Tech mesh что это
ТОП-5 Лучших Mesh WiFi Систем Роутеров — Рейтинг на 2022 Год
Несмотря на то, что технологии уже несколько лет, до сих пор большинство пользователей WiFi роутеров слабо себе представляют о том, что такое mesh система. А ведь с их помощью можно без серьёзных затрат существенно расширить зону приёма беспроводной сети. Сегодня хочу сделать подборку ТОП лучших систем мэш Роутеров на 2022 год и убедить хотя бы попробовать ими воспользоваться, чтобы оценить все преимущества их использования в большой квартире, частном доме или офисе.
Как выбрать mesh систему?
В данной статье я не буду говорить о таких банальных параметрах, как качество железа и возможность выдерживать серьёзные нагрузки, на которые стоит ориентироваться при покупке любого роутера.
Также стоит забыть про выбор диапазона частот. Поскольку mesh системы — это комплекты из продвинутых устройств, на сегодняшний день вы не найдёте моделей без поддержки 5 ГГц.
Поэтому главным критерием при выборе является количество модулей, идущих в базе. А также сколько дополнительных точек доступа можно подключить к mesh системе.
Допустим, вы хотите расширить зону действия беспроводного сигнала роутера в большой квартире. Для этого будет достаточно набора из 2 компонентов.
Но если вы решите перенести свою wifi систему в загородный дом, то их уже может не хватить. Тогда было бы оптимально, чтобы к уже существующим модулям можно было присоединить один-два дополнительных, которые без сложных настроек смогли соединиться с уже существующими.
Сейчас на рынке представлены 3 основных типа мэш систем:
Еще одним фактором при выборе мэш системы является наличие для нее мобильного приложения или веб-версии панели управления. Мне попадались разные модели, в которых у одних не было поддержки удаленного управления со смартфона, а настройка производилась либо кнопкой WPS, либо через браузер как обычный роутер. У других наоборот, была программа под Android или iOS, но не было веб-версии. В идеале, хотелось бы иметь и то, и другое.
Концепция независимой инфраструктуры для IIoT системы на основе mesh cети
Меня зовут Алексей Бабушкин. Я СЕО независимого дизайн хауса электроники Hi-tech nation. Мы занимаемся контрактной разработкой продуктов в области интернета вещей. В свободное от работы время пилим свои решения с использованием беспроводной передачи данных и тестируем продуктовые гипотезы. Так родилась концепция независимой инфраструктуры для IIoT систем на основе mesh сети, которой я хочу с вами поделиться.
Начнём с теории
Промышленный Интернет вещей (IIoT) – это система объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним производственных объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными, с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. При этом основной ценностью от внедрения IIoT является достижение максимальной результативности и экономичности производства за счет оптимизации его стоимости.
Типовая архитектура таких систем состоит из следующих 3-х уровней:
— оконечные периферийные устройства (датчики, контроллеры, исполнительные устройства и пр.). Этот уровень отвечает за сбор информации с устройств и за приведение её к стандартному виду, фильтрацию и локальное хранение;
— сетевые шлюзы (роутеры, gateway станции и пр.). Они создают инфраструктуру для управления и обмена данными между устройствами посредством проводных или беспроводных протоколов (RS-485, Modbus, CAN, BLE, Wi-Fi, ZigBee, LoRa, и пр.). На этом уровне происходит предварительная обработка информации, выстраивается коммуникация с верхнем уровнем и предоставляется возможность настройки и управления через веб-приложения;
— серверные решения (как правило в виде облачных платформ). Они обеспечивают удаленный доступ к системе и отвечают за более глубокий анализ собранных данных с использованием методов машинного обучения и за хранение больших объемов информации.
Теперь немного глубже
На старте формирования нашей концепции мы решили проанализировать все три уровня и выделить их слабые стороны.
На первом уровне главной головной болью является вопрос нахождения баланса между вычислительными возможностями оконечных устройств, их роли в работе всей системы и энергопотреблением. Современные сложные IIoT системы требуют большей автономности работы (в отрыве от сервера), быстрой реакции на команды (в части исполнительных устройств), дополнительной обработки информации, принятия решений на местах и простоты установки и настройки (желательно по принципу «plug and play»). При этом никто не отменял запрос на более низкую цену из-за большого количества подключенных устройств.
Слабые стороны второго уровня связаны, в первую очередь, с набирающим обороты переходом на беспроводную передачу данных. Радиоэфир становится все более перегруженным, поскольку большинство нелицензированных беспроводных технологий основаны на частоте 2,4 ГГц. Вскоре это станет одним из самых ограниченных ресурсов. Также стоит отметить неблагоприятную среду, в условиях реально работающих промышленных объектов, в которой приходится функционировать IIoT (большое количество металлоконструкций, высокочастотные помехи от работы производственного оборудования, Wi-Fi сети и пр.). Все эти факторы в совокупности могут привести к снижению качества работы IIoT системы или даже к полной остановке её работы. Чтобы избежать проблем со связью в будущем, современные беспроводные решения должны уметь сосуществовать с другими беспроводными технологиями, поддерживать динамическую смену каналов и работать на других частотах, например, 433 или 868 МГц.
Что касается непосредственно сетевых шлюзов, то сегодня многие производители устанавливают в свое оборудование, например, в те же роутеры или gateway-станции, как можно более высокопроизводительное «железо». Делается это не для улучшения качество сигнала, а чтобы предоставить пользователю, дополнительный функционал управления, со сложными графическими интерфейсами, выводом статистики и т.д. В первую очередь они делают это для того, чтобы оправдать завышенную стоимость новинок. Во вторую — с целью улучшения пользовательского опыта при взаимодействии с продуктом. Понятно, что подобные действия продиктованы бизнесом. Возникает вопрос: зачем такое удорожание конечному пользователю. Такой подход противоречит основному принципу концепции промышленного интернета вещей, который гласит: стоимость решения не должна превышать ценность, которую пользователь получает в результате внедрения. Соответственно в интересах пользователей себестоимость отдельных компонентов должна не увеличиваться, а наоборот снижаться, как и стоимость обслуживания.
Слабые стороны третьего уровня связаны в первую очередь с недостатками облачных решений. К таким можно отнести вопросы безопасности. Согласно исследованию Crowd Research, проведенному в 2019 году, около 90% специалистов по кибербезопасности обеспокоены безопасностью используемых облачных сервисов. В некоторых отраслях (например, оборонно-промышленный комплекс) службы безопасности на основе внутренних нормативных актов ограничивают передачу данных за периметр предприятия, что исключает возможность использования облачных решений в принципе. Ещё одним недостатком облачных сервисов считают большую степень зависимости от поставщиков услуг (так называемый «vendor lock-in»), которые помимо предоставления сервисов и инфраструктуры, потенциально получают неконтролируемое влияние на рынок и клиентов. Так же сюда можно отнести высокую стоимость предоставления подобного рода услуг.
В ходе нашего исследования мы предположили, а что если, из архитектуры можно исключить элементы второго и третьего уровня, а весь их функционал оставить на стороне первого уровня оконечных периферийных устройств.
Так исторически сложилось
Все периферийные устройства мы, как правило, разрабатываем на основе микроконтроллера ESP32 разработанного компанией Espressif Systems. На наш взгляд, сегодня это один из лучших вариантов с точки зрения цена/качество/производительность на рынке. За вполне приемлемую цену мы получаем два ядра, аппаратные блоки шифрования, интегрированные Wi-Fi и Bluetooth модули, практически все периферийные интерфейсы и встроенный сопроцессор, на котором, посредством программирования на Assembler, можно весьма эффективно решать различные фоновые задачи в режиме ультранизкого потребления. Пришлось, конечно, практически полностью переписать китайский SDK, но сейчас не об этом.
Беспроводную передачу данных мы решили строить на основе разработанной нашими инженерами mesh-cети. Q-mesh — это сетевой протокол, построенный поверх протоколов IEEE 802.11n, IEEE 802.11lr и Bluetooth, позволяющий объединять многочисленные устройства, распределенные по большой площади как внутри, так и снаружи помещения в единую беспроводную локальную сеть. Сеть работает на частотах 2.4 ГГц и 868 МГц или 433 МГц. Частота 2.4 ГГц используется как основная, а частота 868 МГц или 433 МГц — как дополнительная, для повышения надёжности, а также для маршрутизации между удаленными сегментами сети.
Наше решение отличается от аналогичных беспроводных решений тем, что не требует применения выделенной gateway станции. Любое из оконечных устройств, имеющих гарантированное питание, может полноценно взять на себя её функции. Выбор такого устройства происходит автоматически. Как правило, им становится то, у которого лучше условия обмена информацией. Например, самый низкий уровень помех, наибольшее число доступных устройств и т.д. Если устройство, выступающее в роли ведущего, по каким-либо причинам выходит из строя, то в течение нескольких секунд будет назначено другое. Замена происходит незаметно для пользователя.
Как мы храним данные
Все устройства оснащены достаточным объемом памяти, в которой постоянно накапливаются данные о работе устройства и, в некоторых случаях о состоянии внешней среды. Анализ этих данных позволяет не только эффективно использовать оборудование, но, также, в некоторой мере, прогнозировать поведение устройств и сети в целом, что обеспечивает постепенную автоматическую оптимизацию системы.
Дополнительная экономия сетевого трафика и памяти в наших устройствах достигается за счет того, что исключается повторное хранение и передача одинаковых данных. Например, при накоплении данных о температуре опрос датчика происходит периодически, но в массив данных его показания, вместе с меткой времени, попадают только в случае их отличия от предыдущих. Таким образом, если за сутки температура объекта не изменялась, то и в памяти хранится всего один отсчет.
В процессе работы такой системы может генерироваться значительный объем данных. Для их хранения, обработки и маршрутизации в системе предусмотрены сервера, построенные на микро сервисной архитектуре, которая позволяет распределять нагрузки. Это делает систему более устойчивой и надежной. Сервера обеспечивают передачу данных между удаленными ячейками mesh-сети, синхронизируют данные между собой и обновляют данные у пользователей в реальном времени. Устройства и пользователи подключаются к системе через веб-сокеты, что обеспечивает быстрый отклик устройств на команды и быстрое предоставление свежих данных пользователям.
Автономное питание
Все вычисления осуществляются внутри системы распределенным способом, в зависимости от источника питания. Что имеется в виду? Если одному из устройств с автономным питанием необходимо произвести сложные и энергозатратные вычисления, то система перенаправит эту задачу ближайшему устройству, имеющему постоянное сетевое питание. Такой подход обеспечивает приемлемый срок автономной работы для устройств с автономным питанием и ускоряет процесс принятия решения.
Элементы такой системы с автономным питанием рассчитаны на длительную работу без обслуживания. С целью экономии энергии эти устройства большую часть времени проводят в спящем режиме и, соответственно, не имеют постоянной доступности. Для эффективной работы с такими устройствами предусмотрена их виртуализация. Реализуется она следующим образом: на одном из ближайших, в смысле топологии и доступности, устройств, имеющем постоянное питание, создается виртуальная копия реального устройства и вся работа других устройств системы ведется уже с ним. Реальное же устройство по собственной инициативе общается со своим двойником и синхронизирует его состояние с реальным. Таким образом, например, пользователю нет необходимости ждать, когда проснется удаленный датчик, работающий по технологии NB-IoT, чтобы передать ему новые настройки. Он просто настраивает его цифрового двойника, и все настройки будут загружены по назначению во время очередного сеанса связи.
Ледовая арена «Химик». Управление освещением реализовано согласно нашей концепции
Передача данных
В отличие от традиционных сетей, например, Wi-Fi, Q-mesh поддерживает динамический выбор канала, основываясь на информации о загрузке каналов, интенсивности и спектре помех. Это способствует более устойчивой работе системы в условиях загруженного радиоэфира.
Нагрузка на различные участки системы может значительно меняться с течением времени. Это может вызывать заметные задержки в работе устройств. Для исключения, или, по крайней мере, для уменьшения вероятности таких перегрузок предлагается анализировать статистику по распределению трафика и реализовать предиктивную маршрутизацию. Таким образом, маршруты будут строиться с учетом ожидаемой нагрузки.
Скорость передачи данных в диапазоне 2.4 ГГц составляет от 0.25 до 112 Мбит/сек, а время задержки передачи от точки к точке от 5 до 50 миллисекунд. Скорость передачи данных в диапазоне 868 МГц составляет 1 Мбит/сек. Передача данных в диапазоне 433 МГц происходит на скорости 0.25 Мбит/сек.
Безопасность сети обеспечивается применением современных алгоритмов шифрования (AES с длиной ключа 192 или 256 бит) с использованием аппаратной поддержки. Трафик туннелируется между сервером и устройством или между парой устройств и шифруется отдельным ключом. Ключ генерируется из шума радиоэфира.
Управление и настройка
Вся система после включения настраивается автоматически, а в процессе работы перестраивается и подстраивается под внешнюю обстановку: расположение соседних устройств, уровень сигнала, загрузка радиоэфира. Процесс первоначальной настройки занимает от 3 до 60 секунд в зависимости от размера сети и заданной конфигурации. При выходе одного или нескольких устройств из строя перестроение системы происходит за время до 10 секунд.
Управление и настройка такой системы происходит через веб-интерфейс, который может раздавать любое из устройств системы выполняющего роль сетевого шлюза (gateway станции). Учитывая ограниченные вычислительные возможности периферийных устройств, поддержку веб-интерфейса они отдают в виде скрипта на сторону браузера смартфона, ПК или планшета, которые, располагают куда большей производительностью. Так как это происходит только в момент, когда пользователь взаимодействует с системой, то нагрузки на принимающую сторону не значительны. В свою очередь, для того, чтобы устройство проснулось и передало необходимые данные дальше, ему также не нужны большие вычислительные ресурсы. Поэтому мы можем использовать более дешевые и менее производительные микроконтроллеры, создавая для пользователя дополнительную ценность. В дополнение к этому, решения для браузеров легко интегрировать, так как они работают практически с любой ОС: Linux, Mac, Android и т.п. Таким образом, на том же ESP32 с 256 Кбайт оперативной памяти, мы можем запускать веб-приложения практически, любой сложности и с любой графикой, производить сложные вычисления на стороне веб-приложения с приемлемой скоростью отображения. Это возможно потому, что основная обработка происходит на стороне значительно более производительного оборудования и, поэтому, запас вычислительных ресурсов у нас практически безграничный.
Резюме
В сочетании с преимуществами децентрализации, разработанной нами mesh-сети, такой подход позволяет нам разворачивать локально закрытую и самодостаточную инфраструктуру для реализации концепции промышленного интернета вещей, используя только оконечные устройства. Такая инфраструктура может обходиться без участия внешнего сервера, предоставляя при этом все необходимые сервисы. Что в свою очередь позволяет выстроить независимую от инфраструктурных операторов систему, подконтрольную только конечному пользователю, сокращает издержки на обслуживание и повышает безопасность и сохранность данных.
Не смотря на то, что мы частично уже использовали подобный подход при реализации реальных проектов, к данной концепции мы все еще относимся как к гипотезе. Поэтому не стесняйтесь в комментариях, бросайте в нас камни, стучитесь в друзья и задавайте вопросы.
Прокачали домашний Wi-Fi с помощью топовой Mesh-системы. Пушка работает
Сколько гаджетов в вашем доме подключены к Wi-Fi? Задумайтесь на секунду, удивитесь.
Скорее всего, их больше десятка! Причём речь не только про смартфоны и ноутбуки, которых в некоторых семьях больше пяти.
Умные лампочки, роботы-пылесосы, игровые приставки, системы видеонаблюдения – всё это так или иначе постоянно хочет пролезть в интернет по «вайфаю» вашего роутера. Неудивительно, что домашний Wi-Fi задыхается.
Добавляем неправильную заводскую настройку каналов Wi-Fi и типичную для многоквартирных домов перегруженность радиоканалов – и получаем полный провал.
Решение этих проблем есть.
Это Mesh-системы, главный тренд рынка роутеров последних трёх лет. Сегодня у нас на руках не просто такая система, а настоящая ТОП-модель от TP-Link.
Про неё и расскажем далее: зачем покупать, как устанавливать, практическая польза и многое другое.
Почему интернет в квартирах ужасен
Нагрузка на домашние роутеры возросла в разы. Для обеспечения надежной связи всех устройств в доме мы начинаем искать все более сложные и громоздкие решения. Так за копеечными репитерами с AliExpress или капризными Powerline-адаптерами многие просто не замечают более крутые и функциональные mesh-маршрутизаторы.
Mesh-сеть – сеть ячеистого типа, в которой каждая рабочая станция может выступать коммутатором для остальных. Большое количество связей между всеми элементами такой сети обеспечивает высокую отказоустойчивость и большое количество маршрутов для трафика.
Отказ одного из маршрутизаторов не приведет к падению сети, нагрузка равномерно распределится между остальными.
Что умеет самая продвинутая Mesh-система от TP-link
Мы впервые знакомились с подобной системой, интересно было все: от комплекта поставки, до настройки и дальнейшей эксплуатации.
Большой размер полученной коробки с логотипом TP-link обусловлен наличием сразу трех гаджетов внутри. Три одинаковые “шайбы”, каждая из которых является равноценным элементом mesh-сети.
Дизайн минималистичный, но со своей изюминкой. Круглый модуль имеет заметную волну на верхней поверхности, которая невольно притягивает внимание к гаджету. Как итог – модули не обязательно прятать с глаз долой, можно оставить их на видном месте.
На верхней грани всего один индикатор, который показывает состояние сети. Устройство, в отличие от многих роутеров, не мигает, как новогодняя гирлянда.
На задней стороне помимо гнезда для подключения источника питания есть USB-порт для периферийных гаджетов, которые захотим расшарить по сети и пара сетевых RJ45-разъемов.
Для каждого устройства предусмотрен отельный блок питания. Есть кабель патч-корд, который нужен лишь в случае подключения к уже существующей сети.
Что такое Mesh-система и какой роутер для этого нужен
Главная фишка Mesh Wi-Fi в том, что каждый из модулей может выступать как основным роутером, так и ретранслятором. Получается, что передатчиков в квартире должно быть сразу несколько.
В большинстве случаев хватит и двух, но для надежности и работы других фишек лучше иметь три девайса.
Именно столько устройств находится в коробке с Deco M9 Plus. Три равноценных модуля. Такой набор либо встраивается в существующую сеть, либо позволяет организовать новую.
Mesh Wi-Fi система покрывает все помещение бесшовной сетью, и все гаджеты будут гибко переключаться между станциями при перемещении.
Так получится покрыть площадь до 600 кв.м. и обеспечить стабильную работу со 100 подключенными гаджетами. При необходимости, можно докупить дополнительные модули Mesh и расширить площадь покрытия.
Модули умеют автоматически перенаправлять сигнал при загрузке одного из узлов или выходе его из строя.
При развертывании mesh Wi-Fi создается не две, а целых три беспроводных сети: пара клиентских в диапазонах 2,4/5 ГГц и еще одну магистральную сеть 5 ГГц для соединения модулей между собой.
Первоначальная настройка
Для первоначальной настройки подключили интернет к одному из модулей и воткнули его в розетку. К нашему удивлению не пришлось искать дефолтный адрес сети и подключаться через веб-интерфейс.
Оказалось, достаточно установить фирменное приложение и подключиться к модулю по Bluetooth.
Мастер настройки понятный и предельно простой. Настройки интернета, имя Wi-Fi сети и пароль. Все, можно пользоваться!
Остальные модули подключаются еще быстрее. После подключения питания добавляем новый модуль в сеть и девайс обменивается всеми параметрами с первым.
Так настроить три точки получилось быстрее, чем настроить один роутер Xiaomi с AliExpress.
А дальше… дальше мы просто забыли о нашей новой mesh-системе. Заявленную провайдером скорость, разумеется, получили.
Обошли все самые удаленные уголки в помещении с запущенным 4К-роликом на YouTube, соединение ни разу не прервалось, а буферизация не сбросилась.
Пробовали перемещаться с ноутбуком во время загрузки файла, разговора по FaceTime и даже во время стрима. Никаких намеков на дисконект или обрыв соединения не заметили.
А еще Deco M9 можно превратить в хаб для умного дома
Интересной фишкой является поддержка протоколов связи Bluetooth 4.2 и ZigBee HA1.2. Это позволяет превратить Deco M9 в хаб для управления умным домом. Все умные девайсы могут напрямую подключаться к роутеру минуя специальные концентраторы.
Только представьте, что роутер может сам принимать управляющие сигналы со смартфона и передавать их на связанную по ZigBee или Bluetooth технику.
На данный момент напрямую к системе Deco подключаются почти все умные устройства из линейки TP-Link, гаджеты GE, Nest, Samsung, Securifi и Kwikset.
▪ умные лампы
▪ умные выключатели
▪ розетки
▪ датчики
▪ термостаты
▪ дверные замки
Со всеми поддерживаемыми устройствами умного дома можно ознакомиться на сайте производителя.
В дальнейшем ждем возможность подключения наших любимых гаджетов Xiaomi и Aqara.
В приложении имеется встроенный антивирус и блокировщик контента.
Первый не пропустит потенциальную угрозу в домашнюю сеть, а второй пригодится пользователям с детьми. Все загружаемые данные будут проверяться на соответствие установленным нормам и правилам.
У пользователей младшего возраста не получится загрузить контент для взрослых, опасные или вредоносные программы. Можно даже ограничить время нахождения детских устройств в сети.
Mesh-система TP-link – лучшая замена обычного роутера
Разработчикам из TP-Link удалось создать интересное и комплексное решение для современного дома или офиса. Пользователь получит стабильную бесшовную сеть в двух диапазонах, автоматическое перенаправление сигнала и беспрерывную передачу данных без разрывов.
Deco M9 объединяет в себе возможности хаба для связи с умной электроникой. Так не придется тратиться на дополнительные устройства, которые только увеличивают время передачи сигнала.
В виде бонуса выступают готовые решения для защиты и фильтрации данных. Это не корявые сторонние расширения для браузера или сервисы с подпиской, а дополнительные настройки в фирменном приложении для управления системой.
Вот так выглядит топовый комплект для доступа в сеть и связи всех умных гаджетов в доме.
Купить Deco M9 Plus от 30 590 руб.