Sieć przez pączkowanie

Sieci dynamicznie zmieniające swoją architekturę w nieodległej przyszłości zastąpią sztywne architektury punkt-wielopunkt.

Sieci dynamicznie zmieniające swoją architekturę w nieodległej przyszłości zastąpią sztywne architektury punkt-wielopunkt.

Istniejące architektury sieciowe typu punkt-punkt i punkt-wielopunkt będą w najbliższych latach stopniowo zastępowane sieciami dynamicznie zmieniającymi swoją architekturę, w których każde urządzenie jest nie tylko klientem sieci, ale także jej węzłem. Koncepcje określane mianem mesh networks, multi-hop networks czy też ad hoc networks (biorąc pod uwagę ich adaptacyjną naturę, można je określić jako sieci dynamiczne) znane są od dawna, lecz głównie jako rozwiązania teoretyczne. Dopiero ostatnio, wraz z rozwojem technologii do bezprzewodowej transmisji danych, pojawiły się szanse na ich urzeczywistnienie.

Na rynku ukazały się już pierwsze produkty opracowane przez małe, niezależne firmy, w większości nastawionych na obsługę rynku użytkowników indywidualnych i małych firm. Są też propozycje adresowane do korporacji i operatorów. Do boju o nowy, potencjalnie bardzo duży rynek przygotowują się już najwięksi gracze na rynku rozwiązań sieciowych, z Intelem na czele. Do rozwiązania pozostało jednak wiele kwestii technicznych, biznesowych i prawnych.

Internet daje przykład

Podwaliny pod rodzące się właśnie sieci dynamiczne położył Internet. Dzięki dynamicznym protokołom routingu każdy węzeł sieci może nawiązywać łączność z każdym pozostałym. Jeżeli nie ma z nim łączności bezpośredniej, korzysta z pośrednictwa tych, które ją umożliwiają. Łączność można uzyskać poprzez wiele niezależnych ścieżek, co podnosi niezawodność, a także zwiększa łączną pojemność sieci.

Przeniesienie koncepcji sprawdzającej się w sieciach szkieletowych do sieci dostępowych jest już faktem. Od dłuższego czasu operatorzy i ich najwięksi klienci stosują rozwiązania w rodzaju Cisco BGP (Border Gateway Protocol). Utrzymanie takiej infrastruktury jest jednak trudne i kosztowne, dlatego protokoły dynamicznego routingu nie znalazły uznania w sieciach lokalnych. Na razie. Popularyzacja radiowych technologii transmisji danych stworzyła bowiem nowe potrzeby.

Przeznaczone dla sieci lokalnych technologie 802.11a/b/g, jakkolwiek wygodne, działają w tradycyjnym trybie punkt-wielopunkt i to jest przyczyna ich zasadniczych wad. Najważniejsze z nich to: niewielki zasięg, znaczący spadek prędkości transmisji wraz ze zwiększaniem odległości między nadajnikiem a odbiornikiem, mała tzw. pojemność przestrzenna, mierzona liczbą możliwych do przesłania bitów na 1 Hz wykorzystywanego pasma na 1 m2 zasięgu oraz zaskakująco niewielka pojemność logiczna, wyrażona liczbą możliwych do zestawienia równoległych kanałów.

Wprowadzenie dynamicznego routingu pomiędzy urządzeniami działającymi w sieci radiowej - nie tylko między punktami dostępowymi, ale również kartami Wi-Fi montowanymi w komputerach - mogłoby rozwiązać jednocześnie większość tych problemów.

Przekształcenie odbiorników w routery zasadniczo powiększa zasięg sieci. Każde nowe urządzenie staje się bramką dostępową dla kolejnych - w tym również tych, które same nie działają w trybie mesh. Rezygnacja z architektury "jeden do wielu" na rzecz "wiele do wielu" zmniejsza średnie odległości pomiędzy węzłami. W rezultacie komunikujące się strony mogą wykorzystywać bardziej zaawansowane algorytmy kodujące, co przekłada się na większe przepustowości (zwiększanie odległości zwiększa liczbę błędów i wymusza stosowanie algorytmów prostszych, mniej wydajnych pod względem pasma, ale bardziej odpornych na zakłócenia).

Zmniejszenie odległości między węzłami pozwala też zmniejszyć moc sygnału, co z kolei obniża ryzyko interferencji między urządzeniami nadającymi jednocześnie w tym samym paśmie. W ten sposób zwiększa się pojemność przestrzenna sieci. Dzięki temu w tej samej przestrzeni można "zmieścić" większą liczbę urządzeń. Więcej urządzeń i większe przepustowości pomiędzy nimi rekompensują użytkownikowi - często z nawiązką - narzut wynikający z obsługiwania sesji innych użytkowników.

Dynamiczna awangarda

Pionierem przecierającym szlaki sieci dynamicznych było oczywiście wojsko. Mniej więcej dziesięć lat temu Pentagon rozpoczął pracę nad technologią umożliwiającą komunikację pomiędzy żołnierzami na polu walki bez konieczności kontaktowania się z "centralą". Rozwiązanie to było ponoć wykorzystywane przez komandosów w ubiegłorocznej interwencji w Afganistanie oraz podczas niedawnej wojny w Iraku.

Producent systemu - ITT Industries - wydzielił niedawno spółkę o nazwie MeshNetworks, której zadaniem jest wypromowanie cywilnej wersji tej technologii. MeshNetworks oferuje rozwiązania dla sieci dynamicznych w formie dedykowanego sprzętu: kart w standardzie PCMCIA typu II do montowania w komputerach PC oraz stacje dostępowe. Jak na nową technologię, urządzenia MeshNetworks są dość zaawansowane - zawierają m.in. sprzętowy firewall, uniemożliwiający lokalnemu użytkownikowi podsłuchiwanie sesji innych użytkowników. Są też rozwiązania programowe, np. przesyłanie tą samą ścieżką tylko co drugiego lub co trzeciego pakietu, co dodatkowo utrudnia podsłuch. MeshNetworks adresuje swoją ofertę głównie do operatorów - firma dołącza do proponowanych rozwiązań oprogramowanie do zarządzania siecią i usługami, np. QoS dla transmisji głosu i wideo.