Mit der zunehmenden Reife der 5G-Technologie und der immer größeren Verbreitung von 5g cellular wifi router, mit wachsender Nachfrage nach 5g cellular wifi router5g cellular wifi router, steigt auch der Bedarf an 5g cellular wifi routern, die Mesh-Netzwerke unterstützen. Doch was ist ein Mesh-Netzwerk und welche Vorteile bietet es?

Ein drahtloses Mesh-Netzwerk, auch bekannt als „Multi-Hop“-Netzwerk, ist eine neue drahtlose Netzwerktechnologie, die sich grundlegend von herkömmlichen drahtlosen Netzwerken unterscheidet. Es besteht aus Mesh-Routern und Mesh-Clients. Die Mesh-Router bilden dabei das Backbone-Netzwerk und sind mit kabelgebundenen Internetverbindungen verbunden. Sie sind für die Bereitstellung von drahtlosen Multi-Hop-Internetverbindungen für die Mesh-Clients verantwortlich.

In einem traditionellen drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) greift jeder Client über eine drahtlose Verbindung zu einem Access Point (AP) auf das Netzwerk zu und bildet so ein lokales Basic Service Set (BSS). Wenn Benutzer miteinander kommunizieren möchten, müssen sie zuerst auf einen festen AP zugreifen. Diese Netzwerkstruktur wird als Single-Hop-Netzwerk bezeichnet. In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk kann jedes drahtlose Gerät gleichzeitig als AP und Router fungieren. Jeder Knoten im Netzwerk kann Signale senden und empfangen, und jeder Knoten kann direkt mit einem oder mehreren Peer-Knoten kommunizieren.

Der größte Vorteil dieser Struktur ist, dass die Daten automatisch an einen benachbarten Knoten mit geringerem Kommunikationsaufkommen umgeleitet werden können, wenn der nächstgelegene AP durch übermäßigen Datenverkehr überlastet ist. Analog dazu kann das Datenpaket je nach Netzwerkzustand auch weiter an den nächstgelegenen Knoten zur Übertragung weitergeleitet werden, bis es sein endgültiges Ziel erreicht. Diese Zugriffsmethode wird als Multi-Hop-Zugriff bezeichnet.

Das Internet ist tatsächlich ein typisches Beispiel für ein Mesh-Netzwerk. Wenn wir beispielsweise eine E-Mail senden, kommt diese nicht direkt im Postfach des Empfängers an, sondern wird über Router von einem Server zum nächsten weitergeleitet und erreicht schließlich nach mehreren Routing- und Weiterleitungsschritten das Postfach des Benutzers. Während des Weiterleitungsprozesses wählen die Router in der Regel den effizientesten Übertragungsweg, damit die E-Mail so schnell wie möglich das Postfach des Benutzers erreicht.

Im Vergleich zu traditionellen vermittelten Netzwerken machen drahtlose Mesh-Netzwerke die Verkabelung zwischen Knoten überflüssig, bieten aber dennoch die Redundanzmechanismen und Umleitungsfunktionen, die von verteilten Netzwerken bereitgestellt werden. In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk muss man zum Hinzufügen eines neuen Geräts nur die Stromversorgung anschließen. Es kann sich automatisch selbst konfigurieren und den besten Multi-Hop-Übertragungsweg bestimmen. Wenn Geräte hinzugefügt oder bewegt werden, kann das Netzwerk Topologieänderungen automatisch erkennen und die Kommunikationswege automatisch anpassen, um den effektivsten Übertragungsweg zu erhalten.

Im Vergleich zu herkömmlichen WLANs bietet ein drahtloses Mesh-Netzwerk mehrere unübertroffene Vorteile:

1. Einfache Bereitstellung und Installation: Die Installation eines Mesh-Knotens ist sehr einfach. Man nimmt das Gerät einfach aus der Verpackung und schließt es an die Stromversorgung an. Aufgrund der stark vereinfachten Installation können Benutzer problemlos neue Knoten hinzufügen, um die Abdeckung und Netzwerkkapazität des drahtlosen Netzwerks zu erweitern. In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk benötigt nicht jeder Mesh-Knoten eine kabelgebundene Verbindung – das ist der größte Unterschied zu einem kabelgebundenen AP. Das Designziel von Mesh ist es, die Anzahl der kabelgebundenen Geräte und kabelgebundenen APs zu minimieren, wodurch die Gesamtbetriebskosten und die Installationszeit erheblich reduziert werden. Die dadurch erzielten Kosteneinsparungen sind sehr beträchtlich. Die Konfiguration und andere Netzwerkverwaltungsfunktionen von drahtlosen Mesh-Netzwerken sind dieselben wie bei herkömmlichen WLANs. Die Erfahrungen der Benutzer mit WLANs lassen sich leicht auf Mesh-Netzwerke übertragen.

2. NLOS (Nicht-Sichtverbindung): Die NLOS-Konfiguration kann mit drahtloser Mesh-Technologie leicht erreicht werden, weshalb sie breite Anwendungsaussichten im Außenbereich und an öffentlichen Orten bietet. Benutzer mit direkter Sichtverbindung zum Sender empfangen zuerst die drahtlosen Signale und leiten sie dann an Benutzer weiter, die keine direkte Sichtverbindung haben. Auf diese Weise kann das Signal automatisch den besten Weg wählen, um von einem Benutzer zum nächsten zu springen und schließlich den Zielbenutzer ohne direkte Sichtverbindung zu erreichen. Auf diese Weise bieten Benutzer mit direkter Sichtverbindung den nahegelegenen Benutzern ohne direkte Sichtverbindung effektiv drahtlosen Breitbandzugang. Die Nicht-Sichtverbindungs-Übertragungsfunktion des drahtlosen Mesh-Netzwerks erweitert die Anwendungsbereiche und die Abdeckung von drahtlosem Breitband erheblich.

3. Stabilität: Der übliche Weg, Netzwerkstabilität zu erreichen, besteht darin, mehrere Router für die Datenübertragung zu verwenden. Wenn ein Router ausfällt, werden Informationen über alternative Pfade von anderen Routern gesendet. E-Mail ist ein Beispiel dafür. E-Mail-Informationen werden in mehrere Datenpakete aufgeteilt, über das Internet durch mehrere Router gesendet und schließlich zu Informationen zusammengesetzt, die den Posteingang des Benutzers erreichen. Mesh-Netzwerke sind robuster als Single-Hop-Netzwerke, da sie nicht von der Leistung eines einzelnen Knotens abhängen. In einem Single-Hop-Netzwerk wird das gesamte Netzwerk lahmgelegt, wenn ein Knoten ausfällt. In einer Mesh-Netzwerkstruktur hat jedoch jeder Knoten einen oder mehrere Pfade zur Datenübertragung. Wenn der nächstgelegene Knoten ausfällt oder gestört wird, werden die Datenpakete automatisch über einen alternativen Pfad zur Übertragung umgeleitet, und der Betrieb des gesamten Netzwerks wird nicht beeinträchtigt.

4. Flexible Struktur: In einem Single-Hop-Netzwerk müssen Geräte den AP gemeinsam nutzen. Wenn mehrere Geräte gleichzeitig auf das Netzwerk zugreifen möchten, kommt es zu Kommunikationsstaus, und das System wird langsamer. In einem Multi-Hop-Netzwerk können Geräte jedoch gleichzeitig über verschiedene Knoten mit dem Netzwerk verbunden werden, sodass es keine Leistungseinbußen gibt. Mesh-Netzwerke bieten auch größere Redundanzmechanismen und Lastausgleichsfunktionen für die Kommunikation. In einem drahtlosen Mesh-Netzwerk hat jedes Gerät mehrere Übertragungswege zur Verfügung. Das Netzwerk kann Kommunikationsrouten basierend auf der Kommunikationslast jedes Knotens dynamisch zuweisen und so Knotenüberlastungen effektiv vermeiden. Single-Hop-Netzwerke können Kommunikationsstörungen und Überlastungen von Zugangspunkten nicht dynamisch bewältigen.

5. Hohe Bandbreite: Die physikalischen Eigenschaften der drahtlosen Kommunikation bestimmen, dass je kürzer die Kommunikationsübertragungsdistanz ist, desto einfacher ist es, eine hohe Bandbreite zu erreichen. Denn sobald die drahtlose Übertragungsdistanz zunimmt, führen verschiedene Störungen und andere Faktoren zu zunehmendem Datenverlust. Daher ist die Übertragung von Daten über mehrere kurze Hops eine effektive Möglichkeit, eine höhere Netzwerkbandbreite zu erzielen, und das ist der Vorteil von Mesh-Netzwerken. In einem Mesh-Netzwerk kann ein Knoten nicht nur Informationen senden und empfangen, sondern auch als Router fungieren, um Informationen an nahegelegene Knoten weiterzuleiten. Da mehr Knoten miteinander verbunden werden und die Anzahl der möglichen Pfade zunimmt, erhöht sich auch die Gesamtbandbreite erheblich. Darüber hinaus ist die für die Datenübertragung erforderliche Leistung geringer, da die Übertragungsdistanz jedes kurzen Hops kurz ist. Da Multi-Hop-Netzwerke in der Regel eine geringere Leistung für die Übertragung von Daten an benachbarte Knoten verwenden und die drahtlosen Signalstörungen zwischen den Knoten ebenfalls geringer sind, werden die Kanalqualität und die Kanaleffizienz des Netzwerks erheblich verbessert, was eine höhere Netzkapazität ermöglicht. Beispielsweise können Mesh-Netzwerke in hochverdichteten städtischen Netzwerkumgebungen die gegenseitigen Störungen zwischen benachbarten Benutzern, die drahtlose Netzwerke nutzen, reduzieren und die Kanaleffizienz erheblich verbessern.

6. Außeneinsatz möglich: Mesh-Drahtlosnetzwerke sind ein zweischneidiges Schwert. Sie können die drahtlose LAN-Infrastruktur an Orte erweitern, an denen es unmöglich ist, einen Zugangspunkt zu verkabeln. Dies reduziert jedoch gleichzeitig den Backhaul-Link-Durchsatz für Kunden, die mit Mesh-Drahtlosnetzwerk-Zugangspunkten verbunden sind, und am Ende ist es genauso. Darüber hinaus ist am entfernten Ende weiterhin eine Stromversorgung erforderlich. Bushaltestellen haben beispielsweise bereits eine Stromversorgung, und die Verwaltung der Hotspot-Bedienfelder benötigt kaum Bandbreite. Zugangspunkte an Bushaltestellen versorgen Clients nicht mit Wi-Fi, sondern verfügen über einen eigenen RJ-45-Port, der aktiviert und konfiguriert werden kann, um das für den Hotspot erforderliche virtuelle LAN bereitzustellen.