มีหลายวิธีในการสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์ Mesh network topology กำลังกลายเป็นมาตรฐานทองคำใหม่สำหรับเครือข่ายบ้าน แต่ "mesh topology" หมายถึงอะไร?
เราจะอธิบายสิ่งสำคัญที่สุดที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับ network topology ทำไม mesh technology จึงเป็นเอกลักษณ์ และทำไมมันจึงกำลังเป็นที่นิยม
"Topology" หมายถึงอะไร?
Topology หมายถึงวิธีที่สิ่งต่างๆ จัดเรียงในความสัมพันธ์กับกัน ตัวอย่างเช่น แผนที่ topology ของพื้นที่ไม่ค่อยใช้สำหรับการนำทางโดยละเอียด แต่แสดง "ภาพรวม" การจัดเรียงจุดสนใจ
ในบริบทของวิทยาการคอมพิวเตอร์และเครือข่าย topology หมายถึงวิธีที่องค์ประกอบของเครือข่ายเชื่อมต่อกัน มันอธิบายว่าโหนด (nodes) ใดบนเครือข่ายสามารถสื่อสารโดยตรงได้ก่อนจะต้องผ่านโหนดอื่น
ประเภท Network Topology อื่นๆ
มี 5 ประเภททั่วไปของ network topology แต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสีย
Linear Bus Topology เครือข่ายมีโหนดทั้งหมดเชื่อมต่อกับสายเคเบิลเดียว สายเคเบิลนี้เรียกว่าการเชื่อมต่อ "backbone" พร้อม "terminator" ที่แต่ละปลายของสายหลัก ข้อมูลไหลในทิศทางเดียวในเวลาเดียวกัน เรียกว่าระบบ "half-duplex"
นี่คือการตั้งค่าเครือข่ายที่เรียบง่าย ไม่ต้องการการต่อสายมาก แต่จุดอ่อนของ bus topology คือเครือข่ายทั้งหมดหยุดทำงานหากมีอะไรผิดปกติกับสายเคเบิล backbone ยังยากที่จะระบุว่าอุปกรณ์ไหนบนเครือข่ายอาจก่อให้เกิดปัญหา ทำให้การแก้ปัญหาใช้เวลานาน
Ring Topology เครือข่ายไม่มีสายเคเบิลเดียวพร้อม terminator ที่แต่ละปลาย แทนที่จะเป็น โหนดทั้งหมดจัดเรียงเป็นวงกลม โดยทุกโหนดจะมีโหนดอื่นอยู่ทั้งสองข้างตลอดเวลา ไม่เหมือน linear bus topology เครือข่าย ring topology ทำงานในโหมด full-duplex เพื่อให้ส่งและรับข้อมูลพร้อมกันได้ เหมือน bus topology ข้อผิดพลาดใดๆ ในสายเคเบิลจะทำให้เครือข่ายทั้งหมดล้ม
Star Topology เครือข่ายเป็นประเภทเครือข่ายบ้านที่พบบ่อยที่สุดในปัจจุบัน ที่นี่ โหนดทั้งหมดในเครือข่ายมีการเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์กลาง อาจเป็น network switch, hub หรือ router ทุกการจราจรเครือข่ายไหลผ่านอุปกรณ์หลักนี้
ข้อเสียหนึ่งของ topology นี้คือความหนาแน่นของเครือข่ายที่อาจเกิดขึ้น และอุปกรณ์ hub เป็น single point of failure ทั้งยังต้องการการต่อสายมากกว่า topology ข้างต้นในเครือข่ายแบบสาย
อย่างไรก็ตาม ในเครือข่ายบ้านส่วนใหญ่ นี่ไม่ใช่ปัญหา เนื่องจากอุปกรณ์ส่วนใหญ่เชื่อมต่อกับ wireless router ผ่าน Wi-Fi โดยสำรอง Ethernet สำหรับอุปกรณ์ไม่กี่ตัว
Tree Topology (หรือ Expanded Star Topology, หรือ Hierarchical Topology) นำแนวคิดของเครือข่าย star topology มาขยายเป็นสถาปัตยกรรมแบบต้นไม้ ตัวอย่างเช่น รูเตอร์บ้านของคุณคือศูนย์กลางของ star topology แต่เป็นโหนดบน star ใหญ่กว่าที่มี local router ซึ่งเป็นโหนดบน star ที่ใหญ่กว่าอีก
เครือข่าย star topology ต่างๆ ก็ยังเชื่อมต่อกับสายเคเบิล backbone ดังนั้น "กิ่ง" ของ tree topology คือเครือข่าย linear bus และ "กิ่ง" คือเครือข่าย star topology
เก็บการออกแบบเครือข่ายทั่วไปเหล่านี้ไว้ในใจขณะที่เราแยกวิเคราะห์ mesh topology
เครือข่าย Mesh Topology ให้การเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างโหนดใดๆ สองโหนด ไม่เหมือน bus หรือ ring topologies การจราจรเครือข่ายไม่ต้องผ่านทุกโหนดบนเครือข่ายเพื่อไปถึงปลายทาง ไม่เหมือน star topology การจราจรเครือข่ายก็ไม่ต้องผ่าน hub กลาง โหนดใดๆ สองโหนดสามารถสื่อสารได้แบบส่วนตัว โดยไม่มีโอกาสที่ใครบนเครือข่ายจะได้ฟัง
นั่นเป็นจริงของเครือข่าย full mesh แต่มี 2 ประเภทของ mesh network topology ดังนั้นมาแยกวิเคราะห์ประเภทแรกสั้นๆ
Full Mesh Topology เทียบกับ Partial Mesh Topology
มี 2 ประเภทของ mesh topology ในเครือข่าย Full Mesh ทุก โหนดบนเครือข่ายมีการเชื่อมต่อ point-to-point กับโหนดอื่นๆ ทุกตัว หมายความว่าไม่ว่าสองโหนดจะอยู่ที่ไหนบนเครือข่าย จะมีการเชื่อมต่อโดยตรงแบบสายหรือไร้สายระหว่างพวกมัน ซึ่งต้องการการต่อสายที่ซับซ้อนที่สุด โดยจำนวนการเชื่อมต่อเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเพิ่มโหนดแต่ละตัว
เครือข่าย Partial Mesh มีปรัชญาการออกแบบเดียวกันที่โหนดบนเครือข่ายเชื่อมต่อโดยตรงกับโหนดอื่น แต่ไม่ใช่ทุกโหนดที่เชื่อมต่อกับทุกโหนด ทุกโหนดเชื่อมต่อกับอย่างน้อยหนึ่งโหนดอื่น และมักจะมากกว่าหนึ่ง แต่ partial mesh ไม่ซับซ้อนเท่าไหร่
ข้อดีของ Mesh Topology
ข้อดีหลักของเครือข่าย full mesh คือการเชื่อมต่อซ้ำ (redundant connections) แม้การเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างโหนดใดๆ จำนวนมากจะล้มเหลว พวกมันก็ยังสามารถผ่านได้โดยการ route ผ่านโหนดเครือข่ายอื่น แม้จะไม่เร็วเท่าเดิม แต่มากกว่านั้น มันง่ายที่จะระบุจุดผิดปกติโดยการออกแบบ ดังนั้นการแก้ไขจึงค่อนข้างง่าย
ในความรู้สึกนั้น เครือข่าย full mesh เหมือนอินเทอร์เน็ตโดยรวม ที่เสมอมีเส้นทางการส่งข้อมูลที่ทำงานได้อย่างน้อยหนึ่งเส้นทาง แม้ส่วนใหญ่ของเครือข่ายจะล้มเหลว Partial mesh networks ให้ความซ้ำซ้อนน้อยกว่า แม้ว่าผู้ออกแบบเครือข่ายจะมุ่งเน้นให้โหนดสำคัญที่สุดมีการเชื่อมต่อมากที่สุด เพื่อให้สมดุลระหว่างความซ้ำซ้อน ค่าใช้จ่าย และความซับซ้อน
นอกจากความซ้ำซ้อนแล้ว เครือข่าย mesh ยังมีข้อได้เปรียบอย่างมากด้านประสิทธิภาพเครือข่าย เนื่องจากโหนดทั้งหมดสามารถส่งและรับข้อมูลพร้อมกันได้ เลือกเส้นทางที่มีประสิทธิภาพสูงสุดผ่านเครือข่าย นั่นหมายถึงประสิทธิภาพเครือข่ายที่น่าเชื่อถือ ความหน่วงต่ำ เหมาะสำหรับการตั้งค่า IoT (Internet of Things) ในสมาร์ทโฮม
เครือข่าย Mesh มีความเป็นส่วนตัวที่ยอดเยี่ยม เนื่องจากข้อมูลเคลื่อนที่ระหว่างอุปกรณ์เครือข่ายในระบบ full mesh
สุดท้าย เครือข่าย mesh มีความสามารถในการขยายตัว (scalability) ที่ยอดเยี่ยมโดยไม่ส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพเครือข่ายหรือแบนด์วิธ เครือข่าย mesh สามารถเติบโตแบบออร์แกนิกได้ตลอดเวลา โดยเพิ่มโหนดใหม่และเชื่อมต่อกับโหนดใกล้ที่สุด (partial mesh) หรือโหนดอื่นๆ ทั้งหมด (full mesh)
ข้อเสียของ Mesh Topology
ข้อเสียหลักสองประการของ mesh topology คือ ค่าใช้จ่ายและความซับซ้อน การตั้งค่า partial mesh ช่วยให้สมดุลปัญหาเหล่านี้ แต่เครือข่าย full-mesh แบบสายคล้ายกับเว็บแมงมุมของการเชื่อมต่อ
เครือข่าย Mesh ใช้พลังงานสูงกว่าประเภทเครือข่ายอื่นๆ นั่นเพราะโหนดทั้งหมดต้องทำงานอยู่และเปิดอยู่เพื่อให้เส้นทาง routing สำหรับข้อมูล ยังมีภาระการบำรุงรักษาที่มาก เนื่องจากโหนดแต่ละตัวที่พัฒนาปัญหา لأي lý do ต้องได้รับการแก้ไขหรือเปลี่ยนใหม่เพื่อรักษาประสิทธิภาพเครือข่าย
Wireless Mesh Networks ในบ้าน
Local Area Networks (LANs) ที่ใช้ในบ้านเป็นเครือข่าย star topology ตั้งแต่แรก อุปกรณ์ทั้งหมดเชื่อมต่อกับ router กลาง ไม่ว่าจะผ่าน Wi-Fi หรือ Ethernet ความต้องการการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตทั่วบ้านกำลังเพิ่มขึ้นพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของอุปกรณ์อัจฉริยะและเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน
อุปกรณ์กลางสามารถทำให้เกิดจุดคอขวดประสิทธิภาพ และจำกัดการเข้าถึงของทั้งการเชื่อมต่อแบบสายและสัญญาณไร้สายโดยไม่ใช้ repeaters หรือ extenders Repeaters และ extenders มาพร้อมกับการกำหนดค่าที่ซับซ้อนและประสิทธิภาพเครือข่ายที่แย่ลง จึงไม่ใช่โซลูชันที่เหมาะสมสำหรับเครือข่ายทั่วบ้าน
Mesh network routers ในบ้านเป็นตัวอย่างของ partial mesh networks หรืออาจเป็นประเภทของ hybrid topology ไม่ใช่ทุกโหนดที่เชื่อมต่อกับทุกโหนด แทนที่จะเป็น โหนดหลักเชื่อมต่อกับ WAN (Wide Area Network) ซึ่งเป็นอีกวิธีหนึ่งในการอ้างถึงอินเทอร์เน็ตที่กว้างกว่าข่ายเครือข่ายบ้านของคุณ
โหนดหลักนั้นเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์เช่นแล็ปท็อปและสมาร์ทโฟน แต่ยังตั้งค่าการเชื่อมต่อไร้สายเฉพาะทางกับหน่วย mesh network อื่นๆ ทุก mesh router เชื่อมต่อกับ mesh unit ถัดไปที่มีความเร็วและความน่าเชื่อถือดีที่สุด การเชื่อมต่อนั้นอาจเป็นผ่าน Wi-Fi หรือผ่าน Ethernet "backhaul" ที่สายเคเบิลความเร็วสูงเชื่อมต่อหน่วย mesh router บางส่วน
เมื่ออุปกรณ์เคลื่อนที่รอบบ้าน พวกมันจะถูกส่งมอบ (handed off) ระหว่าง mesh units อย่างราบรื่น โดยแต่ละตัวส่งต่อเส้นทางไปยังอินเทอร์เน็ต Client nodes เช่นสมาร์ทโฟน ไม่ได้ถูกใช้เป็นส่วนหนึ่งของ mesh ไม่มีการจราจรผ่านอุปกรณ์ client หนึ่งโดยตรงไปยังอีกตัวหนึ่ง ทุกการจราจรผ่านไปยัง mesh router node ใกล้ที่สุด หากคุณต้องการขยายเครือข่ายเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพหรือการครอบคลุม ให้เพิ่ม mesh units มากขึ้น
เช่นที่คุณเห็น เครือข่าย "mesh" แบบไร้สายสำหรับใช้ในบ้านไม่ตรงกับเทมเพลตของเครือข่าย mesh จริงๆทั้งหมด แทนที่จะเป็น มันคล้ายกับการมีเครือข่าย star-topology หลายๆ ตัวเชื่อมต่อกันด้วยชุดของ mesh sub-connections เฉพาะ
แม้กระนั้น นี่คือโซลูชันเครือข่ายบ้านที่ทันสมัยและราบรื่นที่สุด สิ่งที่เราสามารถแนะนำให้ทุกคนได้ สมมติว่างบประมาณของคุณรองรับเทคโนโลยีใหม่นี้
