Mesh
Die meisten WLAN-Hotspots in Coffeeshops und anderen Standorten verfügen über eine Hub- und Spoke-Konfiguration. Ein Funkgerät (der Hub) sendet und empfängt Daten für mehrere Benutzer (die Speichen). Der WLAN-Router verfügt über eine physische Verbindung zum Internet – ein Kabel – und überträgt Daten von mehreren Benutzern über dieses Kabel.
Das Hinzufügen eines WLAN-Routers zu einer vorhandenen Kabelverbindung ist eine einfache und bequeme Möglichkeit, drahtlosen Zugriff in kleinem Maßstab bereitzustellen. WLAN-Router sind relativ preiswert. In den meisten Fällen können Benutzer aus verschiedenen Anmelde- und Verschlüsselungsoptionen auswählen, die eine Sicherheitsebene bieten.
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Aber wenn ein WLAN-Router ausfällt, gibt es nicht immer einen anderen Router in der Nähe, um die Lücke zu schließen. Und in großem Maßstab, wie in einer ganzen Stadt, ist die Verwendung eines physischen Kabels, um jeden drahtlosen Router mit dem Internet zu verbinden, teuer.
Aus diesem Grund verwenden die meisten kommunalen drahtlosen Netzwerke ein Mesh anstelle von Hub und Spoke. Ein Mesh ist eine Reihe von Funksendern. Jeder Sender kann mit mindestens zwei anderen kommunizieren. Sie erzeugen eine Wolke von Funksignalen durch die Stadt. Signale reisen von Router zu Router durch diese Wolke.
In einigen Netzwerken springen Signale von einem Empfänger zum anderen, bis sie einen Knoten erreichen, der eine Kabelverbindung zum Internet hat. Andere Netzwerke verwenden Backhaul-Knoten. Diese Knoten tun genau das, was ihr Name schon sagt – sie sammeln alle Daten von vielen Sendern und schleppen sie zurück ins Internet, indem Sie sie an einen Router mit einer Kabelverbindung senden. Backhaul-Knoten sind normalerweise Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Mehrpunkt-Knoten. Sie können entweder einen Punkt mit genau einem anderen verbinden oder einen Punkt mit mehreren Punkten.
Wenn Sie Ihren Laptop verwenden, um in einem Mesh-Netzwerk eine Verbindung zum Internet herzustellen, passiert Folgendes:
- Ihr Computer erkennt das Netzwerk in der Nähe, und Sie melden sich an.
- Das Protokoll, das das Mesh steuert, bestimmt den besten Pfad für Ihre Daten. Es plant die Route, die die wenigsten Sprünge macht, bevor eine Kabelverbindung oder ein Backhaul-Knoten erreicht wird.
- Ihre Daten folgen dem Pfad, den das Protokoll festlegt. Wenn Ihre Daten einen Knoten mit einer Kabelverbindung erreichen, werden sie über das Internet übertragen, bis sie ihr endgültiges Ziel erreichen.
Wenn Sie in einer Stadt mit öffentlichem Zugang unterwegs sind, können Sie dies wahrscheinlich ohne zusätzliche Ausrüstung tun. Wenn Sie jedoch versuchen, von zu Hause aus auf das Netzwerk zuzugreifen, benötigen Sie möglicherweise ein stärkeres Radio und möglicherweise eine Richtantenne. Obwohl die Signale aus dem Stadtnetz stark genug sind, um es in Ihr Zuhause zu schaffen, ist das Signal von Ihrem Computer möglicherweise nicht stark genug, um es wieder auszumachen. Die meisten Dienstanbieter berücksichtigen dies und stellen die notwendige Ausrüstung kostenlos oder gegen Gebühr zur Verfügung, ähnlich wie bei DSL- oder Kabelmodems.
Dieses System hat mehrere Vorteile gegenüber den Naben und Speichen gewöhnlicher Hot Spots. Erstens, da es weniger Drähte gibt, ist es weniger teuer. Wenn einige Knoten ausfallen, können andere im Netz dies kompensieren. Es ist nicht nur weitaus günstiger als das Verlegen von Hochgeschwindigkeitskabeln zu jedem Ort in einer Stadt, sondern auch viel schneller zu bauen.
Wenn eine Stadt beschließt, ein drahtloses Netzwerk aufzubauen, gibt sie in der Regel eine Angebotsanfrage (Request for Proposal, RFP) aus. Ein RFP ist einfach eine Informationsanfrage von Unternehmen, die am Aufbau des Netzwerks interessiert sind. Während eine Stadt theoretisch ihr eigenes Netzwerk aufbauen könnte, delegieren die meisten diesen Teil des Prozesses an ein Unternehmen, das Erfahrung in der Internet- und Netzwerktechnologie hat.
Interessierte Unternehmen antworten auf die Ausschreibung mit einem Vorschlag, der einen Plan für den Aufbau und die Wartung des Netzwerks beschreibt. Der Vorschlag umfasst alles von der Anzahl und Art der Radios bis zu den endgültigen Kosten. Die physische Struktur des Netzwerks muss die Größe und das Layout der Stadt, die Baumbedeckung, die Landschaft und andere Faktoren berücksichtigen. Der Vorschlag beinhaltet auch, wer am Ende das Netzwerk besitzt, betreibt und unterhält – die Stadt oder das Unternehmen.
In einigen der frühesten vorgeschlagenen Netzwerke besaßen und kontrollierten die Städte selbst die Netzwerke. Unternehmen wie ISPs und Telekommunikationsunternehmen widersprachen diesen Plänen. Sie argumentierten, dass der Wettbewerb zwischen Kommunen und Privatwirtschaft unfair oder sogar illegal sei.
Heute folgen viele bestehende und vorgeschlagene Netzwerke einem der folgenden vier Modelle:
- Die Stadt besitzt das Netzwerk, das nur für die Stadt bestimmt ist
- Die Stadt besitzt das Netzwerk, das für die Stadt oder die Öffentlichkeit bestimmt ist
- Die Stadt besitzt das Netzwerk, und ISPs vermieten den Zugriff darauf und geben diesen Zugriff an die Öffentlichkeit weiter
- Ein Dienstanbieter besitzt und betreibt das Netzwerk und bietet der Stadt, der Öffentlichkeit und
Die Stadt prüft alle Ausschreibungen und entscheidet dann, welcher Vorschlag angenommen werden soll. EarthLink wurde beispielsweise ausgewählt, um Netzwerke in Anaheim, Kalifornien, und Philadelphia, Pennsylvania, aufzubauen, und ist Finalist in mehreren anderen Städten. EarthLink arbeitet auch mit Google zusammen, um ein drahtloses Netzwerk in San Francisco aufzubauen.
Wie das Netzwerk genau aussieht, hängt von einigen Faktoren ab. Die erste ist genau das, was eine Stadt mit dem Netzwerk zu tun hofft. Eine stadtweite Abdeckung, die allen offen steht, kann sich stark von einem öffentlichen Sicherheitsnetzwerk unterscheiden, das nur Polizisten und Feuerwehrleuten offen steht. (Siehe „Drahtlose Anwendungen“ und „Öffentliche Sicherheit“, um mehr darüber zu erfahren, was diese Netzwerke können.)
Die Vorschläge verschiedener Unternehmen können je nach verwendeter Hardware und Protokollen ebenfalls stark variieren. Die Projekte von EarthLink kombinieren Mesh- und Punkt-zu-Mehrpunkt-Netzwerke. Die meisten seiner Vorschläge beinhalten Funksender an Lichtmasten in der ganzen Stadt, die die Wolke der drahtlosen Signale erzeugen. Funkantennen an hohen Gebäuden oder Türmen kommunizieren auch mit kleineren Antennen, die in der gesamten Cloud platziert sind. Diese Punkt-zu-Mehrpunkt-Antennen stellen den Backhaul bereit und transportieren die Daten von der Cloud zum kabelgebundenen Internet.
Fast immer, wenn eine Stadt eine Entscheidung darüber getroffen hat, wer das Netzwerk aufbauen, betreiben und warten wird, ist der letzte Schritt ein Pilotprogramm. Ein Pilotprogramm ist wie eine Vorschau oder ein Testlauf einer kleineren Version des Netzwerks. Es ist in der Regel ein Bruchteil der Größe des endgültigen Projekts, und es lässt die Stadt sicherstellen, dass das Netzwerk für sie richtig ist.
Schauen wir uns an, was eine Stadt mit einem drahtlosen Netzwerk machen kann, sobald es in Betrieb ist.
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