Pressetext

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Tropos-Mesh-Architektur – ein zuverlässiges drahtloses IPBreitbandnetzwerk für ein Versorgungsgebiet
Tropos bietet die marktführende IP-basierte drahtlose Breitbandinfrastruktur für den
Aussenbereich, mit der kostengünstig eine oder mehrere Anwendungen betrieben
werden können. Die dezentrale und äusserst flexible Tropos- Mesh-Architektur ist auf
herausragende Kapazität, Belastbarkeit, Sicherheit und Skalierbarkeit ausgelegt.
Durch die dezentrale Intelligenz kann jeder Tropos-Mesh-Router in Echtzeit
koordinierte Entscheidungen über die Verwaltung des Routings und der Sendezeit
treffen, wodurch Bandbreite und Systemleistung maximiert werden, während die bei
zentralen Architekturen üblichen Wartezeiten und der Overhead wegfallen.
Die Funktionen und Vorteile der Tropos-Mesh-Architektur sind die folgenden:

Hohe Benutzerfreundlichkeit und Unterstützung für latenzempfindliche
Anwendungen durch 4G-Netzwerk

Gewährleistung der Unterstützung für eine Vielzahl von Anwendungen und
der zukünftigen Rentabilität der Netzwerkinvestitionen durch standardkonforme IPLösung

Beseitigung einzelner Fehlerstellen durch die belastbare und äusserst
zuverlässige Architektur, indem der Datenverkehr automatisch umgeleitet wird und so
Ausfallzeiten vermieden werden

Schutz der Netzwerkressourcen und Daten sowie Möglichkeit der
Mehrfachnutzung durch vielschichtige Sicherheit

Nahtlose Entwicklung von kleinen Mesh-Netzwerken zu Installationen mit
hoher Dichte durch skalierbaren Ansatz

Mobile Anwendungen durch nahtlose Mobilität und schnelle Übergaben
Der intelligente Weg zur Einrichtung drahtloser Mesh- Netzwerke im Freien
Die flexible Tropos-Mesh-Architektur eignet sich hervorragend für städtische Netzwerke, die
eine Vielzahl von Anwendungen unterstützen, z. B. für die öffentliche Sicherheit,
Verkehrsmittel, online Zählerauslesung durch Versorgungsunternehmen, das intelligente
Netz und den mobilen Zugriff. Die intelligente dezentrale Architektur verwendet patentierte
Algorithmen, die es Tropos-Routern ermöglichen, die Netzwerkleistung zu maximieren,
indem sie sich schnell an Änderungen in der Radiofrequenz-Umgebung (RF-Umgebung)
anpassen.
Anders als bei Architekturen, die von einer zentralen Steuerung abhängig sind, werden in
einer Mesh-Umgebung alle Entscheidungen zum Routing und zur Übertragung mithilfe der
integrierten Verarbeitungsleistung der Router in Echtzeit getroffen. Wenn dem Netzwerk
weitere Router hinzugefügt werden, nimmt die Verarbeitungsleistung proportional zu. Auf
diese Weise steht eine skalierbare Lösung zur Verfügung, bei der keine Installation
zusätzlicher zentraler Ressourcen erforderlich ist. Dieser intelligente dezentrale Ansatz
ermöglicht die Koordination von Sendezeit und Kanalnutzung allein aufgrund der
Informationen, die zwischen benachbarten Routern ausgetauscht werden, und bietet somit
eine reaktionsschnelle Lösung.
Auf ähnliche Weise können die Informationen, die von den intelligenten Routern benötigt
werden, um optimale Pfade zwischen den Knoten zu berechnen, von Mitgliedern des
aktuellen oder benachbarten Clusters abgerufen werden. Dieser dezentrale Ansatz sichert
auch die Bandbreitenverfügbarkeit, da wertvolle Ressourcen nicht durch den netzwerkweiten
Datenaustausch zwischen Routern und zentralen Ressourcen verbraucht werden. Mit der
dezentralen Intelligenz der Tropos-Mesh-Architektur können Netzwerke auf beliebige Grösse
skaliert werden, während das Routing- und Steuerungs-Overhead auf einem geringen
Niveau stabil bleibt.
Die standardkonforme IP-basierte Tropos-Mesh-Architektur unter-stützt eine Vielzahl von
Netzwerkanwendungen, schützt dabei vor Einschränkungen proprietärer Systeme und
gewährleistet die zukünftige Rentabilität von Infrastrukturinvestitionen. Alle Tropos-MeshRouter einschliesslich der Single- und Multi- Radio-Modelle und mobilen Knoten sind
miteinander kompatibel, da die Routing-Software jede Schnittstelle und jedes Frequenzband
entweder dem Mesh-Verkehr oder dem Client-Zugriff zuweisen kann. Netzwerke können
schrittweise von kleinen Gebieten zu Installationen mit mehreren Tausend Routern erweitert
werden, oder es kann ein Upgrade durchgeführt werden, damit sie bandbreitenintensive
Anwendungen unterstützen, ohne dass Teile der ursprünglichen Infrastruktur ersetzt werden
müssen.
Die Erfassung und Analyse von Managementdaten wird ebenfalls durch die intelligente
dezentrale Tropos-Mesh-Architektur erleichtert. Daten werden am Netzwerkrand gesammelt
und vorverarbeitet und bieten auf diese Weise Echtzeitinformationen über das Netzwerk und
die Client-Aktivität, eine detaillierte Überwachung der Leistungsstatistiken sowie
umfangreiche Diagnosedaten zum Netzwerkverhalten. Die intelligente Vorverarbeitung der
Daten hilft dabei, die Systembandbreite zu erhalten, und maximiert die Speicher- und
Verarbeitungs-ressourcen des Managementsystems Tropos Control, indem übermässige
Mengen an Managementdatenverkehr vermieden werden.
Mesh-Routing-Intelligenz
Die Tropos-Mesh-Router sind für den Betrieb in dynamischen Aussenbereichen ausgelegt
und optimiert und bieten durch eine selbstkonfigurierende und selbstheilende dezentrale
Mesh-Architektur 4G-Leistungsniveaus. Durch die Kombination patentierter RF-RessourcenManagement-Algorithmen mit auf Standards basierenden Funktechnologien in nicht
lizenzierten Frequenzbändern stellt die Tropos-Architektur eine skalierbare und belastbare
Lösung für drahtlose vermaschte Breitbandnetzwerke dar.
Die dezentrale Tropos-Mesh-Architektur ist eine äusserst zuverlässige und fehlertolerante
Netzwerkinfrastruktur, die Daten um Störungen und Engpässe herum leitet. Anders als
Netzwerkarchitekturen, die von einer zentralen Steuerung abhängig sind, kann sich die
Tropos-Mesh-Architektur nach dem Verlust einer Netzwerkkomponente einfach
wiederherstellen, ohne dass kostspielige Ausfallzeiten entstehen. Jeder Router innerhalb der
belastbaren selbstheilenden Architektur überwacht kontinuierlich seine Umgebung, um
mögliche Wege zu Optimierung des Netzwerks zu finden. Falls bei einem Gateway- oder
einem Knotenrouter ein Problem auftritt, konfigurieren sich die Maschen des Netzwerks
automatisch und ohne Unter-brechung neu, damit das Netzwerk in Betrieb bleibt. Sobald der
Router wieder online ist, kehrt das Netzwerk schnell zu seiner optimalen Konfiguration
zurück.
Die dezentrale Tropos-Mesh-Architektur ist flexibel und eignet sich für Installationen jeder
Grösse. Organisationen können zunächst ein vermaschtes Netzwerk mit geringer Dichte verwenden, um Anwendungen mit niedriger Bandbreite wie AMR (Automated Meter Reading,
automatische Zählerablesung) oder AMI (Advanced Metering Infrastructure, erweiterte
Zähler-infrastruktur) zu unterstützen. Im Laufe der Zeit können sie die ursprünglichen
Hardwareinvestitionen ausbauen und erweitern und zu Installationen mit einer höheren
Dichte von Tropos-Mesh-Routern übergehen. Die Infrastruktur kann unabhängig von der
Cluster-Grösse so skaliert werden, dass sie Hunderte Quadratkilometer abdeckt, während
die Routing-Overheads bei unter 5 % der verfügbaren Sendezeit bleiben. Dies ist ein grosser
Unterschied zu steuerungsbasierten Architekturen, bei denen das Volumen des
Steuerungsverkehrs mit der Grösse des Netzwerks zunimmt.
Der Eckpfeiler der Tropos-Mesh-Architektur ist das Predictive Wireless Routing Protocol
(PWRP), ein patentierter Routing-Algorithmus zur Maximierung der Leistung und der
Belastbarkeit des drahtlosen vermaschten Netzwerks. PWRP ist ein dynamisches
Routingprotokoll, mit dem drahtlose Mesh-Router Qualitätsmessungen von durchgängigen
Pfaden durchführen und mithilfe dieser Messungen Routing-Entscheidungen treffen können,
die den höchstmöglichen durchgängigen Durchsatz ermöglichen. PWRP ermöglicht es
Mesh-Routern, sich selbst in einer redundanten und belastbaren vermaschten Topologie zu
organisieren und sich bei Ereignissen im Netzwerk entsprechend anzupassen, um
Betriebsunterbrechungen zu vermeiden. Das Ergebnis ist eine Architektur mit hoher
Verfügbarkeit und der Fähigkeit, die Leistung zu maximieren, indem sie auf Änderungen der
RF-Umgebung dynamisch und in Echtzeit reagiert.
Steigerung der Netzwerkleistung durch flexible Dual-Radio-Router und regelbasiertes
Routing
Tropos bietet die einzigartige Möglichkeit, beide Frequenz-bereiche eines Dual-RadioRouters entweder für vermaschte Verbindungen oder für den Client-Zugriff zu verwenden,
wodurch die Zuverlässigkeit und Kapazität von Multibandnetzwerken beträchtlich erhöht und
die Systemgesamtkosten minimiert werden. Router mit dem Dual-Modus steigern die
Kapazität des vermaschten Netzwerks, indem sie immer, wenn es möglich ist und günstig
scheint, Verbindungen mit 4,9/5,8 GHz auswählen. In Gebieten, in denen Sichtverbindungen
eingeschränkt sind, ermöglicht die Frequenz von 2,4 GHz eine zuverlässige Verbindung über
grosse Distanzen. Da die Frequenz von 4,9/5,8 GHz auch für den Client-Zugriff zur
Verfügung steht, kann der Datenverkehr effizient vom 2,4-GHz-Spektrum abgeladen werden.
Nahtlose Mobilität
Die intelligenten dezentralen Netzwerke von Tropos können durch mobile Router schnell
erweitert werden. Mobile Mesh-Router wurden ursprünglich entwickelt, um Polizei- und
Feuerwehrfahrzeugen eine drahtlose Breitbandkonnektivität zur Verfügung zu stellen. Dabei
wurde die einzigartige Möglichkeit von PWRP genutzt, optimale Pfade dynamisch
herzustellen und so eine nahtlose Abdeckung zu ermöglichen. Mobile Single- und DualBand-Router sind verfügbar, die den Zugriff sowohl auf nicht lizenzierte als auch auf
lizenzierte Frequenzen für die öffentliche Sicherheit ermöglichen. Beide Modelle bieten
Unterstützung für transparente Übergaben bei Geschwindigkeiten von bis zu 130 km/h.
Zusätzlich erweitert jeder der mobilen Knoten die Konnektivität zu Client-Geräten innerhalb
und in der Nähe des Fahrzeugs und stellt auf diese Weise eine taktische Ansprechzone an
fast jedem Ort her.
WLAN-Clients erfahren in einem Tropos-Netzwerk nahtloses Roaming, unabhängig davon,
ob sie sich mit Schrittgeschwindigkeit oder mit hoher Geschwindigkeit in einem Fahrzeug
durch das Netzwerk bewegen. Die patentierten Übergabealgorithmen mit niedriger Wartezeit
können mobile Clients innerhalb kürzester Zeitspannen verfolgen und so sicherstellen, dass
latenzempfindliche Sprachverbindungen, VPN-Sitzungen und Datenüber-tragungen ohne
Unterbrechungen ausgeführt werden können. Dafür ist keine spezielle Client-Software
erforderlich. Alle Arten von 802.11-konformen Geräten werden unterstützt. Transparente
Übergaben gewährleisten, dass Clients nicht vom Netzwerk getrennt werden, wenn ihre
Verbindung von einem zum anderen Router wechselt.
Netzwerksicherheit
Ein wichtiges Element der Tropos-Mesh-Architektur ist die Sicherheit. Drahtlose Netzwerke
sind grundsätzlich angreifbarer als herkömmliche drahtgebundene Infrastrukturen. Aus
diesem Grund ist die vielschichtige Sicherheit ein wesentlicher Bestandteil der TroposArchitektur.
 Die Netzwerkzugriffskontrolle schützt das Netzwerk durch WPA2-Authentifizierung, MACListen (Media Access Control), SSID-Unterdrückung, Sicherheit für jedes VLAN in einem
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Netzwerk mit Mehrfachnutzung sowie Firewalls, die Pakete nach IP-Adresse, Protokoll,
TCP-/UDP-Port und VPN-Anmeldeauthentifizierung filtern, vor nicht autorisierten
Benutzern.
Der Schutz der Netzwerkressourcen wird über Software-warnungen für Eindringlinge, die
Filterung nach Adresse, Protokoll und TCP-Port sowie über VPN-Filter gewährleistet.
Die Hardware wird durch manipulationssichere Gehäuse geschützt. Tropos-Router sind
nach FIPS 140-2 zertifiziert und erfüllen die Anforderungen der Norm NERC CIP 002009.
Der Schutz der Endpunkte und drahtlosen Clients wird durch die Konfiguration mehrerer
VLANs und WPA2-Authentifizierung sowie die Erkennung von Evil Twins und Peer-toPeer-Sperren sichergestellt.
Die sichere durchgängige Übertragung wird durch durchgängige VPN-Unterstützung,
WPA2-Verschlüsselung für Client-Verbindungen, AES-Verschlüsselung für vermaschte
Verbindungen und Unterstützung für mehrere VLANs gewährleistet.
o Die Sicherheit bei der Konfiguration, beim Betrieb und beim Management wird
durch das Protokoll SSL gewährleistet, mit dem der nicht autorisierte Zugriff auf
Steuerungsfunktionen eingeschränkt werden kann: Der Zugriff auf den TroposControl-Server von drahtlosen Clients aus kann unterbunden werden.
o Tropos Control unterstützt ausserdem den gestuften Zugriff und die Überprüfung
von autorisierten administrativen Benutzern und Transaktionen.
o Der Managementdatenverkehr von Tropos Control zu einzelnen Routern wird
durch die durchgängige AES-Verschlüsselung innerhalb des vermaschten
Netzwerks geschützt.
RF-Ressourcenmanagement
Tropos hat eine Reihe Algorithmen für das effiziente Management des RF-Spektrums und
die optimale Wiederverwendung der Ortsfrequenz entwickelt. PWRP verwendet diese
Algorithmen, für die die Patentierung noch aussteht, um die Verwendung des verfügbaren
Spektrums durch die automatische Kanalauswahl, die anpassungsfähige Auswahl der
Datenrate, die automatische Anpassung der Sendeleistung sowie die anpassungsfähige
Störsicherheit (Adaptive Noise Immunity, ANI) kontinuierlich und dynamisch zu optimieren.
Das effiziente Management des RF-Spektrums bietet ein optimales Verhältnis zwischen
höheren Bit-Raten und einer geringeren Anzahl Wiederholungen, um die Leistung zu
maximieren. Die in diesem Abschnitt genannten Algorithmen bieten eine dynamische
Störunterdrückung, helfen bei der Maximierung der Netzwerkkapazität, unterstützen den
effizienten gleichzeitigen Betrieb in mehreren Kanälen und wählen optimale Datenraten aus,
um die Leistung in sich stetig ändernden RF-Umgebungen zu maximieren.
PowerCurve
PowerCurve maximiert die Netzwerkkapazität und -leistung, indem er die Parameter für
Leistung und Übertragungsrate pro Verbindung und pro Paket optimiert. Dieser
fortschrittliche dezentrale Algorithmus erhöht oder senkt dynamisch das Sendeleistungsniveau, um die Anzahl der drahtlosen Verbindungen zu maximieren, die gleichzeitig
ausgeführt werden können. Anders als bei Systemen, in denen die Sendeleistung als
statische Einstellung konfiguriert ist, überwacht PowerCurve die Leistung und
Übertragungsrate und passt diese dynamisch an. Dieser flexible Ansatz zur Verwaltung der
Sendeleistung und der Datenraten wird durch die dezentrale Architektur ermöglicht und
erhöht den Gesamtdurchsatz des Netzwerks.
SmartChannel
Dieser dezentrale Algorithmus ist für die Optimierung der Leistung von Single- und DualRadio-Netzwerken ausgelegt und überprüft kontinuierlich die verfügbaren Kanäle, um die
Verbindungsleistung und Störungstendenzen zu analysieren. Die Logik für die Kanalauswahl
ist in die PWRP-Routing-Algorithmen integriert, sodass die Qualität durchgängiger Pfade im
Netzwerk beurteilt und der bestmögliche Pfad ausgewählt werden kann. Bei Dual-RadioRoutern sind detaillierte Kanalpläne in die einzelnen Cluster integriert, um jede Zelle hinsich-
tlich Client-Abdeckung und spektraler Wiederverwendung zu optimieren. Die
Netzwerkanalyse des Algorithmus SmartChannel wird durchgeführt, ohne den Datenverkehr
und Sitzungen von Benutzern zu unterbrechen. Sie optimiert die Kapazität und
Zuverlässigkeit, indem sie Kanäle auswählt, bei denen Störungen am unwahrscheinlichsten
sind.
Airtime Congestion Control
Airtime Congestion Control (ACC) wurde entwickelt, um auch bei hoher Auslastung eine
konstante Leistung für eine grosse Anzahl Benutzer bereitzustellen. Der Algorithmus behebt
ein bekanntes Defizit der 802.11-MAC, bei dem die Netzwerk-kapazität sinkt, wenn die
Datenmenge, die übertragen werden soll, einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
Der Algorithmus ACC begrenzt die Übertragungsrate. Da er aber nur aktiviert wird, wenn der
gesamte Sendezeitverbrauch kurz davor steht, einen Zusammenbruch der Kapazität zu
verursachen, führt seine Implementierung netto zu einer Erhöhung des Durchsatzes. Wenn
der Sendezeitverbrauch gering ist, ist ACC vollständig deaktiviert und die Clients können
ohne Einschränkungen Daten übertragen. Nur falls ein Router nahezu vollständig
ausgelastet ist, werden benachbarte Router alarmiert, Sende-zeit zu erhalten. Dies geschieht
nicht durch die Begrenzung des Durchsatzes, sondern durch die Zuordnung der Sendezeit
pro einzelnem Client. ACC wird nur aktiviert, wenn Engpässe entdeckt werden, die die
Leistung beeinträchtigen. Nachdem die Engpässe behoben sind, kehrt ACC wieder in den
Überwachungsstatus zurück.
Adaptive Noise Immunity
Adaptive Noise Immunity (ANI) passt Parameter zur Paket-erkennung auf Chipebene in
Echtzeit an, um eine fehlerhafte Erkennung zu minimieren und die Empfängerempfindlichkeit
zu erhöhen. Umgebungen im Freien unterscheiden sich bezüglich der Art und Stärke von
Störquellen stark von Innenbereichen. Daher ist die dynamische Anpassung von
Erkennungsparametern von grosser Bedeutung für eine hohe Leistung. Die ANI-Algorithmen von Tropos sind praxiserprobt und so abgestimmt, dass sie in anspruchsvollen
Störumgebungen eingesetzt werden können, in denen andere Geräte verzögert oder gar
nicht reagieren.
Erweitertes Management und Analyse
Tropos Control stellt ein umfassendes Managementsystem dar, dass die Installation,
Optimierung, Wartung und Steuerung städtischer Netzwerke erleichtert. Tropos Control
bietet die Überwachung und das Management der Tropos-Mesh-Netzwerke auf
Systemebene sowie Gerätemanagementservices für alle Router innerhalb der TroposInfrastruktur. Die systemweite Aktualisierung und Massenbereitstellung von Software kann
über einen einzigen Befehl der Managementstation durchgeführt werden, wodurch sonst
zeitaufwendige Aufgaben erleichtert werden. Eine zentrale Alarmverwaltung stellt
Echtzeitinformationen über den Status der Netzwerkelemente bereit. Durch die intuitive
webbasierte Oberfläche können Netzwerke von jedem Computer aus verwaltet werden. Die
leistungsstarke standardkonforme Softwarelösung verbessert die Effizienz des IT-Personals,
da komplexe Aufgaben wie die Überwachung des Netzwerkzustands, die Leistungsanalyse
des vermaschten Netzwerks sowie die Systemoptimierung vereinfacht werden.
Von der zentralen Managementkonsole aus kann das IT-Personal das Netzwerk als eine
Einheit überwachen und eine Vielzahl wichtiger Analysen durchführen, z. B.
Alarmkonfiguration und -überwachung, Abrechnungen, Data-Mining und statistische
Erfassung, Tendenzanalysen sowie die detaillierte Überwachung der Client-Konnektivität.
Die Kombination aus der Datenerfassung am Rand des Netzwerks und der leistungsstarken
Analysefunktionen im Kern liefern umfassende Nutzungsstatistiken und detaillierte
Informationen zum Netzwerkbetrieb, die weit über das hinausgehen, was herkömmliche
Managementsysteme für Netzwerkelemente ermöglichen.
Für den Aussenbereich optimierte Mesh-Router
Tropos-Mesh-Router sind für den geschäftskritischen Betrieb unter allen erdenklichen
Umweltbedingungen ausgelegt und befinden sich in robusten Gehäusen, die in nahezu jeder
Umgebung aufgestellt werden können. Zu den üblichen Montageorten innerhalb von Städten
gehören Strassenlaternen, Ampeln, Strommasten und Gebäude sowie Kofferräume und der
Innenraum von Fahrzeugen für mobile Router. Tropos-Router sind beständig gegen
Schwingungen, Korrosion, starken Wind, extreme Temperaturen, Schnee und Eis und
erfüllen die Anforderungen der Schutzart IP67 für Staub, Feuchtigkeit und das Eintauchen in
Wasser.
Tropos-Router verfügen über weitere wichtige Funktionen für die Installation in städtischen
Umgebungen, wie Optionen zur Batteriepufferung, mit NEMA konforme fotoelektrische
Leistungs-ventile und Unterstützung einer Vielzahl von Peripheriegeräten (z. B.
Videokameras) durch die Stromversorgung über Ethernet (Power over Ethernet, PoE).
Offene Standards
Die Tropos-Mesh-Architektur ist sowohl auf die Unterstützung vieler Anwendungen als auch
auf den Schutz von Investitionen ausgelegt und unterstützt alle IP-basierten Lösungen und
Client- Geräte, die mit 802.11a/b/g/n konform sind. Da bei der Entwicklung offene Standards
verwendet wurden, basiert die Tropos-Architektur auf standardkonformen Funkchipsätzen
und vermeidet Einschränkungen durch proprietäre geschlossene Systeme mit begrenzter
Anwendungs- und Clientunterstützung.
Weitere Informationen
ABB Schweiz AG
Power Systems
CH-5400 Baden
E-Mail: [email protected]
www.abb.com/communicationnetworks
Der Mesh Router Tropos 7320