Wi-Fi mesh sítě: Vše, co potřebujete vědět

Smíšená topologie zlepšuje pokrytí, propustnost a odstraňuje starosti z náročné konfigurace.

Mesh topologie pro malé sítě se objevila v roce 2015 s tím, že vyřeší problémy Wi-Fi díky zlepšení pokrytí, zrychlení sítě a odstranění zbytečných problémů. Také slibovala eliminovat tradiční nutnost rozmísťovat po domě nebo kanceláři strategicky umístěné přístupové body tak, aby se zamezilo slepým nebo pomalým místům.

Pět let po jejím prvním vzniku se tyto sliby, zdá se, naplnily. Mesh sítě se staly nejlepším způsobem, jak vytvořit novou bezdrátovou síť, která zahrnuje více než jednu samostatnou Wi-Fi bránu. Zároveň také mesh topologie dokáže nahradit dnes již zastaralé sítě WLAN.

Cena je ovšem pořád poněkud problematická. Potřebujete alespoň dva uzly, tedy síťová zařízení, abyste mesh síť vytvořili; častější (a lepší) jsou tři. Musíte tedy utratit přibližně dvakrát až pětkrát více než u starých Wi-Fi routerů a mostů, které nelze bezdrátově propojit nebo jsou v takovém režimu neefektivní.

Konvenční bezdrátový router nabídne jen omezené pokrytí, pokud k němu není možné připojit dodatečné Wi-Fi AP.

Stabilní přístup v jednom místě, bez nutnosti jakkoliv síť předělávat při každé změně, ale může být pro mnoho uživatelů dostatečným ospravedlněním vyšší ceny. Ostatně, ceny zmíněných zařízení stabilně klesají a jejich výkon se zlepšuje.

Je ale mesh topologie ve skutečnosti opravdu užitečná? Jaké jsou ideální podmínky, kdy se vyplatí si za takovou síť připlatit? A jakou variantu byste měli zvolit?

Co je bezdrátová mesh síť?

Koncept smíšených topologií se objevil už v osmdesátých letech během vojenských experimentů, u high-endového hardwaru se s tímto principem začalo pracovat v devadesátých letech. Kvůli vysoké ceně, komplexnosti, nedostatečnému množství kmitočtů rádiového spektra a dalším vlivům se ovšem mesh sítě nedostaly do praxe až do roku 2015.

V té době začala řada startupů a několik etablovaných společností nabízet drahé, ale efektivní „smíšené uzly“, což jsou síťová zařízení s bezdrátovými rádiovými moduly, v nichž je implementován software schopný konfigurovat je do prolínajících se sítí bez centrálního řízení.

Ve mesh sítích není klíčovou jednotkou přístupový bod či brána, ale samotný uzel. Ten obvykle obsahuje dva nebo tři separátní rádiové systémy, a firmware mu umožňuje komunikovat s blízkými dalšími uzly. Ty mezi sebou dále komunikují a vytváření kompletní síť, ačkoliv některé jejich části jsou mimo dosah ostatních.

Klientská zařízení, tedy obvykle Wi-Fi adaptéry v mobilech, tabletech, noteboocích, herních systémech, domácích spotřebičích, různých IoT zařízeních a podobně, se k těmto uzlům připojují zcela normálně; podobně jako kdyby šlo o klasické síťové brány nebo přístupové body s tradiční topologií.

Takříkajíc za oponou ale uzly rozhodují o nejlepší cestě přenosu každého paketu z prvního uzlu, který informaci získá, až do uzlu, který je nejblíže konečnému cíli. Mobil a počítač na stejné síti by se tak mohly připojovat k různým uzlům, které si data na přímo přeposílají.

Klíčovou výhodou je, že uživatel nemusí nic z toho spravovat a zasahovat do procesu. Nepotřebuje vědět nic o tom, jak topologie funguje, protože uzly si v podstatě samy dynamicky a konstantně upravují parametry. Vždy dosahují optimálního výkonu a pokrytí.

Principem, který stojí za všemi bezdrátovými sítěmi, je „jak přenesu tento počet bitů za co nejmenší počet mikrosekund a budu moci vytížení síť přenechat někomu jinému?“, vysvětluje častý způsob uvažování Matthew Gast, původní ředitel komise IEEE 802.11, která stanovila standardy pro Wi-Fi.

Mesh sítě obecně fungují lépe než starší bezdrátové distribuční systémy WDS (Wireless Distribution Systém), které se standardizace nikdy nedočkaly.

V některých případech, připomíná Gast, by uzel mesh sítě mohl odeslat paket dat jen skrze jeden další uzel; u jiných by slabý signál a další faktory mohly vést k naplánování cesty paketu přes vícero uzlů, než dosáhne své cílové stanice.

Když se mesh topologie poprvé objevila, většina uzlů měla jen dvě rádia; jedno pro 2,4GHz pásmo a druhé pro 5GHz. Uzly musely najednou zvládnout připojení Wi-Fi klientů a příjem i odesílání dat, a to vše najednou.

Od té doby se však technologie výrazně zlepšila. Řada uzlů nyní disponuje třemi rádii; dvoupásmovou současně běžící 2,4/5GHz sítí pro lokální připojení Wi-Fi klientů a 5GHz rádiem vyhrazené pouze pro propojení s dalšími uzly. To dramaticky zvyšuje celkovou propustnost sítě na vytížených sítích tím, že odděluje komunikaci AP s koncovými zařízeními a výměnu dat mezi uzly.

Cílem je zajistit, aby pro reálný přenos dat zůstala co nejvyšší míra propustnosti. Streamování 4K videa nebo rychlé připojení k internetovým multiplayerovým hrám, kupříkladu, v porovnání s pouhým přesunem dat po síti.

Pokud uzel spadne nebo se odstraní – například jej někdo shodí z poličky (což se stává) – síť nespadne. Proč by měla? Uzlů je vícero, a dokud zbývají alespoň dva uzly, které jsou spolu schopné komunikovat, bude smíšená síť bez problému fungovat dál.

Pro nastavení prvního uzlu uživatelé spoléhají na smartphone; po přidání dalšího uzlu se smíšené sítě automaticky samy přenastavují, což platí pro každý další přidaný uzel.

Protože se nemusíte zabývat ethernetovými porty a jejich konfigurací, je nasazení takového systému jendoduché a zabere jen velmi málo času. Snadné je i výslednou síť spravovat – Wi-Fi dokážou být noční můrou techniků, ale u smíšené topologie tomu tak standardně nebývá.

Problém nastává snad jen v případě, že třeba přesouváte po místnosti velké kusy nábytku nebo najednou připojíte hodně různých počítačů. Potom se ale potížím nevyhnete u žádné bezdrátové sítě.

Smíšené sítě také nabízí pomoc s tím, kam položit další uzly tak, aby byly co nejefektivnější. Některé na to vyžadují software na chytrý mobil, jiné mají indikátory přímo na zařízeních.

A co standardizace

Wi-Fi sama o sobě je i nadále standardizovaná, jednotlivá zařízení od různých výrobců bývají spolehlivě kompatibilní. U mesh sítí tomu tak není ani zdaleka – v podstatě žádné dva systémy mesh sítí různých dodavatelů spolu vzájemně nefungují.

Jeden z prvních mesh protokolů, 802.11h, se ukázal jako nedostatečný, navíc ho zcela ignorovala naprostá většina společností. Raději hledaly konkurenční výhody a lepší výsledky – a také vyšší ceny.

Wi-Fi Alliance vytvořila v roce 2018 koncept Wi-Fi EasyMesh, který se stal pro výrobce sjednocujícím bodem a většina z nich už členem skupiny je. Jenže ani letos, v roce 2020, však zatím nevznikl žádný standard, který stojí v jádru celého snažení.

Vzhledem k probíhající pandemii je nepravděpodobné, že se v rámci EasyMesh letos dočkáme dalšího vývoje. A jiné možné standardy na trhu v podstatě nejsou.

Výsledkem je, že pokud se rozhodnete pro systém mesh sítě, musíte do toho jít naplno – jen tak změnit výrobce je velmi, velmi drahé. Pokud se rozhodnete rozšířit svou síť a původní řešení se vám už tolik nepozdává, tak máte zkrátka smůla. U standardní Wi-Fi tento problém nenastává.

Dalším důsledkem nulových standardů je také problém v případě krachu výrobce. Pokud jeden z výrobců přestane vytvářet nový hardware nebo přímo ukončí působení, jak to budete moct řešit?

V podstatě nijak – kromě kompletního předělání nové sítě přechodem na jiného výrobce. V současnosti je ale pravděpodobné, že většina výrobců nového vybavení ještě řadu let vydrží, hlavně kvůli relativně vysoké míře investic i od velkých výrobců v oboru.

Je mesh topologie to pravé pro vás?

Mesh sítě poprvé spatřily světlo světa ve startupových společnostech (jako většina nových technologií) a okamžitě se jaly ukousnout si velký podíl z koláče sítí pro domácnosti a malé kanceláře, které požadovaly silné pokrytí a jednoduchost.

Jako s většinou trendů v elektronice však část startupů selhala a řadu dalších odkoupily velké a zavedené internetové společnosti.

Časem vstoupily na scénu další hardwarové společnosti a rozhodly se vylepšovat své produkty současnou generací mesh sítí. Smíšená topologie se nad samostatnou tradiční Wi-Fi sítí vyplatí v případě, že:

• Máte slabé pokrytí, slabou propustnost, seká se vám stream videa nebo chcete kterýkoliv z těchto tří faktorů zlepšit.
• V domácnosti nebo v kanceláři nemáte ethernetovou pevnou síť. Ethernet umožňuje jednoduchou výstavbu bezdrátové sítě s využitím jediné Wi-Fi brány a levnějších ethernetových extenderů.
• Chcete mít možnost v budoucnu zlepšit výkon sítě připojením dalších zařízení bez větších starostí ohledně umístění hardwaru a jeho konfigurací.
• Chcete automatickou instalaci firmwarových aktualizací (to je u běžných routerů obvykle poměrně obtížné).
• Nikdy nechcete konfigurovat svou síť pomocí webového administrátorského rozhraní.
• Nechcete celkově moc přemýšlet nad tím, jak vaše Wi-Fi síť běží nebo jak funguje.

Jakýkoliv systém bezdrátové mesh sítě z posledních pár let dokáže splnit většinu těchto bodů, doporučujeme však raději nakoupit nejnovější systémy, v nichž má každý uzel hned tři rádia – dva pro přístup Wi-Fi klienta a jeden pro komunikaci mezi uzly, jak už jsme zmiňovali výše.

Některé uzly mají další bonusy, jako je zabudovaný gigabitový ethernetový switch, USB port či hub pro připojení tiskáren nebo pevných disků a případně i ethernetový port pro připojení dalších uzlů, které mohou být příliš daleko na bezdrátové propojení. Pokud tyto prvky ale nepotřebujete, můžete něco málo ušetřit.

Mesh sítě už nejsou budoucností, která přijde, ale plně realizovatelnou současností, která zjednodušuje využívání kvalitních, rychlých a vysoce stabilních Wi-Fi sítí.

Glenn Fleishman