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Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 70

Konzeption und Anwendungsbereiche von Wireless MESH-Networks

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Vorteil Störungs- und Ausfallsicherheit

Wenn ein Mesh-Knoten ausfällt oder gewaltsam außer Betrieb gesetzt wird, macht das für den Rest des Netzes nur wenig aus: die Nachbarn des Knotens merken sofort, dass etwas nicht stimmt und führen das Layer-2-Routing einfach so aus, als sei der Knoten nie existent gewesen. Dadurch kompensieren sie den Ausfall vollständig.

Diese Konstruktion hat ihre Grenzen lediglich dann, wenn der ausgefallene Knoten der einzige Nachbar eines am Rand des Mesh-Netzes liegenden Knotens war. Denn dann ist dieser isoliert. Das kann man aber bei der grundsätzlichen Konstruktion des Netzes berücksichtigen. Ein Wireless-Mesh Netz ist damit sozusagen unkaputtbar. Aber wo kann man das wirklich brauchen? Nun, ein Beispiel wäre die Vernetzung von Überwachungskameras. Eine einzelne Kamera kann man z.B. durch Ansprühen mit Farbe außer Gefecht setzen. Jedes Kabel kann man kappen. Also ist die Funkvernetzung der Kameras ein guter Gedanke. Macht man das mit einem normalen WLAN, so wäre ein Angriff auf einen Access Point verheerend, denn die Bilder aller von ihm versorgten Kameras würden ausfallen.

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Stattet man jede Kamera mit einem Mesh-Knoten aus, so kann man zwar immer eine einzelne Kamera lahmlegen, aber niemals einen gesamten Bereich. Das gilt im übertragenen Sinne auch für jede Art von Einsatzfahrzeugen, weshalb Mesh-Networks in den USA bei Polizeibehörden, Zoll und Feuerwehren besonders beliebt sind.

Aufgrund der besprochenen Unabhängigkeit des Konzepts von bestimmten Funkschnittstellen kann man in diesen Fällen z.B. Funk in lizenzierten Bändern mit hoher Reichweite einsetzen. In San Francisco werden z.B. durch das SFPD auf diese Weise auch Polizeiboote flexibel eingebunden.

Ein Mesh-Netz hat eine hohe aggregate Bandbreite, die sich aus der Summe der Einzelverbindungen zwischen den Nachbarn zusammensetzt. Dies kann man natürlich auch dazu nutzen, Verbindungen über unterschiedliche Wege zu splitten und an geeigneter Stelle wieder zusammenzuführen, um z.B. funktechnischen Problemzonen aus dem Weg zu gehen.

Zwischen den Nachbarn in einem Mesh-Netz existieren in der Regel geringe Distanzen. Das kann man in Verbindung mit dem standardmäßigen TPC (Transmit Power Control) nutzen, um mit sehr geringen Sendeleistungen zu arbeiten. Dies hat neben den Vorzügen für die Stromversorgung und die EMV-Belastung vor allem den Vorteil, dass man die zur Verfügung stehenden Frequenzbänder gut ausnutzen kann. Denn normalerweise kann man in einer zweidimensionalen Struktur des Netzes spätestens zwei Nachbarn weiter wieder die gleiche Frequenz verwenden, ohne Störungen befürchten zu müssen.

Spontane Anwendungsbereiche für Mesh-Networks sind demnach die Versorgung öffentlicher Bereiche (Hot Spots) auch im Zusammenhang mit Metropolitan Area Networks (Flughäfen, Bahnhöfe, Häfen), die Last-Mile für den Zugang von Haushalten zu Providern und Öffentliche Sicherheit und die Videoüberwachung. Aber auch Medizinische Bereiche wie Notdienste, Krankenhäuser, industrielle Anwendungen, Logistik-Anwendungen, Industrie- und Medienparks, Veranstaltungsbereiche, Stadien usw. werden die Vorzüge schnell zu schätzen wissen.

Maschen-Netze können immer da sofort erfolgreich Fuß fassen, wo die physikalische Wellenausbreitung herkömmlichen Strukturen Grenzen setzt, Versorgungslücken einigermaßen elegant und kostengünstig geschlossen werden müssen, mit Benutzern „dünn“ besiedelte Bereiche erschlossen werden sollen oder die Dynamik der geforderten Anwendungsszenarien eine Planung im herkömmlichen Sinne ad absurdum führt.

Ein wesentlicher Anwendungsbereich ist zudem der Heimbereich. Die wesentliche Stärke eines Mesh-Networks in dieser Umgebung ist die Fähigkeit zum Transport großer Datenmengen mit einer viel größeren Flexibilität als herkömmliche WLANs. Bei Corporate Networks spielt eine Rolle. dass im Gegensatz zu allen anderen bekannten Lösungen die Mesh-Networks in der Lage sind, Last zu balancieren und eine wesentlich höhere aggregate Gesamtleistung als hierarchische Single-Hop-Netze bereitzustellen. Ein Maschen-Netz kann durch seine enorme Flexibilität den Anforderungen in Hot-Spot-Umgebungen wesentlich besser Rechnung tragen als Systeme konventioneller Bauart.