IEEE 802.11s / Wireless Mesh Network
IEEE 802.11s ist ein Standard für ein WLAN Mesh Network in dem WLAN-fähige Geräte als Relaisstationen bis zum nächstgelegenen Access Point dienen. Mesh-Network-fähige Endgeräte verbessern die Übertragungsrate und die Netzabdeckung der bestehenden Access-Point-Infrastruktur. Zumindest theoretisch kann ein Mesh-WLAN einen allgegenwärtigen WLAN-Zugang möglich machen. Dazu ist nur ein einziger Access Point nötig, der eine Verbindung ins Internet haben muss.
Es gibt zwar schon im Basisstandard 802.11 das Wireless Distribution System (WDS), doch das lässt viele Fragen offen und funktioniert häufig nur mit den Geräten eines Chipsatz- oder Geräte-Herstellers. Mit IEEE 802.11s wird die drahtlose Vernetzung großer Flächen mit WLAN einfacher.
Der OLPC-Laptop (One Laptop per Child) ist die erste Implementierung von IEEE 802.11s für Mesh-Networking im großen Stil.
Merkmale von IEEE 802.11s
- dynamisches Routing auf MAC-Ebene
- Änderungen am Kanalzugriff
- Ergänzungen zum Sicherheitskonzept
Grundlagen: Wireless Mesh Networks (WMN)
In einem normalen WLAN kommunizieren die WLAN-Clients immer nur mit dem Access Point. In Wireless Mesh Networks sind die WLAN-Stationen untereinander vermascht. Mesh Networks agieren als Multi-Point-Netzwerke in denen die WLAN-fähigen Geräte im Ad-hoc-Modus als Relaisstationen bis zum nächstgelegenen Access Point dienen. Dabei verbessern Mesh-Network-fähige Endgeräte die Reichweite des Access Points. Als Mesh-Points dienen Handys, PDAs und Notebooks.
In einem Mesh-WLAN bildet jeder Mesh-Point eine eigene Funkzelle. Während sich bei normalen WLANs die Funkzellen nur selten berühren, ist das bei Mesh-WLAN Absicht. Hier liegen die Mesh-WLANs in gegenseitiger Reichweite. Andernfalls würden sie kein Netzwerk bilden. Allerdings ist ohne Änderung am Zugriffsprotokoll keine brauchbare Performance möglich. Der Grund: Benachbarte Mesh-Points teilen sich einen gemeinsamen Funkkanal. Innerhalb des gemeinsamen Funkkanals kann immer nur ein Gerät senden. Jedes empfangene Paket muss zwischengespeichert werden, bevor es weitergesendet werden kann. Hier erkennt man auch das eigentliche Problem von Mesh-WLANs. Die Störungen nehmen zu und das Zugriffsverfahren gerät an seine Grenzen.
Mesh Netzworks auf Basis von IEEE 802.11s
Herkömmliche Mesh-Verfahren für WLANs routen die Datenpakete auf IP-Ebene. Ein IP-Routing-Algorithmus, der einem WLAN übergestülpt ist, stößt sehr schnell an Performance-Grenzen. IEEE 802.11s verschiebt das Routing auf die MAC-Ebene. Das bedeutet, Mesh-WLANs mit IEEE 802.11s sind für Schicht-3-Protokolle wie IP transparent.
Um das Zwischenspeichern zu vermeiden, nutzt IEEE 802.11s EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) für den Kanalzugriff. EDCA ist Bestandteil von IEEE 802.11e.
Um den Kanalzugriff noch effektiver zu gestalten, besitzen die meisten 802.11s-fähigen Basisstationen zwei Funkmodule. So ist es möglich, dass Client- und Mesh-Network-Verkehr in unterschiedlichen Kanälen übertragen werden.
Besser ist MDA (Mesh Deterministic Access). Das ist ein Medienzugriffsverfahren, dass ähnlich wie das Distributed Reservation Protocol von WiMedia arbeitet. MDA ist aber nur als Option vorgesehen.
Verschlüsselung
WLANs nutzen WPA2 nur Absicherung des Netzwerks und der Datenübertragung. Bei Mesh-WLANs fehlt jedoch die übliche Hierarchie aus Authenticator (Beglaubiger) und Supplicant (Antragsteller). Deshalb müssen die Mesh-Points sich gegenseitig authentifizieren. Das bedeutet, sie durchlaufen die Prozedur einmal in jeder Rolle. Zur Authentifizierung kann ein zentraler Radius-Server (IEEE 802.1x) dienen oder ein Passwort (Pre-shared Key, PSK) verwendet werden.
Weitere verwandte Themen:
- WLAN-Topologie
- WDS - Wireless Distribution System
- WLAN-Roaming
- IEEE 802.11e / WLAN mit Quality of Service
- IEEE 802.11z / Direct Link Setup (DLS)
- IEEE 802.11i / WPA und WPA2