ما هي شبكة MESH؟

تُعرف شبكة المش بأنها "شبكة لاسلكية مترابطة"، وهي شبكة "متعددة القفزات"، وقد تطورت من شبكة مخصصة، وتُعدّ من التقنيات الأساسية لحل مشكلة "الميل الأخير". في مسيرة التطور نحو الجيل التالي من الشبكات، تُعتبر التقنية اللاسلكية ضرورية. تتميز شبكة المش اللاسلكية بقدرتها على التواصل التعاوني مع الشبكات الأخرى، وهي بنية شبكية ديناميكية قابلة للتوسع المستمر، حيث يمكن لأي جهازين الحفاظ على اتصال لاسلكي بينهما.

الأوضاع العامة

بفضل خصائص الربط متعدد القفزات وبنية الشبكة المتداخلة، تطورت شبكة المش اللاسلكية لتصبح حلاً فعالاً لمختلف شبكات الوصول اللاسلكية، مثل شبكات النطاق العريض المنزلية، وشبكات الأحياء، وشبكات المؤسسات، وشبكات المناطق الحضرية. تُشكل موجهات شبكة المش اللاسلكية شبكات مخصصة (AD Hoc) من خلال الربط متعدد القفزات، مما يوفر موثوقية أعلى، وتغطية خدمة أوسع، وتكلفة أولية أقل لشبكات المش اللاسلكية. ترث شبكة المش اللاسلكية معظم خصائص الشبكات المخصصة اللاسلكية، ولكن مع بعض الاختلافات. فمن جهة، على عكس تنقل عقد الشبكات المخصصة اللاسلكية، يكون موقع موجهات شبكة المش اللاسلكية ثابتًا عادةً. ومن جهة أخرى، بالمقارنة مع الشبكات المخصصة اللاسلكية ذات الطاقة المحدودة، تتمتع موجهات شبكة المش اللاسلكية عادةً بمصدر طاقة ثابت. إضافةً إلى ذلك، تختلف شبكة المش اللاسلكية عن شبكات الاستشعار اللاسلكية، حيث يُفترض عادةً أن نموذج العمل بين موجهات شبكة المش اللاسلكية مستقر نسبيًا، وأقرب إلى شبكة الوصول التقليدية أو شبكة الحرم الجامعي. لذلك، يمكن لشبكة المش اللاسلكية أن تعمل كشبكة توجيه بخدمات مستقرة نسبيًا، مثل شبكة البنية التحتية التقليدية. عند نشرها مؤقتًا لمهام قصيرة الأجل، يمكن لشبكات WMNS أن تعمل غالبًا كشبكات AD hoc المتنقلة التقليدية.

يتكون الهيكل العام لشبكة WMN من ثلاثة عناصر أساسية: أجهزة توجيه البوابة (أجهزة توجيه مزودة بإمكانيات البوابة/الجسر)، وأجهزة توجيه الشبكة (نقاط الوصول)، وعملاء الشبكة (أجهزة محمولة أو غير محمولة). يتصل عميل الشبكة بجهاز توجيه الشبكة اللاسلكي عبر اتصال لاسلكي، ويُشكل جهاز توجيه الشبكة اللاسلكي شبكة توجيه مستقرة نسبيًا من خلال اتصال متعدد القفزات. في الهيكل العام لشبكة WMN، يمكن استخدام أي جهاز توجيه شبكة كمرحل لتوجيه البيانات لأجهزة توجيه الشبكة الأخرى، كما تتمتع بعض أجهزة توجيه الشبكة بقدرة إضافية كبوابات إنترنت. يقوم جهاز توجيه بوابة الشبكة بتوجيه حركة البيانات بين شبكة WMN والإنترنت عبر وصلة سلكية عالية السرعة. يمكن اعتبار الهيكل العام لشبكة WMN مكونًا من مستويين: مستوى الوصول الذي يوفر اتصالات الشبكة لعملاء الشبكة، ومستوى التوجيه الذي يُعيد توجيه خدمات الترحيل بين أجهزة توجيه الشبكة. مع تزايد استخدام تقنية واجهة الشبكة اللاسلكية الافتراضية في شبكة WMN، أصبح تصميم الشبكة المُعتمد من قبل WMN أكثر شيوعًا.

بإمكان شركة HUANET توفير شبكة واي فاي ثنائية النطاق من هواوي طراز EG8146X5.

مخطط شبكة MESH

في شبكات المش، ينبغي مراعاة عوامل مثل تداخل القنوات، واختيار عدد القفزات، واختيار التردد بشكل شامل. يتناول هذا القسم شبكة WLANMESH القائمة على معيار 802.11s كمثال لتحليل مختلف مخططات الشبكات الممكنة. ويصف ما يلي مخططات الشبكات أحادية التردد وثنائية التردد وأدائها.

شبكة MESH أحادية التردد

يُستخدم نظام الشبكات أحادي التردد بشكل أساسي في المناطق التي تكون فيها الأجهزة وموارد التردد محدودة. وينقسم إلى نوعين: أحادي التردد أحادي القفزة، وأحادي التردد متعدد القفزات. في الشبكات أحادية التردد، تعمل جميع نقاط الوصول اللاسلكية (Mesh AP) ونقاط الوصول السلكية (Root AP) على نفس نطاق التردد. كما هو موضح في الشكل 1، يمكن استخدام قناة 802.11b/g على تردد 2.4 جيجاهرتز للوصول والإرسال. ونظرًا لاختلاف بيئة تداخل القنوات أثناء تنفيذ المنتج والشبكة، قد تكون القناة المستخدمة بين القفزات قناة مستقلة تمامًا وخالية من التداخل، أو قد تحتوي على قناة تداخل معينة (وهذا هو الغالب في البيئة الفعلية). في هذه الحالة، ونظرًا للتداخل بين العقد المتجاورة، لا يمكن لجميع العقد الاستقبال أو الإرسال في الوقت نفسه، ويجب استخدام آلية MAC الخاصة بـ CSMA/CA للتفاوض في نطاق القفزات المتعددة. مع زيادة عدد القفزات، سينخفض ​​عرض النطاق الترددي المخصص لكل نقطة وصول شبكية بشكل حاد، وسيتم تقييد أداء الشبكة أحادي التردد الفعلي بشكل كبير.

شبكة MESH ثنائية التردد

في الشبكات ثنائية النطاق، تستخدم كل عقدة نطاقين تردديين مختلفين للتمرير العكسي والوصول. على سبيل المثال، تستخدم خدمة الوصول المحلي قناة 2.4 جيجاهرتز 802.1lb/g، بينما تستخدم شبكة التمرير العكسي الأساسية قناة 5.8 جيجاهرتز 802.11a دون تداخل. وبهذه الطريقة، يمكن لكل نقطة وصول Mesh أداء وظيفتي التمرير العكسي والتوجيه المباشر مع خدمة مستخدمي الوصول المحلي. بالمقارنة مع الشبكة أحادية التردد، تحل الشبكة ثنائية التردد مشكلة تداخل القنوات في الإرسال العكسي والوصول، مما يحسن أداء الشبكة بشكل كبير. مع ذلك، في البيئات الفعلية والشبكات واسعة النطاق، ونظرًا لاستخدام نفس النطاق الترددي بين روابط النقل الخلفي، لا يزال هناك احتمال ضئيل لعدم وجود تداخل بين القنوات. لذلك، مع زيادة عدد القفزات، يميل عرض النطاق الترددي المخصص لكل نقطة وصول Mesh إلى الانخفاض، وستكون نقاط الوصول Mesh البعيدة عن نقطة الوصول الجذرية في وضع غير مواتٍ من حيث الوصول إلى القناة. لذا، يجب تحديد عدد القفزات في الشبكات ثنائية النطاق بحذر.