Premošćivanje sloja 2 naspram usmjeravanja sloja 3 u Mesh radijima

Isprepletena radijska mreža može izgledati jednostavno sve dok promet ne počne prelaziti nekoliko bežičnih skokova. Trebaju li udaljeni uređaji ostati na istom segmentu razine 2 ili svaki dio mreže treba koristiti usmjeravanje razine 3 između podmreža? Oba su pristupa valjana, ali na različite načine utječu na opseg emitiranja, IP planiranje, mobilnost i protok prometa.

Odabir prave Mesh radio usmjerivač arhitekture počinje razumijevanjem tih operativnih razlika. Odjeljci u nastavku uspoređuju premošćivanje i usmjeravanje tamo gdje su najvažniji, pomažući vam da uskladite mrežni dizajn sa stvarnim potrebama postavljanja umjesto da se oslanjate na zadanu konfiguraciju.

 

Sloj 2 i sloj 3 rješavaju različite probleme unutar mreže

Layer 2 drži udaljene uređaje na istom logičkom LAN-u

Layer 2 premošćivanje čini da se bežična mreža ponaša poput distribuiranog Ethernet preklopnika. Okviri mogu prelaziti preko više radijskih veza dok povezane kamere, kontroleri, senzori, prijenosna računala ili drugi uređaji ostaju članovi iste logičke mreže. Rad mesh sloja 2 može transparentno prenositi promet kao što su IPv4, IPv6, DHCP i drugi protokoli višeg sloja bez potrebe da krajnje točke razumiju kako se bežični put mijenja ispod njih.

Ta je transparentnost korisna kada oprema mora zadržati postojeće IP adrese ili kada aplikacija stvarno ovisi o Ethernet susjedstvu. Kompromis je u tome što se emitiranja, nepoznati jednosmjerni promet, ARP, poruke o otkrivanju i neki multicast promet mogu proširiti preko iste domene sloja 2. U multi-hop bežičnom okruženju, ti prijenosi troše zajedničke RF resurse, a ne u biti slobodni kapacitet sklopke.

Sloj 3 stvara granice usmjeravanja između čvorova mreže ili lokalnih mreža

Usmjereni dizajn čini različite dijelove isprepletene mreže različitim IP mrežama. Umjesto prosljeđivanja svakog relevantnog Ethernet okvira kroz jedan prošireni segment, svaki Mesh Radio Router može donositi odluke o prosljeđivanju na temelju odredišnih IP mreža i svojih trenutnih informacija o usmjeravanju. Međučvorovi stoga mogu usmjeravati promet između podmreža dok se radijska topologija nastavlja dinamički mijenjati.

Te granice usmjeravanja sprječavaju automatsko širenje običnog Layer 2 emitiranja u svaku priključenu mrežu. Također olakšavaju organiziranje vozila, mjesta, timova, klastera senzora ili lokalnih LAN-ova u zasebne podmreže s eksplicitnim putovima između njih. To zahtijeva promišljenije planiranje IP-a, ali arhitektura usmjeravanja može pružiti jasnije operativne granice kako se topologija širi.

 

Bežično emitiranje mijenja uobičajeni kompromis između premošćivanja i usmjeravanja

Emitirani promet je skuplji preko RF-a nego preko Etherneta

Pozivanje sloja 2 'bržim' zato što prebacivanje obično ima manje troškova obrade propušta najveće ograničenje u mreži radio mreže: vrijeme emitiranja. Žičani Ethernet preklopnik može proslijediti velike količine lokalnog prometa bez natjecanja za isti bežični kanal, dok mrežni čvorovi često dijele spektar sa susjednim čvorovima i mogu ponovno slati promet preko nekoliko skokova. Svaki nepotrebni okvir koji zauzima taj kanal smanjuje kapacitet dostupan aplikacijskom prometu.

Broadcast flooding postaje posebno značajan u multi-hop bežičnim mrežama jer isti promet može biti potrebno ponovno odaslati preko nekoliko veza. Premošćivanje žičanih LAN-ova u bežičnu mrežu može stoga povećati emitirani promet i povećati sukob na dijeljenom mediju. ARP zahtjevi, DHCP poruke, protokoli za otkrivanje uređaja i multicast tokovi mogu imati mnogo veću praktičnu cijenu kada se nepotrebno velika domena sloja 2 prenosi preko RF-a.

Mala premoštena implementacija Mesh Radio Routera još uvijek može raditi učinkovito. Problemi obično nastaju kada administratori nastave širiti istu domenu emitiranja kako se dodaje više radija, krajnjih točaka, skokova i aplikacija. U tom trenutku, arhitektura je važnija od teorijske razlike između komutacije i usmjeravanja.

Performanse s više skokova ovise o više od troškova prosljeđivanja

Realistična usporedba performansi trebala bi započeti s brojem radio skokova, kapacitetom kanala, uvjetima RF signala, ponovnim prijenosima, prometnim opterećenjem, QoS ponašanjem i latencijom od kraja do kraja. Svaki dodatni skok zahtijeva još jedan bežični prijenos, a loši RF uvjeti mogu dodati ponovne prijenose prije nego što logika prosljeđivanja sloja 2 ili 3 postane dominantna briga. Promjene rute mogu dodati još jednu varijablu kada najbolji put kroz mrežu više nije dostupan.

Serija ručnih i ruksaka WDS DDLmesh kombinira dinamičko usmjeravanje, relej s više skokova, QoS i prilagodljive brzine prijenosa podataka do 70 Mbps pri propusnosti od 20 MHz. Pod jednosmjernim radnim uvjetima od 20 MHz, prosječno kašnjenje s jednim skokom može doseći približno 6 ms. Ove specifikacije ilustriraju vrste varijabli performansi koje bi inženjeri trebali ispitati kada procjenjuju bežičnu mrežu umjesto da se fokusiraju samo na to koristi li mreža premošćivanje ili usmjeravanje.

Za implementaciju Mesh Radio Routera, cifru kašnjenja s jednim skokom stoga treba tretirati kao jedan ulaz, a ne kao konačni odgovor. Videoput s tri skoka pod smetnjama može se ponašati vrlo različito od čiste laboratorijske veze s jednim skokom. Testiranje bi trebalo što je moguće bliže reproducirati očekivanu mješavinu prometa, mobilnost, duljinu puta i RF uvjete.

 

DHCP, VLAN i roaming mjesto su gdje arhitektura postaje praktična

Premošćivanje pojednostavljuje kontinuitet adrese, ali proširuje domenu emitiranja

Jedna od atrakcija sloja 2 je da uređaji mogu ostati unutar iste IP podmreže čak i kada su povezani kroz različite dijelove mreže. Centralizirani DHCP poslužitelj može nastaviti dodjeljivati ​​adrese preko premoštene domene, a fiksni uređaji mogu zadržati konfiguracije koje su izvorno dizajnirane za obični Ethernet LAN. To može pojednostaviti implementacije koje uključuju naslijeđene kontrolere, kamere, industrijska sučelja ili aplikacije koje ovise o lokalnom otkrivanju.

Ista pogodnost stvara arhitektonsku granicu koju treba pažljivo promatrati. Ako svaki Mesh Radio Router transparentno proširuje isti VLAN, tada se povezano emitiranje i ponašanje sloja 2 također mogu proširiti kroz tu topologiju. Dodavanje drugog radija stoga može povećati ne samo RF pokrivenost, već i logički kvar i domenu emitiranja.

Sloj 2 stoga treba proširiti jer ga aplikacija treba, a ne samo zato što je premošćivanje lako konfigurirati. Fiksna kamera koja mora ostati u postojećem VLAN-u jasan je zahtjev. Proširenje velikog VLAN-a preko svakog čvora polja 'za svaki slučaj' obično nije.

Usmjerene mreže trebaju bolje IP planiranje, ali daju bolje granice

Sloj 3 premješta složenost iz zajedničke domene emitiranja u plan adresiranja. Projektanti mreže moraju odrediti koje podmreže pripadaju svakom čvoru ili operativnom području, gdje se nalaze zadani pristupnici, koje rute reklamiraju priključene LAN-ove, koja DHCP usluga rukuje svakim segmentom i kako promet dolazi do vanjskih WAN ili internetskih pristupnika. Rad je vidljiviji u početku, ali kasnije je lakše rasuđivati ​​granice koje nastaju.

Preusmjereni Mesh Radio Router može održavati lokalna emitiranja lokalnima dok i dalje prosljeđuje promet aplikacija na udaljene podmreže. Rješavanje problema također postaje strukturiranije jer inženjeri mogu identificirati izvornu mrežu, sljedeći skok, rutu i odredišnu mrežu umjesto da čitavu bežičnu infrastrukturu tretiraju kao jedan rastegnuti LAN. Veći sustavi tada mogu dodati nove usmjerene segmente bez automatskog povećanja svake postojeće domene drugog sloja.

Roaming zaslužuje posebnu pozornost. Premještanje radija ili klijenta između usmjerenih područja ne jamči samo po sebi da će priključena krajnja točka zadržati istu IP adresu. Kontinuitet sesije ovisi o adresiranju, postavljanju pristupnika, mehanizmima mobilnosti i ponašanju aplikacije, pa ga treba testirati, a ne pretpostavljati iz riječi 'mreža'.

 

Odaberite arhitekturu iz aplikacije, a ne s popisa značajki

Premošćivanje odgovara prozirnim Ethernet ekstenzijama

Sloj 2 ima smisla kada je zahtjev uistinu jednak produljenju Ethernet kabela. Tipični slučajevi uključuju opremu koja mora ostati unutar uspostavljenog VLAN-a, naslijeđene sustave koje je teško ponovno adresirati i aplikacije čije otkrivanje ili ponašanje kontrole ovisi o susjedstvu sloja 2. Mali broj predvidljivih krajnjih točaka također može učiniti opseg emitiranja lakim za razumijevanje i upravljanje.

Koristan test dizajna je jednostavan: da su dvije lokacije povezane običnim Ethernetom, bi li uređaji zapravo morali pripadati istom LAN-u? Ako je odgovor potvrdan, premošćivanje je rješavanje stvarnog zahtjeva aplikacije. Ako je odgovor negativan, uključivanje svakog Mesh Radio Routera u jednu veliku Layer 2 domenu može značiti povećanje prometa i operativnog spajanja bez pružanja koristi.

Transparentno premošćivanje stoga treba tretirati kao poseban alat za umrežavanje, a ne kao zadanu definiciju mreže. Radio veza i dalje može biti dinamična čak i kada priključene krajnje točke vide stabilno Ethernet okruženje. Ono što je bitno jest je li ta transparentnost dovoljno vrijedna da opravda proširenje granice sloja 2.

Usmjeravanje odgovara dinamičkim i višemrežnim mrežama

Sloj 3 postaje sve privlačniji kako implementacija sadrži više neovisnih LAN-ova, mobilnih čvorova, operativnih grupa, pristupnika ili sigurnosnih granica. Svaka priključena mreža može imati vlastiti raspon adresa dok mreža razmjenjuje informacije o dostupnosti i odabire putove između njih. Tu je arhitekturu lakše skalirati bez izlaganja svake krajnje točke istom lokalnom okruženju emitiranja.

Ovdje također dio 'usmjerivača' Mesh Radio Routera postaje značajniji. Uređaj više ne prenosi samo okvire između dva Ethernet sučelja; sudjeluje u premještanju IP prometa između mreža dok se osnovne bežične veze mogu pojaviti, nestati ili promijeniti kvalitetu. Metode dinamičkog usmjeravanja za mobilne ad hoc mreže dizajnirane su upravo za ovu vrstu okruženja, gdje se ne može pretpostaviti da staze ostaju fiksne.

Odvojene domene usmjeravanja također mogu dizajne s više pristupnika učiniti čistijima. Terenska mreža može trebati jednu rutu prema naredbenom LAN-u i drugu prema vanjskom backhaulu, dok promet između lokalnih uređaja ostaje unutar vlastite podmreže. Sloj 3 pruža eksplicitan mehanizam za izražavanje tih odnosa.

Hibridni dizajni često imaju više smisla od pravila L2 ili L3

Za stvarne implementacije često su potrebna oba ponašanja. Mali VLAN može biti premošten između dvije lokacije za specijalizirani kontroler dok se većina prometa usmjerava između odvojenih mreža na strani čvora. Taj pristup održava transparentan Ethernet tamo gdje ima jasnu svrhu bez prisiljavanja cijele mreže da naslijedi isti opseg Layer 2.

Serija WDS HX funkcionira kao industrijski Mesh Radio Router , koji kombinira mrežno umrežavanje s Ethernet WAN/LAN vezom, RS232/485 serijskim sučeljima, IPv6, funkcijama vatrozida i transparentnim prijenosom podataka. Serija ručnih i ruksaka DDLmesh dodaje VLAN podršku, decentralizirano P2P, P2MP i MP2MP umrežavanje, dinamičko usmjeravanje, relej s više skokova, QoS i izborno usmjeravanje putem javne mreže. Zajedno, ove mogućnosti podržavaju implementacije gdje su potrebna i transparentna lokalna povezivost i usmjereno mrežno umrežavanje.

Stoga se Mesh Radio Router ne mora tretirati isključivo kao most ili isključivo kao usmjerivač na razini proizvoda. Bolji pristup je odlučiti koji promet zahtijeva transparentnost, a koji koristi od ograničenja usmjeravanja, a zatim konfigurirati mrežu u skladu s tim.

 

Zaključak

Premošćivanje sloja 2 najkorisnije je kada uređaji uistinu trebaju isti Ethernet segment, dok usmjeravanje sloja 3 daje rastućim isprepletenim mrežama čišće granice podmreža, bolju kontrolu emitiranja i fleksibilnije upravljanje putanjom. Hibridni dizajn može imati smisla kada samo odabrani promet zahtijeva transparentnost sloja 2.

Za implementacije kojima je potrebna ova ravnoteža, Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. nudi HX industrijske usmjerivače i DDLmesh radio sustave koji mogu podržati različite zahtjeve mesh mreže. Usklađivanje tih mogućnosti sa stvarnim prometom, mobilnošću i planom adresiranja pomaže izgraditi arhitekturu Mesh Radio Routera kojom je lakše upravljati i skalirati je.

 

FAQ

P: Koja je razlika između Layer 2 i Layer 3 mesh umrežavanja?

O: Layer 2 prosljeđuje Ethernet okvire koristeći MAC adrese i može proširiti jedan logički LAN. Sloj 3 usmjerava IP pakete između zasebnih podmreža, pružajući jasnije mrežne granice i kontrolu emitiranja.

P: Je li most razine 2 isto što i usmjerivač?

O: Ne. Most povezuje mrežne segmente na sloju 2 i prosljeđuje okvire prema MAC adresi. Usmjerivač radi na razini 3 i usmjerava pakete između različitih IP mreža.

P: Kada bi mesh radio trebao koristiti Layer 2 premošćivanje?

O: Layer 2 premošćivanje dobro funkcionira kada udaljeni uređaji moraju ostati na istom VLAN-u ili podmreži, zadržati postojeće adresiranje ili ovisiti o otkrivanju na razini Etherneta i transparentnom povezivanju.

P: Kada je usmjeravanje sloja 3 bolje za mesh mrežu?

O: Usmjeravanje razine 3 bolje odgovara većim ili mobilnim mrežama s višestrukim podmrežama, promjenjivim stazama, odvojenim operativnim grupama ili potrebom za obuzdavanjem emitiranog prometa.

P: Može li Mesh Radio Router podržavati i premošćivanje i usmjeravanje?

O: Da. Neke implementacije Mesh Radio Routera koriste hibridnu arhitekturu, premošćujući odabrane VLAN-ove ili naslijeđeni promet dok usmjeravaju druge IP mreže radi poboljšanja segmentacije i skalabilnosti.

P: Utječe li sloj 2 ili sloj 3 na performanse mesh radija?

O: I jedno i drugo može utjecati na performanse, ali broj skokova, RF uvjeti, ponovni prijenosi, emitirani promet, konvergencija rute i dostupno vrijeme emitiranja često su važniji od samog sloja prosljeđivanja.