Wireless Mesh Network (WMN)

Was ist ein Wireless Mesh Network?

Ein Wireless Mesh Network (WMN) ist ein Mesh-Netzwerk, das durch die Verbindung von WAP-Knoten (Wireless Access Point) entsteht, die am Standort jedes Netzwerkbenutzers installiert sind. Die Netzwerkinfrastruktur ist dezentralisiert und vereinfacht, da jeder Knoten nur so weit wie der nächste Knoten senden muss. Wireless Mesh-Netzwerke können, müssen aber nicht mit dem Internet verbunden sein.

Wireless Mesh-Netzwerke, die auch eine Form von Wireless-Ad-hoc-Netzwerken (WANET) sein können, werden häufig für folgende Zwecke eingesetzt:

• WLAN-/Wi-Fi-Netzwerke zu Hause
• öffentlicher WLAN-Zugang, der von Städten und Gemeinden bereitgestellt wird
• WLAN und Netzwerke an temporären Standorten, zum Beispiel auf Baustellen
• Anschluss von Geräten des Internets der Dinge (IoT), beispielsweise Sensoren, Sicherheitssysteme, intelligente Geräte und Überwachungssysteme
• Aufbau von Netzwerken in Entwicklungsländern, in denen es keine Infrastruktur für die Internetverkabelung gibt
• Bereitstellung eines einheitlichen drahtlosen Zugangs für Krankenhäuser, Bildungseinrichtungen und Lagerhäuser

Wie funktionieren Wireless Mesh-Netzwerke?

Drahtlose Mesh-Netzwerke funktionieren über Knoten, Mesh-Clients und Gateways.

• Mesh-Knoten sind WAP-Geräte mit mehreren Funksystemen. Die Knoten fungieren als Mesh-Router und Endpunkte. Die Firmware ermöglicht es ihnen, Daten zwischen anderen Knoten im Netzwerk auszutauschen.
• Mesh-Clients sind drahtlose Geräte, zum Beispiel Laptops, Mobiltelefone und Tablet-Computer.

Jeder Knoten in einem Wireless Mesh Network hat mindestens einen, oft aber mehrere Pfade zu anderen Knoten, wodurch mehrere Informationswege für Benutzerpaare entstehen. Dadurch wird das Netzwerk widerstandsfähiger, und im Falle eines WAP- oder Verbindungsausfalls können die Informationen weiterhin auf andere Knoten zugreifen.

Die Netzwerktopologie eines drahtlosen Mesh-Netzwerks kann vollständig oder teilweise vermascht sein. Bei einem Full-Mesh-Netzwerk kommuniziert jeder Knoten mit jedem anderen Knoten. In einer partiellen Mesh-Topologie kommunizieren die Knoten nur mit nahe gelegenen Knoten. Wenn Daten zwischen zwei Knoten übertragen werden, die nicht miteinander kommunizieren, hüpfen die Daten von einem Knoten zum nächsten, bis sie den Client erreichen. Die Knoten sind so programmiert, dass sie adaptive Routing-Algorithmen verwenden, um ständig die optimale Route zwischen den Knoten für die Datenübertragung zu ermitteln.

In einem Wireless Mesh Network empfängt jeder Knoten Daten von einem anderen Knoten und leitet sie an den nächsten weiter. Das daraus resultierende Netzwerk zwischen verbundenen Geräten wird oft als Mesh-Cloud bezeichnet. Je mehr Knoten vorhanden sind, desto größer ist die Reichweite des Netzwerks, mit dem sich die Mesh-Client-Geräte für das Internet verbinden können. Nur ein Knoten muss als Gateway zum und vom Internet fungieren, um eine Verbindung herzustellen.

Vorteile von drahtlosen Mesh-Netzwerken

Im Vergleich zu herkömmlichen Wi-Fi-Routern bieten Wireless Mesh-Netzwerke unter anderem folgende Vorteile:

• Für die Internetverbindung muss nur ein Knoten im Netzwerk physisch verkabelt sein.
• Sie bieten eine kollaborative, redundante Backup-Technologie, die die Datensicherheit im Falle eines Festplattenausfalls gewährleistet.
• Sie lassen sich dynamisch für die Geschwindigkeit konfigurieren.
• Sie verbrauchen weniger Strom.
• Sie bieten eine höhere Zuverlässigkeit, da jeder Knoten mit mehreren anderen Knoten verbunden ist und seine Nachbarn bei einem Ausfall eines Knotens im Netzwerk einfach eine andere Route finden.
• Wireless Mesh-Netzwerke verwenden die gleichen Standards wie die meisten WLAN-Netzwerke.
• Sie sind skalierbar, da es in der Regel einfach ist, dem Netzwerk Knoten hinzuzufügen
• Sie können im Gegensatz zu Wi-Fi Range Extendern WLAN-Mesh-Netzwerke zu Hause effektiv abdecken, ohne die Bandbreite zu verringern.

Nachteile von Wireless Mesh Networks

Die Verwendung eines drahtlosen Mesh-Netzwerks hat auch Nachteile:

• Bei Netzwerken mit geringer Verarbeitungskapazität kann es zu größeren Latenzzeiten kommen, da die Daten oft mehrere Knotenpunkte durchlaufen müssen.
• Das Fehlen eines zentralen Servers kann die Überwachung, Steuerung und Fehlerbehebung von Mesh-Systemen komplizierter machen.
• Durch die fehlende Zentralisierung können die Routing- und Ressourcenverwaltungsprozesse komplexer sein als bei anderen Arten von drahtlosen Netzwerken.
• Die anfängliche Einrichtung des Netzwerks kann kompliziert sein, da die ideale Platzierung der Knoten an verschiedenen Punkten in der Umgebung wahrscheinlich einige Versuche und Fehler erfordert.
• Für Privathaushalte können Knotengeräte unwirtschaftlicher sein als herkömmliche Router/Modem-Wi-Fi-Netzwerke.

Lesen Sie mehr über die vier Haupttypen von drahtlosen Netzwerken und wie WLANs, Personal Area Networks (PAN), Metropolitan Area Networks (MAN) und Wide Area Networks (WAN) miteinander verglichen werden.