Mesh Topology Capability in Wireless Personal Area Networks (WPANs)
adalah jaringan WPANs dengan topologi mesh. Dokumen ini mendefinisikan praktek yang disarankan untuk WPAN jerat. 1.1 Ruang Lingkup Ruang lingkup standar adalah untuk memberikan praktek yang disarankan untuk memberikan kerangka arsitektur memungkinkan
perangkat WPAN untuk mempromosikan topologi wireless mesh interoperable, stabil, dan terukur, dan, jika diperlukan, untuk memberikan teks amandemen standar WPAN saat ini
yang diperlukan untuk menerapkan praktek ini dianjurkan.
5.1 Gambaran umum dari praktek yang telah di uji
menghasilkan kinerja arsitektur yang rendah namun kini akan di coba untuk meningkatkan kinerja mesh, perangkat WPAN untuk mempromosikan topologi wireless mesh interoperable , stabil , dan scalable . Mesh topologi jaringan , seperti digambarkan pada Gambar 1 , memungkinkan perangkat dengan IEEE Std 802.15.4-20063 kompatibel MAC / PHY untuk memperluas cakupan jaringan tanpa
meningkatkan daya transmisi atau sensitivitas penerima . Keuntungan lain kunci dari jaringan mesh adalah keandalan ditingkatkan melalui redundansi rute . Topologi jaringan Mesh adalah salah satu dari dua topologi IEEE Std . 802.15.4-2006 dirancang untuk mendukung , seperti yang dijelaskan dalam 5.3 dari IEEE Std
802.15.4-2006 . Namun, tugas menetapkan dan mengimplementasikan fungsi jaringan mesh berada di luar ruang lingkup IEEE Std 802.15.4-2006 . Praktek ini
direkomendasikan menyediakan cara standar untuk melakukan jaringan mesh atas IEEE Std 802.15.4-2006 dalam tubuh IEEE standar. Fitur yang didukung untuk LR - WPAN meliputi berikut ini : ? unicast , multicast , dan broadcast forwarding data jala handal ? penghematan daya sinkron dan asynchronous untuk perangkat jala ? melacak fungsi rute ? portabilitas perangkat end End -to -end ke handalan dan keamanan tidak disediakan dalam sublayer mesh di versi ini praktek yang disarankan .
Aplikasi dari jaringan mesh WPAN tingkat rendah banyak digunakan, tidak hanya rumah industri pun menggunakan mesh, keamanan dan pemantauan lingkungan, kesadaran situasional dan aset tidak begitu terlindungi.
Mesh digunakan dalam kehidupan sehari hari mencangkup berbagai faktor berikut ini contohnya adalah sebagai berikut pelacakan , pembacaan meter otomatis ,
Sublayer ( SSK ) dari IEEE Std 802,2-1998 Logical Link Control ( LLC ) dan IEEE Std 802.15.4-2006 Media Access Control ( MAC ) Sublayer . Mesh Sublayer
menyediakan layanan ke lapisan berikutnya yang lebih tinggi melalui Mesh Layanan Access Point ( Mesh SAP ) . Untuk pelaksana untuk menambahkan fungsi jala ke tingkat rendah aplikasi WPAN yang ada dengan sedikit usaha , SAP Mesh dibuat hampir sama dengan SAP MCPS . Dalam bidang manajemen , entitas manajemen sublapisan mesh ( MHME ) berada antara entitas manajemen aplikasi ( AME ) dan MAC manajemen lapisan entitas ( MLME ) . MHME juga interface dengan sublayer jala pada tingkat yang sama . Sebagai referensi , entitas manajemen perangkat
5.2 Mesh deskripsi Layanan
mesh menyediakan dua jenis layanan, layanan data mesh dan layanan manajemen mesh, ke lapisan berikutnya yang lebih tinggi melalui dua jalur akses layanan yang sesuai, SAP mesh dan MHME SAP. Ada juga sebuah antarmuka internal antara sublayer mesh dan MHME memungkinkan MHME untuk memanfaatkan mesh sublayer layanan data. Di sisi lain, sublayer mesh juga mungkin perlu untuk mendapatkan informasi dari MHME melalui antarmuka internal untuk menyusun mesh data frame sublayer.
5.3 Mesh layanan data
Fungsi mesh sublapisan layanan data untuk mendukung transportasi data unit protokol aplikasi (APDUs) antara entitas aplikasi rekan yang berada di perangkat yang berbeda yang dapat beberapa hop dari satu sama lain. Seperti dijelaskan dalam 5.1, mesh primitif layanan data sangat mirip dengan SAP primitif MCPS. Pelaksana harus perhatikan perbedaan antara mereka. Tabel 1 mencantumkan primitif didukung oleh SAP mesh.
Table 1-Mesh primitives
MESH SAP primitives Request Confirm Indication
MESH-DATA 5.2.1.1 5.2.1.2 5.2.1.3
MESH PURGE 5.2.1.4 5.2.1.5
5.2.1.1 MESH-DATA.request
permintaan primitif transfer dari SPDU (SSK protokol data unit), dari entitas SSK lokal untuk satu atau lebih entitas rekan SSK. Hal ini sangat mirip dengan MCPS-DATA.request primitif pada lapisan MAC. Semantik dari MESH-DATA.request primitif adalah sebagai berikut:
The MESH - DATA.request primitif yang dihasilkan oleh entitas SSK lokal ketika SPDU harus dipindahkan ke entitas SSK, Pada penerimaan MESH - DATA.request primitif, sublayer mesh perangkat pertama melihat nilai bidang DstAddrMode . Jika nilai
menunjukkan 64-bit address diperpanjang digunakan ( 0x03 ) , data dapat dikirim ke negara tetangganya satu - hop saja. Oleh karena itu, sublayer mesh harus menyusun MCPS - DATA.request dan mengirimkannya ke lapisan MAC . Dalam hal ini, sublayer jala hanya melewati permintaan dari lapisan yang lebih tinggi tanpa memanggil fungsi sublayer mesh. b0 bidang TxOptions dari MCPS - DATA.request primitif harus mencerminkan nilai
AckTransmission , sudah diatur untuk satu ketika bidang AckTransmission disetel ke TRUE dan diatur ke nol ketika lapangan AckTransmission diatur ke FALSE. Fields b1 dan b2 dari TxOptions dari MCPS - DATA.request primitif harus selalu diatur ke nol . Sisa dari bidang pilihan transmisi , McstTransmission , BcstTransmission , dan ReliableBcst , diciptakan untuk menunjukkan kepada sublayer mesh mode transmisi data . Oleh karena itu mereka hanya berarti bagi sublayer mesh dan tidak boleh tercermin dalam MCPS - DATA.request primitif . Jika nilai bidang DstAddrMode menunjukkan 16 - bit address pendek digunakan ( 0x02 ) tujuan dapat berupa tetangga satu - hop atau perangkat multiple hop pergi. Oleh karena itu , perangkat harus terlebih dahulu menentukan apakah tujuan adalah salah satu dari negara tetangganya satu - hop dengan melihat DstAddr dan mencari alamat tujuan dalam daftar tetangganya seperti digambarkan dalam Tabel 46 . Jika ya, sublayer jala harus
menyusun MCPS - DATA.request dan mengirimkannya ke lapisan MAC seperti dijelaskan di atas . Jika tujuan adalah bukan tetangga satu - hop , sublayer jala harus menentukan hop berikutnya dalam jaringan mesh untuk rute pesan data ke tujuan akhir . Sublayer jala harus terlebih dahulu menyusun MHPDU untuk mengirimkan SPDU diterima dari SSK seperti yang dijelaskan dalam 5.3.2.1 . Sublayer jala maka harus mencari hop berikutnya ke arah tujuan menggunakan metode yang dijelaskan dalam 5.5.5 dan menyusun MCPS -
DATA.request dengan lapisan alamat tujuan MAC diatur ke alamat hop berikutnya . The MCPS - DATA.request primitif ini kemudian dikirim ke layer MAC . Karena MHSDU kini telah dibungkus oleh header mesh, muatan yang akan dikirim ke lapisan MAC akan menjadi MHPDU . The mhsduLength harus sama dengan atau kurang dari ( aMaxMACFrameSize - meshcMaxMeshHeaderLength ) , di mana meshcMaxMeshHeaderLength adalah konstanta mesh di Tabel 41 . Nilai-nilai di bidang lain selain yang dibahas di atas harus disimpan tidak berubah dan melewati ke lapisan MAC . Jika tujuan bukan sesama - hop , nilai-nilai semua bidang pilihan empat transmisi harus dicatat dalam bit yang sesuai bidang Mode Transmisi bidang Bingkai Kontrol di jala yang tersusun sublapisan data frame seperti yang
diilustrasikan pada Gambar 5 dan ditransmisikan ke hop berikutnya sehingga informasi mode transmisi dapat dilakukan sedangkan data disebarkan . Catatan nilai dari bidang pilihan transmisi hanya memiliki makna lokal . Misalnya, ketika AckTransmission disetel ke TRUE untuk menunjukkan transmisi diakui , itu hanya berarti lapisan MAC dari perangkat ini harus mengirimkan frame data menggunakan transmisi diakui dan tidak berarti end-to -end
sublayer jala akan mengeluarkan MESH - DATA.confirm primitif dengan status INVALID_PARAMETER .
5.2.1.2 MESH-DATA.confirm
laporan primitif hasil permintaan untuk mentransfer SPDU data (MHSDU) dari entitas SSK lokal untuk satu atau lebih entitas rekan SSK.
Table 3 —MESH-DATA.confirm parameters
Name Type Vaild range Description
mhsduHandle Integer 0x00-0xff The handle
asossiciated with the MHSDU being confirmed.
Status Enumeration SUCCES.
TRANSACTION_OVERFLOW TRANSACTION_EXPIRED CHANNEL_ACCES_FAILURE,
NO,ACK UNAVALIBLE_KEY, FRAME_TOO_LONG, INVAILED_PARAMETER
MESH-DATA.confirm primitif yang dihasilkan oleh sublayer mesh dalam menanggapi MESH-DATA.request primitif.menecek status apakah sukses, jika sukses maka
menunjukkan bahwa permintaan untuk mengirimkan berhasil, atau kode kesalahan dari TRANSACTION_OVERFLOW, TRANSACTION_EXPIRED,
CHANNEL_ACCESS_FAILURE, UNAVAILABLE_KEY, NO_ACK,
FRAME_TOO_LONG, atau INVALID_PARAMETER. Alasan untuk nilai Status ini sepenuhnya dijelaskan dalam 7.1.1.1.3 dari IEEE Std 802.15.4-2006.
5.2.1.3 MESH-PURGE.request
The MESH-PURGE.request primitif memungkinkan lapisan berikutnya yang lebih tinggi untuk membersihkan sebuah MHSDU dari antrian transaksi. Semantik dari MESH-PURGE.request primitif adalah sebagai berikut:
MESH-PURGE.request {
mhsduHandle }
Table 4—MESH-PURGE.request parameters
Name Type Vaild Range Description
mhsduHandle Integer 0x00-0xff The handle of
MHSDU to be purged from the transaction queue.
The MESH-PURGE.request primitif yang dihasilkan oleh lapisan berikutnya yang lebih tinggi setiap kali MHSDU harus dibersihkan dari antrian transaksi. Pada penerimaan MESH-PURGE.request primitif, sublayer mesh mencoba untuk menemukan transaksinya antrian MHSDU ditunjukkan oleh parameter mhsduHandle. Jika MHSDU cocok dengan pegangan yang diberikan ditemukan, MHSDU dibuang dari antrian transaksi, dan sublayer jala
5.2.1.5 MESH-PURGE.confirm
The MESH-PURGE.confirm primitif memungkinkan sublayer jala untuk memberitahukan lapisan berikutnya yang lebih tinggi dari keberhasilan permintaannya untuk membersihkan sebuah MHSDU dari antrian transaksi. Semantik dari MESH-PURGE.confirm primitif adalah sebagai berikut:
MESH-PURGE.confirm {
mhsduHandle, Status
}
Table 5 specifies the parameters for the MESH-PURGE.confirm primitive.
Name Type Vaild range Description
mhsduHandle Integer 0x00-0xff The handle of
MHSDU requested to be purged from the
transaction queue.
Status Enumeration SUCCES OR
INVAILD_HANDLE
The status of request to purge an MHSDU from the transaction
queue
MESH-PURGE.confirm primitif yang dihasilkan oleh sublayer jala dalam menanggapi MESH-PURGE.request primitif. The MESH-PURGE.confirm kembali primitif status apakah SUKSES, menunjukkan bahwa permintaan pembersihan berhasil, atau INVALID_HANDLE, menunjukkan adanya kesalahan. Alasan untuk nilai Status ini sepenuhnya dijelaskan dalam 7.1.1.4.3 dari IEEE Std 802.15.4-2006. Pada penerimaan MESH-PURGE.confirm primitif, lapisan berikutnya yang lebih tinggi diberitahu tentang hasil permintaannya untuk
5.2.1.6 Data service message sequence chart
Gambar 3 menggambarkan urutan pesan yang diperlukan untuk transfer data yang berhasil antara dua perangkat.
Mesh Data req
Mesh Confirm Data frame Data Frame
Indication Orginator
Next layr
Orginator Mesh
Intermedia Node Mesh
Recivient Mesh
5.2.1.7 Link state registration
Sebuah MPNC memulai proses pendaftaran link state dengan menciptakan perintah Permintaan Link State dan
penyiaran bingkai ke keturunannya . Transmisi lapangan Metode di header mesh frame ini harus ditetapkan sebagai siaran pohon untuk memastikan bahwa hanya anak-anak dari MC menerima dan memproses frame ini .
Tujuan TREEID dan tujuan Devid bidang dalam header mesh frame harus ditetapkan sebagai BcstID . Sumber TREEID dan sumber Devid subbidang frame harus ditetapkan sebagai identitas
MC .
Ketika MPNC di pohon menerima perintah Permintaan Link State dari induknya, MPNC menciptakan
Menghubungkan perintah Pendaftaran Negara dan mengirimkan frame ke induknya . Inisiator TREEID frame
harus ditetapkan sebagai identitas MPNC yang memulai proses pendaftaran negara link. Kemudian, MPNC
harus meneruskan perintah Permintaan Link State ke anak-anaknya , jika mereka ada . Informasi link state yang terkandung dalam perintah Pendaftaran Link State harus jenis tertentu
biaya link, sebagaimana didefinisikan dalam 6.5.3.5 . Setiap kali ada perubahan besar dalam link state nya setelah itu, MPNC harus
mengirim perintah pendaftaran negara link ke nenek moyangnya untuk memperbarui informasi link state nya .
Setelah MPNC menerima perintah pendaftaran negara link dari anak , ia harus mengidentifikasi inisiator
TREEID frame dan menyimpan informasi link state terlampir di link tabel biaya negara yang tidak didefinisikan dalam dokumen ini . Kemudian, MPNC harus meneruskan frame ke induknya . forwarding ini
Proses ini diulang sampai perintah Pendaftaran Link State sampai ke MPNC yang diprakarsai link
MPNC , kedalaman subtree dapat dibatasi menjadi nilai tertentu . Hal ini dilakukan dengan menetapkan bidang TTL di
header mesh Permintaan Command Link State ke nilai yang diinginkan ..
Berdasarkan tabel biaya link state , sebuah MPNC menghitung rute optimal antara sumber - tujuan
memasangkan pada subtree terdiri dari MPNCs keturunan , yaitu dengan menggunakan jalur terpendek perhitungan terkenal
Metode seperti Bellman - Ford atau algoritma Dijkstra . Untuk membatasi jumlah informasi link state
dikelola oleh masing-masing MPNC , kedalaman subtree dapat diatur ke nilai tertentu . Hasil perhitungan yang
5.2.1.8Mesh networking (topology)
adalah salah satu jenis jaringan dimana setiap node di jaringan tidak hanya menerima atau mengirim data miliknya, tapi juga berfungsi sebagai relay untuk node yang lain. Dengan kata lain, setiap node bekerjasama untuk membangun dan mengirimkan data di jaringan.
Keuntungan menggunakan mesh topologi, antara lain:
Kita dapat membangun jaringan yang reliable.
Biaya instalasi sangat murah.
Adaptif terhadap perubahan kondisi / topologi jaringan.
Cocok untuk keperluan Militer, Wilayah Rural / Perkampungan, Pegunungan.
5.2.1.9 Jaringan wifi Mesh
Wireless mesh networks awalnya di kembangkan untuk aplikasi militer yang memang mempunyai arsitektur mesh. Sepuluh tahun belakangan, ukuran, biaya dan daya dari radio sudah sedemikian murah, sehingga memungkinkan semakin banyak radio yang dapat bergabung sebagai node mesh. Tambahan radio dalam setiap node memungkinkan dia untuk mendukung banyak fungsi, seperti, akses bagi client, layanan backbone, dan scanning (dibutuhkan untuk handover kecepatan tinggi di aplikasi mobile). Di tambah lagi, dengan semakin kecil radio, semakin murah biaya, semakin kecil daya yang dibutuhkan membuat node mesh semakin modular - sebuah node atau sebuah device dapat berisi beberapa card radio atau modul, memungkinkan node untuk meng-custom fungsi dan frekuensi khusus.
5.2.2.0 Contoh jaringan wifi Mesh
Di awal tahun 2007, sebuah perusahaan Amerika Meraki launch sebuah mini wireless mesh router. Ini adalah contoh sebuah wireless mesh network yang di claim dapat bekerja sampai 50Mbps. WiFi radio 802.11 di Meraki Mini di optimasi untuk melakukan komunikasi jarak jauh, sampai jarak 250 meter-an. Ini adalah contoh dari sebuah jaringan mesh single-radio yang digunakan dalam sebuah komunitas sebagai saingan dari jaringan mesh multi-radio jarak jauh seperti BelAir atau MeshDynamics yang memberikan infrastruktur multifungsi.
Naval Postgraduate School, Monterey CA, mendemonstrasikan jaringan wireless mesh demonstrated a wireless mesh untuk keamanan perbatasan. Dalam sistem percobaan ini, camera di angkasa yang di angkat menggunakan balon mengirim video resolusi tinggai ke personal di bawah menggunakan jaringan mesh.
Proyek MIT Media Lab mengembangkan XO-1 laptop atau "OLPC"(One Laptop per Child) yang ditujukan untuk sekolah di negara berkembang menggunakan jaringan mesh (berbasis pada standar IEEE 802.11s) untuk membangun infrastruktur yang tahan banting tapi murah. Sambungan yang dibangun oleh laptop di claim oleh proyek OLPC dapat mengurangi kebutuhkan akan
Di Cambridge, UK, pada tanggal 3 Juni 2006, sebuah jaringan mesh digunakan di mesh networking “Strawberry Fair” untuk menjalankan televisi live mobile, juga layanan radio dan Internet ke sekitar 80.000 orang.
Proyek Champaign-Urbana Community Wireless Network (CUWiN) mengembangkan software jaringan mesh berbasis pada implementasi open source dari Hazy-Sighted Link State Routing Protocol dan Expected Transmission Count metric. Selanjutnya, Wireless Networking Group diUniversity of Illinois at Urbana-Champaign mengembangkan multichannel, multi-radio wireless mesh testbed, di kenal dengan Net-X sebagai implementasi proof of concept dari multichannel protokol yang di kembangkan oleh group tersebut. Implementasi berbasis pada sebuah arsitektur yang memungkinkan radio untuk berpindah kanal untuk memelihara sambungan jaringan, dan termasuk dalamnya protokol untuk alokasi channel dan routing.
SMesh adalah sebuah jaringan mesh wireless 802.11 multi-hop yang di kembangkan oleh Distributed System and Networks Lab di Johns Hopkins University. Sebuah skema handoff yang cepat
memungkinkan client mobile untuk roam di jaringan tanpa terputus sambungan, sebuah fitur yang sangat dibutuhkan untuk aplikasi real-time, seperti VoIP.
Banyak jaringan mesh bekerja pada beberapa band sekaligus. Contoh, Firetide and Wave Relay mesh networks mempunyai pilihan untuk komunikasi antar node di 5.2 GHz atau 5.8 GHz, tapi komunikasi dari node ke client di 2.4 GHz (802.11). Hal ini di lakukan menggunakan SDR( Software-Defined radio.)
Proyek SolarMESH meneliti kemungkinan untuk menggunakan jaringan mesh berbasis 802.11 menggunakan tenaga matahari dan batere re-chargeable. Access Point 802.11 biasa tampaknya kurang baik karena membutuhkan daya terus menerus. Usaha standarisasi IEEE 802.11smulai melihat kemungkinan pilihan untuk power save, tapi penggunaan tenaga matahari pada node satu radio sebagai sambungan / relay tidak memungkinkan untuk melakukan penghematan daya (power saving).
Proyek WING di sponsori oleh Italian Ministry of University and Research dan di pimpin oleh CREATE-NET dan Technion mengembangkan algoritma dan protokol yang canggih yang
memungkinkan jaringan wireless mesh sebagai standard arsitektur bagi Internet masa datang. Fokus utama di berikan pada masalah interferensi dan alokasi channel yang sensitif terhadap traffic
jaringan, mendukung multi-radio / multi-interface, dan penjadwalan opportunistik dan penggabungan traffic di lingkungan yang sangat tidak stabil.
DAFTAR PUSTAKA http://ieee.com
http://standards.ieee.org/about/get/802/802.15.html
