휴대용 라디오가 범위를 벗어나면 네트워크는 트래픽이 다시 도달할 방법을 신속하게 결정해야 합니다. 카메라, 센서, 차량 및 명령 시스템이 제한된 통신 시간으로 변화하는 다중 홉 무선 토폴로지를 공유할 때 이러한 결정은 더욱 복잡해집니다. 그만큼 레이어 2 대 레이어 3 MANET 선택은 메시가 하나의 확장된 이더넷 세그먼트처럼 작동하는지 아니면 라우팅된 IP 네트워크처럼 작동하는지를 결정합니다. 차이점을 이해하면 기획자가 이동성 복구, 브로드캐스트 오버헤드, 주소 지정, 게이트웨이 제어 및 문제 해결을 평가하여 실제 운영 요구 사항에 맞는 브리징, 라우팅 또는 하이브리드 아키텍처를 선택할 수 있습니다.
레이어 2에서 메시는 분산 이더넷 패브릭처럼 작동합니다. 연결된 카메라, 컴퓨터, 센서 또는 컨트롤러는 동일한 서브넷에 남아 있을 수 있으며 무선 네트워크는 프레임이 대상 MAC 주소에 도달하는 방법을 결정합니다. 상위 계층 프로토콜은 변화하는 무선 경로를 이해할 필요가 없습니다. 이는 엔드포인트가 MANET 라우팅 프로토콜을 실행할 수 없거나 로컬 검색에 의존할 때 도움이 됩니다. 메시는 내부 토폴로지 변경 사항을 레이어 2 이상의 프로토콜에 투명하게 유지하면서 이더넷 프레임을 전달하는 가상 스위치 역할을 할 수 있습니다.
엔드포인트 단순성은 메시에서 제어 작업을 제거하지 않습니다. 노드는 여전히 끝점 위치를 학습하고, 알 수 없는 유니캐스트를 처리하고, 멀티캐스트 트래픽을 전달하고, 루프를 방지하고, 이동 후 전달 상태를 새로 고쳐야 합니다. 소규모 브리지 배포는 간단하게 느껴질 수 있지만 대규모 모바일 브로드캐스트 도메인에는 더 엄격한 트래픽 제어와 더 신중한 모니터링이 필요합니다.
라우팅된 MANET은 이동을 IP 도달 가능성의 변화로 처리합니다. 각 노드는 사용 가능한 이웃을 검색하고 관련 토폴로지 정보를 유지하며 링크 품질, 안정성, 홉 비용 또는 사용 가능한 용량과 같은 메트릭을 사용하여 다음 홉을 선택합니다. 서브넷, 외부 게이트웨이 및 정책 경계는 하나의 광범위한 이더넷 세그먼트 뒤에 숨겨지지 않고 계속 표시됩니다. 이웃 정보에는 일반적으로 현재 연결과 최근에 손실된 링크가 모두 포함되므로 라우팅 결정이 토폴로지 변경에 대응할 수 있습니다.
이 모델에는 의도적인 주소 지정과 라우팅 상태를 이해하는 운영자가 필요합니다. 그 대가로 문제 해결은 인접 항목, 메트릭, 경로, 다음 홉 및 게이트웨이와 같은 명시적인 체인을 따를 수 있습니다. 레이어 3은 더 명확한 전달 결정, 더 강력한 트래픽 경계, 더 통제된 성장을 위해 엔드포인트 투명성을 교환합니다.
디자인 질문 |
레이어 2 MANET |
레이어 3 MANET |
포워딩 기준 |
이더넷 프레임 및 MAC 연결 가능성 |
IP 패킷 및 라우팅 정보 |
끝점 보기 |
하나의 논리적 로컬 네트워크 |
라우팅된 네트워크 경계 |
방송 도달 범위 |
메시 전체로 확장될 수 있음 |
일반적으로 서브넷 내에 포함됨 |
주요강점 |
투명한 장치 연결 |
세분화, 게이트웨이 및 규모 |
따라서 실용적인 레이어 2와 레이어 3 MANET의 구별은 한 레이어가 보편적으로 더 빠른지 여부가 아닙니다. 엔드포인트에서 네트워크 변경 사항을 숨기거나 해당 변경 사항을 명시적으로 제어할 수 있는 IP 라우팅 시스템에 노출함으로써 배포에 더 많은 이점이 있는지 여부입니다.
운영자가 건물 뒤로 이동하는 동안 휴대용 라디오에 연결된 카메라를 생각해 보십시오. 이전 경로가 사라지면 레이어 2 메시는 이제 다른 이웃을 통해 카메라의 MAC 주소에 연결할 수 있다는 사실을 학습해야 합니다. 정보 업데이트를 전달할 때까지 프레임이 리디렉션되거나 일시적으로 플러딩되거나 보류될 수 있습니다. 이동성은 레이어 3 아래에 숨겨져 하나의 논리적 로컬 네트워크에 남아 있는 경험을 유지하므로 카메라는 IP 주소를 유지할 수 있는 경우가 많습니다.
주소 연속성은 중단 없는 트래픽을 보장하지 않습니다. 오래된 연결 가능성으로 인해 이전 연결 지점으로 프레임이 전송될 수 있으며, 반복적인 이동으로 인해 추가적인 플러딩 및 재전송이 발생할 수 있습니다. 애플리케이션은 해당 IP ID를 보존하지만 브리지 경로가 변경되는 동안 여전히 짧은 일시 중지, 패킷 손실 또는 지터가 발생할 수 있습니다. 빠른 움직임으로 인해 엔드포인트 구성이 전혀 변경되지 않는 경우에도 그 차이가 눈에 띄게 됩니다.
레이어 3 복구는 인접 상태 변경으로 시작됩니다. 노드는 링크의 성능이 저하되었거나 단방향으로 변했거나 사라졌음을 감지합니다. 그런 다음 라우팅 상태가 변경되고 대체 다음 홉이 선택되며 트래픽이 재개됩니다. 이웃 검색은 사용 가능한 양방향 관계와 한 방향에서만 들리는 신호를 구별해야 합니다. 신뢰할 수 있는 대칭 링크를 위해서는 수신된 모든 전송을 신뢰할 수 있는 양방향 연결의 증거로 처리하는 대신 두 MANET 인터페이스가 서로를 수신해야 합니다.
메트릭은 반복적으로 나타나고 사라지는 더 강력한 링크보다 안정적인 경로를 선호할 수 있습니다. 링크 품질에는 신호 대 잡음비, 패킷 승인, 패킷 손실 또는 제어 메시지 수신이 포함될 수 있습니다. 별도의 승인 및 거부 임계값으로 인해 히스테리시스가 발생하여 링크 상태가 지나치게 빠르게 변경되는 것을 방지할 수도 있습니다. 이는 한계 무선 경로가 사용 가능한 토폴로지에 반복적으로 들어가고 나가는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.
사전 예방적 라우팅은 애플리케이션이 요청하기 전에 경로를 준비 상태로 유지하여 지속적인 제어 방송 시간을 소비하면서 첫 번째 패킷 지연을 줄입니다. 주문형 라우팅은 가능한 모든 경로를 유지하지 않지만 중단 후 또는 새 흐름이 시작될 때 검색 지연을 추가할 수 있습니다. 더 나은 동작은 임무가 유휴 제어 트래픽을 최소화하는 것보다 즉각적인 가용성을 더 중시하는지 여부에 따라 달라집니다. 응용 프로그램은 사용 가능한 경로가 설정될 때까지 전송할 수 없기 때문에 경로 획득 시간은 수요 기반 라우팅에 특히 중요합니다.
빠른 수렴은 여전히 저용량 또는 단기 경로를 선택할 수 있습니다. 경로 플래핑으로 인해 패킷 순서가 변경되고, 대기 중인 데이터가 실시간으로 사용하기에는 너무 늦게 도착할 수 있으며, 재전송으로 인해 대체 경로가 보호해야 하는 방송 시간이 소모될 수 있습니다. 더 넓은 네트워크 파티션은 라우팅이나 브리징 프로세스가 물리적으로 존재하지 않는 경로를 계산할 수 없기 때문에 일반적인 링크 오류와 다릅니다.
테스트에서는 고정된 무선 연결을 끊는 것에만 의존하기보다는 실제적인 걷기, 차량, 공중 및 장애물 움직임을 재현해야 합니다. 유용한 측정에는 처리량, 종단 간 지연, 경로 획득, 비순차적 전달, 패킷 손실 및 제어 효율성이 포함됩니다. 네트워크 크기, 평균 이웃 수, 토폴로지 변경률 및 유효 링크 용량도 테스트 중에 달라져야 합니다.
이러한 결과는 레이어 2와 레이어 3 MANET 설계가 애플리케이션이 실제로 사용할 수 있는 방식으로 복구되는지 여부를 보여줍니다. 가장 짧은 중단 시간이 불안정한 경로, 열악한 비디오 연속성 또는 과도한 제어 트래픽을 생성하는 경우 항상 최선의 결과는 아닙니다.
이더넷 투명성은 애플리케이션 페이로드 이상의 것을 전달합니다. ARP, IPv6 Neighbor Discovery, 서비스 검색, 멀티캐스트 및 알 수 없는 유니캐스트 프레임은 여러 라디오를 통과할 수 있으며 모든 릴레이는 동일한 무선 매체에 대해 경쟁합니다. 따라서 하나의 소규모 브로드캐스트는 엔드포인트가 유용한 데이터를 수신하기 전에 여러 홉에서 방송 시간을 소비할 수 있습니다. IPv4 ARP는 공유 링크 모델에 참여하는 모든 노드에서 브로드캐스트를 볼 수 있기 때문에 특히 관련성이 높습니다.
음성, 비디오, 명령 트래픽 및 원격 측정이 채널을 공유할 때 효과가 중요합니다. 조용한 브리지 메시는 효율적으로 실행될 수 있지만 검색량이 많은 네트워크는 엔드포인트가 비정상적으로 바쁜 것처럼 보이지 않으면서 용량이 손실될 수 있습니다. 모든 레이어 2 MANET이 브로드캐스트 폭풍을 겪게 될 것이라는 우려는 없습니다. 오히려 트래픽 증가는 노드 수, 전달 구현, 홉 깊이 및 연결된 애플리케이션의 동작에 따라 달라집니다.
여러 기본 링크에 걸쳐 확장된 서브넷은 테스트가 필요한 가정도 생성합니다. 링크 범위 멀티캐스트, Neighbor Discovery, 중복 주소 감지 및 1서브넷 대 1링크 모델을 중심으로 설계된 애플리케이션은 해당 서브넷이 모바일 멀티홉 토폴로지에 걸쳐 있을 때 다르게 작동할 수 있습니다. 프로토콜별 프록싱은 선택한 문제를 해결할 수 있지만 점점 더 많은 링크 로컬 애플리케이션을 지원하면 복잡성이 증가하고 깔끔하게 확장하기가 더 어려워집니다.
라우팅에는 로컬 서브넷 내의 대부분의 엔드포인트 브로드캐스트가 포함되지만 이웃 메시지, 토폴로지 업데이트, 경로 요청 및 게이트웨이 광고도 통신 시간을 소비합니다. 따라서 레이어 2와 레이어 3 MANET 효율성은 동일한 트래픽, 이동성 및 무선 조건에서 플러딩 오버헤드와 라우팅 제어를 비교해야 합니다. 레이어 2를 오버헤드가 없다고 설명하는 것은 모든 레이어 3 제어 패킷을 낭비된 용량으로 취급하는 것과 마찬가지로 오해의 소지가 있습니다.
주요 변수에는 노드 수, 활성 경로, 홉 깊이, 토폴로지 변경 속도, 업데이트 빈도, 트래픽 혼합, 패킷 손실 및 재전송이 포함됩니다. 대부분 유니캐스트 흐름을 전달하는 안정적인 네트워크에는 적당한 라우팅 오버헤드가 있을 수 있습니다. 빠른 움직임으로 인해 업데이트 비용이 더 많이 들 수 있지만, 전체 메시 전체에 걸쳐 모든 엔드포인트 브로드캐스트를 배포하는 것보다 여전히 적은 통신 시간을 소비할 수 있습니다.
성공적인 전달에 필요한 제어 및 데이터 전송 횟수와 함께 전달된 처리량 및 지연을 평가해야 합니다. 제어 트래픽과 애플리케이션 페이로드는 용량이 제한된 동일한 무선 채널을 공유하는 경우가 많기 때문에 이는 중요합니다. 따라서 과도한 내부 오버헤드는 공칭 무선 데이터 속도가 변경되지 않은 경우에도 외부 애플리케이션 성능을 저하시킬 수 있습니다.
애플리케이션 페이로드 + 재전송 + 레이어 2 플러딩 또는 레이어 3 제어 트래픽 = 점유된 메시 에어타임
더 강력한 아키텍처는 토폴로지 및 링크 품질이 변경됨에 따라 임무 트래픽에 사용 가능한 충분한 전파 시간을 남겨 두는 아키텍처입니다. 이러한 결론은 단순한 레이어 2와 레이어 3 기능 비교를 통해 추론하기보다는 대표 부하 하에서 측정되어야 합니다.
장치에 실제로 하나의 이더넷 도메인이 필요하고, 비IP 트래픽이 메시를 통과해야 하며, 로컬 검색이 필수적이며, 브로드캐스트를 계속 제어할 수 있는 경우 레이어 2를 선택하십시오. 최소한의 엔드포인트 변경이 자세한 경로 가시성보다 중요할 수 있습니다. 애플리케이션이 지속적인 멀티캐스트, 검색 또는 알 수 없는 유니캐스트 트래픽을 생성할 때 노드 수가 적다고 해서 단순성이 보장되지는 않습니다.
임무에 여러 서브넷, 팀, 게이트웨이 또는 보안 영역이 포함된 경우 레이어 3을 선택합니다. 이동성에 명시적인 경로 제어가 필요한 경우 또는 운영자가 목적지까지의 경로를 식별해야 하는 경우. 구조화된 주소 지정 및 브로드캐스트 억제는 배포가 증가함에 따라 가치를 얻습니다. 트래픽 동작, 홉 깊이, 게이트웨이 수 및 오류 경계가 그만큼 중요하기 때문에 크기만으로는 불완전한 기준으로 남아 있습니다.
많은 배포에는 전부 아니면 전무라는 답이 필요하지 않습니다. 작은 레이어 2 아일랜드는 카메라, 컨트롤러 또는 레거시 엔드포인트를 연결할 수 있으며, 레이어 3 MANET은 모바일 그룹 간에 트래픽을 전달합니다. 또 다른 패턴은 메시를 통해 라우팅되지만 각 무선 장치 뒤의 로컬 이더넷 장치를 연결합니다. 두 접근 방식 모두 전체 토폴로지에 걸쳐 모든 엔드포인트 브로드캐스트를 확장하지 않고도 필요한 경우 인접성을 유지합니다.
WDS MIMOmesh 휴대용 시리즈는 다음을 지원합니다. 휴대용 레이어 2 대 레이어 3 MANET 배포 . 동적 라우팅, 멀티홉 릴레이, 다중 토폴로지 모드, 이더넷 및 직렬 연결, 네트워크 관리 가시성을 통한 백팩 시리즈는 공용 네트워크, 광섬유 및 위성 확장으로 구성할 수도 있으며 두 시리즈 모두 토폴로지 및 링크 상태 모니터링을 지원합니다. 이러한 옵션을 사용하면 물리적 무선 형식과 관계없이 전달 아키텍처를 선택할 수 있습니다.
이러한 기능은 미리 결정된 답변이 아닌 디자인 선택을 만들어냅니다. 작동 모드를 선택하기 전에 다음 사항을 확인하십시오.
● 엔드포인트는 하나의 서브넷에 남아 있어야 하며 IP가 아닌 이더넷이 필요합니까?
● 애플리케이션이 얼마나 많은 브로드캐스트, 멀티캐스트, 검색 및 실시간 트래픽을 생성합니까?
● 이웃은 얼마나 빨리 변하며, 정상적인 홉 수는 몇 개입니까?
● 배포 시 하나의 게이트웨이를 사용합니까, 아니면 여러 모바일 엑시트를 사용합니까?
● 별도의 팀, 트래픽 정책, 보안 영역이 필요한가요?
● 운영자가 동적 경로를 진단할 수 있습니까? 아니면 투명한 엔드포인트 동작이 더 안전한가요?
대답은 일반적으로 무선 전력, 공칭 처리량 또는 노드 수보다 더 안정적인 브리징, 라우팅 또는 하이브리드를 가리킵니다. 유용한 레이어 2 대 레이어 3 MANET 결정은 포워딩 모델을 임무의 애플리케이션, 이동성 패턴, 게이트웨이 계획 및 운영 기능에 연결합니다.
레이어 2와 레이어 3 MANET 중에서 선택하는 것은 궁극적으로 네트워크 동작을 임무에 일치시키는 것입니다. 레이어 2는 투명한 이더넷 연결에 의존하는 배포에 적합한 반면, 레이어 3은 보다 명확한 라우팅, 트래픽 경계 및 게이트웨이 제어를 제공합니다. 하이브리드 디자인은 두 가지 요구 사항의 균형을 맞출 수 있습니다. Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd.는 레이어 2 또는 레이어 3 동적 라우팅 및 멀티 홉 릴레이 기능을 갖춘 MIMOmesh 핸드헬드 및 백팩 라디오를 통해 이러한 선택을 지원합니다. 운영 모드를 이동성, 방송 시간, 주소 지정 및 문제 해결 요구 사항에 맞추면 팀이 상황 변화에 따라 관리 가능한 메시를 구축하는 데 도움이 됩니다.
A: 레이어 2는 MAC 연결 가능성을 사용하여 이더넷 프레임을 브리지하는 반면, 레이어 3은 서브넷 간에 IP 패킷을 라우팅합니다. 이러한 차이는 브로드캐스트, 주소 지정, 게이트웨이 제어 및 문제 해결에 영향을 미칩니다.
A: 어느 쪽도 항상 더 나은 것은 아닙니다. 레이어 2는 엔드포인트 투명성을 유지하고 레이어 3은 명시적인 경로 제어를 제공합니다. 성능은 수렴 속도, 링크 안정성, 트래픽 패턴 및 홉 수에 따라 달라집니다.
답: 그렇습니다. 브리지된 MANET은 IP 계층 아래에 경로 변경을 숨길 수 있으므로 메시가 MAC 연결 가능성을 다시 학습하는 동안 연결된 장치가 주소를 유지할 수 있습니다.
A: 브로드캐스트, 멀티캐스트 및 알 수 없는 유니캐스트 프레임은 여러 무선 홉을 통해 재전송될 수 있습니다. 이는 공유 방송 시간을 소비하고 음성, 비디오, 원격 측정 및 제어 트래픽의 용량을 줄일 수 있습니다.
A: 하이브리드 설계는 로컬 장치에 레이어 2 인접성이 필요할 때 잘 작동하지만 더 넓은 메시에는 레이어 3 분할, 제어된 게이트웨이, 구조화된 주소 지정 및 보다 명확한 경로 진단이 필요합니다.