Wie drahtlose Mesh-Netzwerke funktionieren - Kunming WTelephones Group Co., Ltd

Mithilfe von drahtlosen Mesh-Netzwerken können große Gebiete mithilfe kostengünstiger, vorhandener Technologie einfach, effektiv und drahtlos verbunden werden. In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk ist die Netzwerkverbindung auf Dutzende oder sogar Hunderte von drahtlosen Mesh-Knoten verteilt, die miteinander „sprechen“, um die Netzwerkverbindung über einen großen Bereich zu teilen.

Ein herkömmlicher Netzwerkrouter dient als Hub für die mit seinem Netzwerk verbundenen Geräte. Die meisten herkömmlichen „drahtlosen“ Zugangspunkte müssen immer noch mit dem Internet verbunden sein, um ihr Signal zu übertragen. Für große drahtlose Netzwerke müssen Ethernet-Kabel in Decken und Wänden sowie in allen öffentlichen Bereichen verlegt werden.

In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk darf nur ein Knoten über eine Internetverbindung verfügen. Jeder dem Netzwerk hinzugefügte Knoten teilt seine Verbindung drahtlos mit allen anderen Knoten in seiner Nähe über eines von mehreren Protokollen. Je mehr Knoten, desto weiter breitet sich die Verbindung aus und es entsteht eine drahtlose „Cloud der Konnektivität“, die ein großes Büro oder eine Stadt mit Millionen Einwohnern bedienen kann.

Wenn Sie nur einen kleinen Bereich mit Internetzugang versorgen müssen, werden Sie wahrscheinlich keinen großen Unterschied zwischen einem einzelnen Mesh-Netzwerkknoten und einem herkömmlichen WLAN-Router feststellen. Für große Netzwerke haben Mesh-Netzwerke jedoch mehrere Vorteile:

Zu den Vorteilen drahtloser Mesh-Netzwerke gehören:

Durch die Verwendung weniger Kabel ist der Aufbau eines großen Netzwerks kostengünstiger.

In diesem Artikel erklären wir, wie drahtlose Mesh-Netzwerke funktionieren, wie sie den Netzwerkzugang für eine Vielzahl von Branchen verbessern und wie sie unseren Traum von einer nahtlos vernetzten Welt wahr machen könnten.

Das Internet ist das größte Mesh-Netzwerk der Welt. Informationen werden über das Internet übertragen, indem sie automatisch von einem Router zum nächsten weitergeleitet werden, bis sie ihr Ziel erreichen. Das Internet wird oft als „Wolke“ oder „Netz“ der Konnektivität dargestellt, da es Milliarden möglicher Wege gibt, über die Daten übertragen werden können.

Die folgende Grafik zeigt, wie ein drahtloses Mesh-Netzwerk funktioniert, wenn eine Internetverbindung über ein lokales Netzwerk (LAN) gemeinsam genutzt wird. Wie Sie sehen, muss nur ein Knoten im drahtlosen Mesh-Netzwerk direkt mit dem Internet verbunden sein. Dieser kabelgebundene Knoten teilt die Internetverbindung drahtlos mit der nächstgelegenen Knotengruppe, die sie dann mit ihrer nächstgelegenen Knotengruppe usw. teilt.

Das bedeutet, dass jeder einzelne Knoten im Freien nur eine Stromversorgung wie herkömmliche Wechselstromstecker, Batterien oder Solarpaneele benötigt. Außenknoten sind von wetterfesten Schutzschilden umgeben und können überall montiert werden, einschließlich Telefonmasten, Dächern usw.

Drahtlose Mesh-Netzwerke eignen sich effektiv für die gemeinsame Nutzung von Internetverbindungen, denn je mehr Knoten installiert sind, desto weiter kann das Signal übertragen werden. Und je mehr Knoten Sie haben, desto stärker und schneller wird die Internetverbindung für den Benutzer.

Wie wird die Internetverbindung stärker und schneller?

Schauen wir uns nun einige reale und potenzielle Anwendungen drahtloser Mesh-Netzwerke an.

Selbst in einem drahtlosen Mesh-LAN kommt der Zeitpunkt, an dem Informationen zu einem Zugangspunkt zurückkehren müssen, um das breitere Internet zu erreichen. Die Rückübertragung dieser Informationen an den Zugangspunkt wird als Backhaul bezeichnet. Kleine drahtlose Mesh-Netzwerke übernehmen den Backhaul, ohne dass spezielle Konfigurationen erforderlich sind. In größeren Mesh-Netzwerken, etwa für Städte oder große Unternehmen, müssen bestimmte Knoten als Backhaul-Knoten dediziert werden. Die anderen Knoten senden alle ausgehenden Informationen direkt an einen der Backhaul-Knoten, der sie ohne unnötige Sprünge an den kabelgebundenen Zugangspunkt sendet.

Städte und Gemeinden: Mit drahtlosen Mesh-Netzwerken können Städte Bürger und öffentliche Dienste über eine flächendeckende drahtlose Hochgeschwindigkeitsverbindung verbinden.

Immer mehr Innenstädte installieren öffentliche WLAN-Hotspots. Mesh-Netzwerke ermöglichen es Städten, all diese Hotspots kostengünstig und einfach miteinander zu verbinden, um die gesamte Gemeinde abzudecken. Kommunale Netzwerke werden nicht immer von den Städten oder Gemeinden selbst erstellt und gepflegt. Bei einigen handelt es sich um Ad-hoc-Netzwerke, die von Anwohnern geschaffen wurden. Andere starten mit der Finanzierung gemeinnütziger oder staatlicher Projekte. Das US-Außenministerium hat an einigen ausländischen Standorten Mesh-Netzwerke finanziert, um Dissidenten die Möglichkeit zu geben, ohne die Überwachung ihrer eigenen Regierung zu kommunizieren.

Einige Vorteile offener kommunaler Mesh-WLAN-Netzwerke:

MuniNetworks.org, ein Projekt des gemeinnützigen Institute for Local Self-Reliance, unterhält eine Karte, die Hunderte von Gemeinden in den Vereinigten Staaten mit kommunalen Netzwerken zeigt, von denen viele Mesh-Netzwerke zur Verteilung des Breitbandzugangs nutzen. Kommunale Mesh-Netzwerke sind nicht nur in den USA verfügbar. Sie erfreuen sich weltweit zunehmender Beliebtheit, unter anderem in Berlin, Singapur, Buenos Aires und Melbourne.

Mesh-Netzwerke kommen über Unternehmenskanäle sogar in die Nachbarschaft. Der Einzelhandelsriese Amazon nutzt seine Smart-Home-Geräte der Marke Ring, um Mesh-Netzwerke zwischen benachbarten Häusern aufzubauen. Amazon Sidewalk wurde 2019 angekündigt und wurde im Sommer 2021 aktiv. Amazons erklärte Absicht mit dem Dienst besteht darin, die Smart-Home-Geräte der Kunden zu unterstützen, und im Gegensatz zu kommunalen WLAN-Netzwerken nutzt das Mesh-Netzwerk von Amazon Sidewalk das 900-MHz-Spektrum für die Kommunikation.

Allerdings nutzen nicht alle kommunalen Funknetze die Mesh-Technologie. Einige nutzen eine Technologie namens WiMAX, die mithilfe leistungsstarker Mikrowellenübertragungen Signale über große Entfernungen übertragen kann. Andere kommunale Netzwerke nutzen eine Kombination aus Mesh, WiMAX und anderen.

Entwicklungsländer: Drahtlose Mesh-Netzwerke sind in Ländern nützlich, in denen es keine weit verbreitete kabelgebundene Infrastruktur wie Telefondienste oder sogar Elektrizität gibt. Solarbetriebene Knoten können mit einer Mobilfunk- oder Satelliten-Internetverbindung verbunden werden, wodurch ein ganzes Dorf online bleiben könnte.

Abgeschiedene Standorte, raues Gelände: Selbst in entwickelten Ländern gibt es raue Standorte, die für herkömmliche Hochgeschwindigkeits-Internetdienstanbieter zu weit vom Stromnetz entfernt sind. Für diese Bereiche werden drahtlose Mesh-Netzwerke in Betracht gezogen. Eine Reihe von Knoten würde vom nächstgelegenen verfügbaren kabelgebundenen Zugangspunkt bis zum schwer zugänglichen Bereich montiert.

Bildung: Viele Hochschulen, Universitäten und weiterführende Schulen stellen ihren gesamten Campus auf drahtlose Mesh-Netzwerke um. Diese Lösung macht das Vergraben von Kabeln in alten Gebäuden und auf Campusgeländen überflüssig. Mit Dutzenden gut platzierter Innen- und Außenknoten ist jeder jederzeit verbunden.

Mesh-Netzwerke sind auch in der Lage, den hohen Bandbreitenbedarf von Studenten zu decken, die große Dateien herunterladen müssen.

Schulen können auch ihre gesamten öffentlichen Sicherheitssysteme an ihr Netzwerk anschließen, Sicherheitskameras überwachen und das gesamte Personal in Notsituationen in ständiger Kommunikation halten.

Gesundheitsversorgung: Viele Krankenhäuser liegen über Ansammlungen dicht bebauter Gebäude verteilt, die nicht für Computernetzwerke konzipiert wurden. Drahtlose Mesh-Knoten können um Ecken herumschleichen und Signale über kurze Distanzen durch dickes Glas und andere Materialien senden, um den Zugang in jedem Operationssaal, Labor und Büro zu gewährleisten.

Die Möglichkeit, sich mit dem Netzwerk zu verbinden, ist von entscheidender Bedeutung, da immer mehr Ärzte und Pflegekräfte Patienteninformationen – Testergebnisse, Krankengeschichte und sogar Versicherungsinformationen – auf tragbaren elektronischen Geräten verwalten und aktualisieren, die von Raum zu Raum getragen werden.

Gastgewerbe: Hochgeschwindigkeits-Internetverbindungen in Hotels und Resorts sind zur Regel und nicht zur Ausnahme geworden. Drahtlose Mesh-Netzwerke lassen sich schnell und einfach im Innen- und Außenbereich einrichten, ohne dass bestehende Strukturen umgestaltet oder der Geschäftsbetrieb unterbrochen werden muss.

Temporäre Veranstaltungsorte: Baustellen können von der einfachen Einrichtung und Entfernung drahtloser Mesh-Netzwerke profitieren. Architekten und Ingenieure können mit dem Büro per Kabel verbunden bleiben, und Überwachungskameras mit Ethernet-Stromversorgung können Diebstahl und Vandalismus reduzieren. Mesh-Knoten können im Verlauf des Bauprojekts verschoben und ergänzt werden.

Drahtlose Mesh-Netzwerke können an anderen temporären Veranstaltungsorten wie Straßenfesten, Freiluftkonzerten und politischen Kundgebungen schnell auf- und abgebaut werden. Und in Hongkong nutzen Demonstranten Peer-to-Peer-Mesh-Netzwerke, die durch Smartphone-Apps erstellt wurden, um einer Überwachung zu entgehen und Internetabschaltungen zu umgehen.

Lager: Ohne die in modernen Lagern verwendeten Handscanner gibt es einfach keine effektive Möglichkeit, den Überblick über die Lager- und Versandlogistik zu behalten. Drahtlose Mesh-Netzwerke sorgen mit geringem Aufwand für die Konnektivität in einer riesigen Lagerstruktur.

Zukünftige Anwendungen: Das US-Militär, das an der Entwicklung der drahtlosen Mesh-Technologie mitgewirkt hat, geht davon aus, dass eines Tages Tausende von Mesh-Knoten in Mikrochipgröße auf ein Schlachtfeld gebracht werden können, um sofortige Aufklärungs- und Überwachungsnetzwerke aufzubauen. Informationen können sowohl an Bodentruppen als auch an das Hauptquartierpersonal weitergeleitet werden.

Automobilhersteller und Telekommunikationsunternehmen arbeiten an der Entwicklung intelligenter Transportsysteme (ITS), die Technologien wie straßen- und autobahnbasierte drahtlose Mesh-Netzwerke nutzen. Mithilfe eines automatisierten Netzwerks aus Überwachungskameras und Sensoren im Auto können Beamte der öffentlichen Sicherheit Verkehrsunfälle und gefährliche Straßenverhältnisse genau überwachen.

Mit zunehmender Verbreitung sind drahtlose Mesh-Netzwerke für die Stromversorgung von IoT-Geräten (Internet of Things) mit Anwendungen aller Art wertvoll geworden, darunter Sicherheit, intelligente Landwirtschaft, Fertigung, öffentliche Versorgungsunternehmen und Umweltüberwachungsgeräte. Neuere Technologien wie drahtlose Bluetooth-Mesh-Netzwerke unterstützen auch große IoT-Netzwerke. Die zukünftigen Anwendungen für drahtlose Mesh-Netzwerke sind nur durch unsere Vorstellungskraft begrenzt.

Ursprünglich veröffentlicht: 20. Juni 2007

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