ipadala sa ilang mga link. Ang pag-bridage ng mga wired LAN sa isang wireless mesh ay maaaring magpapataas ng trapiko sa broadcast at magpapataas ng pagtatalo sa shared medium. Ang mga kahilingan sa ARP, mga mensahe ng DHCP, mga protocol ng pagtuklas ng device, at mga multicast na stream ay maaaring magkaroon ng mas malaking praktikal na gastos kapag ang isang hindi kinakailangang malaking Layer 2 na domain ay dinadala sa buong RF.

Ang isang maliit na bridged Mesh Radio Router deployment ay maaari pa ring gumana nang mahusay. Karaniwang lumalabas ang mga problema kapag patuloy na pinalawak ng mga administrator ang parehong domain ng broadcast habang nagdaragdag ng higit pang mga radyo, endpoint, hops, at application. Sa puntong iyon, mas mahalaga ang arkitektura kaysa sa teoretikal na pagkakaiba sa pagitan ng paglipat at pagruruta sa itaas.

Ang Pagganap ng Multi-Hop ay Nakadepende sa Higit sa Pagpapasa sa Overhead

Ang isang makatotohanang paghahambing ng pagganap ay dapat magsimula sa bilang ng mga radio hop, kapasidad ng channel, kundisyon ng signal ng RF, muling pagpapadala, pagkarga ng trapiko, pag-uugali ng QoS, at end-to-end na latency. Ang bawat karagdagang hop ay nangangailangan ng isa pang wireless na pagpapadala, at ang mahihirap na kondisyon ng RF ay maaaring magdagdag ng mga muling pagpapadala bago pa man maging pangunahing alalahanin ang Layer 2 o Layer 3 forwarding logic. Ang mga pagbabago sa ruta ay maaaring magdagdag ng isa pang variable kapag ang pinakamahusay na landas sa pamamagitan ng mesh ay hindi na available.

Pinagsasama ng WDS DDLmesh na handheld at backpack series ang dynamic na pagruruta, multi-hop relay, QoS, at adaptive data rate hanggang 70 Mbps sa 20 MHz bandwidth. Sa ilalim ng unidirectional 20 MHz operating condition, ang average na single-hop delay ay maaaring umabot ng humigit-kumulang 6 ms. Ang mga pagtutukoy na ito ay naglalarawan ng mga uri ng mga variable ng pagganap na dapat suriin ng mga inhinyero kapag sinusuri ang isang wireless mesh sa halip na tumuon lamang sa kung ang network ay gumagamit ng bridging o pagruruta.

Para sa isang Mesh Radio Router deployment, ang isang solong-hop latency figure ay dapat na ituring bilang isang input sa halip na ang huling sagot. Ang isang three-hop na video path sa ilalim ng interference ay maaaring kumilos nang ibang-iba mula sa malinis na one-hop laboratory link. Dapat i-reproduce ng pagsubok ang inaasahang halo ng trapiko, kadaliang kumilos, haba ng landas, at mga kundisyon ng RF nang mas malapit hangga't maaari.

 

Ang DHCP, VLAN, at Roaming ay Kung saan Nagiging Praktikal ang Arkitektura

Pinapasimple ng Bridging ang Pagpapatuloy ng Address ngunit Pinapalawak ang Broadcast Domain

Ang isang atraksyon ng Layer 2 ay ang mga device ay maaaring manatili sa loob ng parehong IP subnet kahit na konektado sa iba't ibang bahagi ng mesh. Ang isang sentralisadong DHCP server ay maaaring magpatuloy sa pagtatalaga ng mga address sa buong bridged na domain, at ang mga fixed device ay maaaring magpanatili ng mga configuration na orihinal na idinisenyo para sa isang ordinaryong Ethernet LAN. Na maaaring gawing simple ang mga deployment na kinasasangkutan ng mga legacy na controller, camera, pang-industriya na interface, o mga application na nakadepende sa lokal na pagtuklas.

Ang parehong kaginhawaan ay lumilikha ng hangganan ng arkitektura na dapat bantayang mabuti. Kung ang bawat Mesh Radio Router ay malinaw na nagpapalawak ng parehong VLAN, kung gayon ang nauugnay na mga broadcast at Layer 2 na pag-uugali ay maaari ding umabot sa buong topology na iyon. Ang pagdaragdag ng isa pang radyo ay maaaring palakihin hindi lamang ang RF coverage kundi pati na rin ang lohikal na pagkabigo at broadcast domain.

Ang Layer 2 ay dapat na palawigin dahil kailangan ito ng application, hindi lamang dahil madaling i-configure ang bridging. Ang isang nakapirming camera na dapat manatili sa isang umiiral na VLAN ay isang malinaw na kinakailangan. Ang pagpapalawak ng malaking VLAN sa bawat field node na 'kung sakali' ay karaniwang hindi.

Nangangailangan ng Mas Mahusay na Pagpaplano ng IP ang Mga Routed Meshes ngunit Nagbibigay ng Mas Mabuting Hangganan

Inililipat ng Layer 3 ang pagiging kumplikado mula sa shared broadcast domain papunta sa addressing plan. Kailangang tukuyin ng mga taga-disenyo ng network kung aling mga subnet ang nasa likod ng bawat node o operational area, kung saan nakatira ang mga default na gateway, kung aling mga ruta ang nag-a-advertise ng mga naka-attach na LAN, kung aling serbisyo ng DHCP ang humahawak sa bawat segment, at kung paano naaabot ng trapiko ang mga panlabas na WAN o Internet gateway. Ang gawain ay mas nakikita sa harap, ngunit ang mga resultang hangganan ay mas madaling mangatuwiran sa ibang pagkakataon.

Ang isang naka-ruta na Mesh Radio Router ay maaaring panatilihing lokal ang mga lokal na broadcast habang nagpapasa pa rin ng trapiko ng application sa mga malalayong subnet. Nagiging mas structured din ang pag-troubleshoot dahil matutukoy ng mga inhinyero ang source network, susunod na hop, ruta, at destination network sa halip na ituring ang buong wireless na imprastraktura bilang isang naka-stretch na LAN. Ang mga malalaking system ay maaaring magdagdag ng mga bagong naka-ruta na mga segment nang hindi awtomatikong pinalaki ang bawat umiiral na Layer 2 na domain.

Ang roaming ay nararapat ng hiwalay na atensyon. Ang paglipat ng radyo o kliyente sa pagitan ng mga iruruta na lugar ay hindi likas na ginagarantiyahan na ang nakalakip na endpoint ay nagpapanatili ng parehong IP address. Ang pagpapatuloy ng session ay nakasalalay sa pag-address, paglalagay ng gateway, mga mekanismo ng kadaliang kumilos, at pag-uugali ng aplikasyon, kaya dapat itong subukan sa halip na ipagpalagay mula sa salitang 'mesh.'

 

Piliin ang Arkitektura Mula sa Application, Hindi Mula sa Listahan ng Tampok

Ang Bridging ay umaangkop sa mga Transparent na Ethernet Extension

Ang Layer 2 ay may katuturan kapag ang kinakailangan ay tunay na katumbas ng pagpapalawak ng isang Ethernet cable. Kasama sa mga karaniwang kaso ang kagamitan na dapat manatili sa loob ng isang naitatag na VLAN, mga legacy na system na mahirap tugunan muli, at mga application na ang pagtuklas o kontrol na gawi ay nakadepende sa Layer 2 adjacency. Ang isang maliit na bilang ng mga nahuhulaang endpoint ay maaari ding gawing madaling maunawaan at pamahalaan ang saklaw ng broadcast.

Ang isang kapaki-pakinabang na pagsubok sa disenyo ay simple: kung ang dalawang lokasyon ay konektado sa pamamagitan ng ordinaryong Ethernet, ang mga device ba ay talagang kailangang kabilang sa parehong LAN? Kung ang sagot ay oo, ang bridging ay paglutas ng isang tunay na kinakailangan sa aplikasyon. Kung ang sagot ay hindi, ang paggawa ng bawat Mesh Radio Router na lumahok sa isang malaking Layer 2 na domain ay maaaring nagdaragdag ng trapiko at operational coupling nang hindi nagbibigay ng benepisyo.

Samakatuwid, ang transparent na bridging ay dapat ituring bilang isang partikular na tool sa networking sa halip na ang default na kahulugan ng mesh. Ang link sa radyo ay maaari pa ring maging dynamic kahit na ang mga naka-attach na endpoint ay nakakakita ng isang matatag na kapaligiran sa Ethernet. Ang mahalaga ay kung sapat ba ang halaga ng transparency na iyon upang bigyang-katwiran ang pagpapalawak sa hangganan ng Layer 2.

Ang pagruruta ay umaangkop sa Dynamic at Multi-Network Meshes

Ang Layer 3 ay nagiging mas kaakit-akit dahil ang isang deployment ay naglalaman ng higit pang mga independiyenteng LAN, mobile node, operational na grupo, gateway, o mga hangganan ng seguridad. Ang bawat naka-attach na network ay maaaring magkaroon ng sarili nitong hanay ng address habang ang mesh ay nagpapalitan ng impormasyon sa kakayahang maabot at pumipili ng mga landas sa pagitan ng mga ito. Ang arkitektura na iyon ay mas madaling sukatin nang hindi inilalantad ang bawat endpoint sa parehong lokal na kapaligiran ng broadcast.

Dito rin nagiging mas makabuluhan ang 'router' na bahagi ng Mesh Radio Router. Ang aparato ay hindi na lamang transporting frame sa pagitan ng dalawang Ethernet interface; nakikilahok ito sa paglipat ng trapiko ng IP sa pagitan ng mga network habang ang pinagbabatayan na mga wireless na link ay maaaring lumitaw, mawala, o magbago ng kalidad. Ang mga dynamic na paraan ng pagruruta para sa mga mobile ad hoc network ay idinisenyo para sa eksaktong ganitong uri ng kapaligiran, kung saan ang mga landas ay hindi maaaring ipagpalagay na mananatiling maayos.

Ang mga hiwalay na domain sa pagruruta ay maaari ding gawing mas malinis ang mga disenyo ng multi-gateway. Maaaring kailanganin ng field network ang isang ruta patungo sa command LAN at isa pa patungo sa external backhaul, habang ang trapiko sa pagitan ng mga lokal na device ay nananatili sa loob ng sarili nitong subnet. Ang Layer 3 ay nagbibigay ng isang tahasang mekanismo para sa pagpapahayag ng mga ugnayang iyon.

Ang mga Hybrid na Disenyo ay Kadalasang Mas May Katuturan kaysa sa L2-o-L3 na Panuntunan

Ang mga tunay na deployment ay madalas na nangangailangan ng parehong pag-uugali. Ang isang maliit na VLAN ay maaaring maiugnay sa pagitan ng dalawang lokasyon para sa isang dalubhasang controller habang ang karamihan sa trapiko ay iruruta sa pagitan ng magkahiwalay na node-side network. Ang diskarteng iyon ay nagpapanatili ng transparent na Ethernet kung saan mayroon itong malinaw na layunin nang hindi pinipilit ang buong mesh na magmana ng parehong saklaw ng Layer 2.

Ang serye ng WDS HX ay gumagana bilang isang pang-industriya na Mesh Radio Router , pinagsasama ang mesh networking sa Ethernet WAN/LAN connectivity, RS232/485 serial interface, IPv6, firewall function, at transparent na paghahatid ng data. Ang DDLmesh handheld at backpack series ay nagdaragdag ng suporta sa VLAN, desentralisadong P2P, P2MP at MP2MP networking, dynamic na pagruruta, multi-hop relay, QoS, at opsyonal na pampublikong-network na pagruruta. Sama-sama, sinusuportahan ng mga kakayahan na ito ang mga deployment kung saan maaaring kailanganin ang transparent na lokal na koneksyon at naka-ruta na mesh networking.

Samakatuwid, ang isang Mesh Radio Router ay hindi kailangang ituring bilang isang tulay o eksklusibong isang router sa antas ng produkto. Ang mas mahusay na diskarte ay ang magpasya kung aling trapiko ang nangangailangan ng transparency at kung aling mga benepisyo mula sa mga hangganan ng pagruruta, pagkatapos ay i-configure ang network nang naaayon.

 

Konklusyon

Ang Layer 2 bridging ay pinaka-kapaki-pakinabang kapag ang mga device ay talagang nangangailangan ng parehong Ethernet segment, habang ang Layer 3 na pagruruta ay nagbibigay sa lumalaking mesh network ng mas malinis na mga hangganan ng subnet, mas mahusay na kontrol sa pag-broadcast, at mas flexible na pamamahala ng landas. Ang isang hybrid na disenyo ay maaaring magkaroon ng kahulugan kapag ang napiling trapiko lamang ang nangangailangan ng Layer 2 na transparency.

Para sa mga deployment na nangangailangan ng balanseng ito, nag-aalok ang Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. ng mga HX industrial router at DDLmesh radio system na maaaring suportahan ang iba't ibang kinakailangan sa networking ng mesh. Ang pagtutugma ng mga kakayahang iyon sa aktwal na trapiko, kadaliang kumilos, at plano sa pagtugon ay nakakatulong sa pagbuo ng arkitektura ng Mesh Radio Router na mas madaling pamahalaan at sukatin.

 

FAQ

Q: Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng Layer 2 at Layer 3 mesh networking?

A: Ang Layer 2 ay nagpapasa ng mga Ethernet frame gamit ang mga MAC address at maaaring mag-extend ng isang lohikal na LAN. Ang Layer 3 ay nagruruta ng mga IP packet sa pagitan ng magkahiwalay na mga subnet, na nagbibigay ng mas malinaw na mga hangganan ng network at kontrol sa broadcast.

Q: Ang isang Layer 2 bridge ba ay pareho sa isang router?

A: Hindi. Ang isang tulay ay nagkokonekta sa mga segment ng network sa Layer 2 at nagpapasa ng mga frame sa pamamagitan ng MAC address. Ang isang router ay tumatakbo sa Layer 3 at nagdidirekta ng mga packet sa pagitan ng iba't ibang mga IP network.

T: Kailan dapat gamitin ng mesh radio ang Layer 2 bridging?

A: Gumagana nang maayos ang pag-bridging ng Layer 2 kapag ang mga malalayong device ay dapat manatili sa parehong VLAN o subnet, panatilihin ang kasalukuyang addressing, o umaasa sa pagtuklas sa antas ng Ethernet at transparent na koneksyon.

T: Kailan mas mahusay ang pagruruta ng Layer 3 para sa isang mesh network?

A: Ang pagruruta ng Layer 3 ay mas angkop sa mas malaki o mobile na mga mesh na may maraming subnet, nagbabago ng mga landas, magkakahiwalay na pangkat ng pagpapatakbo, o isang pangangailangang maglaman ng trapiko sa broadcast.

T: Maaari bang suportahan ng Mesh Radio Router ang parehong bridging at routing?

A: Oo. Gumagamit ang ilang deployment ng Mesh Radio Router ng hybrid na arkitektura, pinag-uugnay ang mga piling VLAN o legacy na trapiko habang niruruta ang iba pang mga IP network upang mapabuti ang segmentation at scalability.

T: Nakakaapekto ba ang Layer 2 o Layer 3 sa pagganap ng mesh radio?

A: Parehong maaaring makaapekto sa pagganap, ngunit ang bilang ng hop, mga kundisyon ng RF, muling pagpapadala, trapiko sa broadcast, convergence ng ruta, at available na airtime ay kadalasang mas mahalaga kaysa sa pag-forward-layer na overhead lamang.