[WLANnews] Batman versus Google-Mesh (was: meraki, google.OpenWRT, olsr und freifunk)

[thomasasta at gmx.net]

Wenn sich OLSR mit dem Atheros-Wlan-Chip Treiber verbindet,
und jeder Funk-chip sich mit anderen Funkchips vermaschen kann wie ein gntuella p2p netz, dann sind die 100 Dollar laptops zurecht mit Antennen ausgestattet, die kabellose peer-hopping-netzwerke (und eben nicht nur kabellos zum Internetrouter) ermöglichen. 
Dazu muss es ein olsr-auto-ip-signment geben, kann batman3 das?
Und ja, damit gäbe es auch emule-filesharing kabellos von wohnungstüre zu wohnungstüre, ohne dass man die IP Adresse registriert oder authentifiziert hätte.. und i2p.net bekäme auch kabelllose hops, die hinter kabelgebundenen hops stecken.. Es wäre eine Antwort auf die Vorratsdatenspeicherung, die es in der Dritten Welt ja auch nicht gibt, wenn hinter jedem Busch zum anderen Bush gefunkt wird...

> und alles in einer mail...
> 
> http://www.heise.de/newsticker/meldung/82240
> 

News-Meldung vom 08.12.2006 12:13

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Pfiffige Basisstation für Googles WLAN
	
Die auf OpenWRT basierende Firmware des Mini-WLAN-AP lässt sich bei Bedarf austauschen (Bild: Meraki).


Ende November hat Google sich an Meraki Networks beteiligt. Meraki hat eine auf dem Roofnet-Projekt des MIT (Massachusetts Institute of Technology) basierende WLAN-Mesh-Basisstation entwickelt. Der Mini getaufte Mesh-AP soll anscheinend in Googles Stadtfunknetzen arbeiten. Er kann dabei nicht nur als WLAN-Adapter für Rechner ohne Funkkarte agieren, sondern auch als Mesh-Repeater, um die Erreichbarkeit des Google-Netzes innerhalb von Gebäuden zu verbessern. 

Die Hardware des etwa handtellergroßen Geräts ähnelt dem im Herbst herausgekommenen La-Fonera-Router frappierend: ein Single-Chip-WLAN-Controller von Atheros nebst 32 MByte RAM und 8 Mbyte Flash-Speicher, dazu ein Fast-Ethernet-Anschluss. Zwar ist der Mini mit etwa 100 US-Dollar – Beta-Tester zahlen derzeit die Hälfte – teurer als La Fonera (momentan rund 35 Euro), aber er bietet nützlichen Mehrwert: Der Mini lässt sich über das Netzwerkkabel mit Strom versorgen, sodass man ihn leichter an funktechnisch günstigen Orten aufstellen kann. Außerdem hat er eine RP-SMA-Buchse, die den Antennenwechsel ermöglicht. 

Während die erste Version des La Fonera erst nach einem Kunstgriff Einblick gewährt, hat Meraki seine vom OSS-Projekt OpenWRT abgeleitete Firmware großenteils offengelegt. 
http://www.heise.de/kiosk/archiv/ct/06/24/160/
Die Quellen 
http://www.meraki.net/linux/openwrt-meraki.tar.gz
deuten darauf hin, dass Meraki den multimode-fähigen madwifi-ng-Treiber mit dem Layer-3-Routing-Protokoll OLSR kombiniert, das auch im Freifunk-Projekt 

zum Einsatz kommt. 


> > Google steigt in das OLSR 'Experiment' ein. Sehr cool.
> > Das wird Mesh WLAN und Community Netze weit voram bringen.
>  http://mailman.laptop.org/pipermail/devel/2006-November/003119.html
>
> fände ich auch... stell dir einfach mal vor die teile gäbe es dann
> für 20€ nur um ein MESH wlan aufzubauen...  ohne der Bedingung DSL zu
> haben was man shared... ne Art GoogleFunk :)

Vor allem hat Google das Potential denn einen grossen Kritikpunkt an
Freifunk auszumerzen: Die Statische IP-Vergabe.

http://www.heise.de/bilder/68923/2/1

Wuerde das Teil gehen wie FON... (Ich mag FON nicht, aber das koennen
sie gut)

Und Traffic Shaping ist auch wichtig. Wenn ich mein Internet
verschenke will ich mir das Recht rausnehmen koennen
Bandbreitenvorrecht zu haben.


OLPC und WLAN-Meshing

Ein völlig neuer und verrückter Aspekt: Laut Jim Gettys agiert der 100$-Laptop auch als WLAN-Mesh-Node wenn das Gerät nicht vollständig gebootet ist. Der im verwendeten WLAN-Chip von Marvell (88W8388) vorhandene ARM-Chip kann diese Aufgabe auch alleine übernehmen, der vorhandene RAM reicht aus um einen Software-Stack zu implementieren und die Routing-Tabellen zu speichern. Zur Zeit besteht die Firmware aus 3rd-Party-Code und Teilen von MIT Roofnet, bis zur Auslieferung des Gerätes sollen alle rechtlichen Belange so weit geklärt sein dass die Firmware sowohl als Source als auch als Binary frei verbreitet werden darf. Die genau Art der Lizenz steht noch nicht fest.

Faszinierende Idee, was wenn eines Tages jedes Mobilgerät Teil eines weltweiten Meshs wird?
http://pdos.csail.mit.edu/roofnet/doku.php

Weiterhin soll ein vom MIT entwickeltes neues System der automatischen Vernetzung der in der Nähe befindlichen Laptops erfolgen. Über ein sog. mesh-Netzwerk sollen sich automatisch die Laptops über WLAN miteinander vernetzen und unmittelbar Daten austauschen bzw. auf dem jeweiligen Flashspeicher ablegen können; alles ohne manuelle Konfiguration.
http://de.wikipedia.org/wiki/One_Laptop_per_Child

wir gehen davon aus, dass wir die
gesteckten Ziele für eine generische Implementierung des B.A.T.M.A.N-III
Algorithmus bereits weitgehend erreicht haben. Die gewünschten Features
sind bereits implementiert und wurden getestet. 



> Die Quellen deuten darauf hin, dass Meraki den multimode-fähigen
> madwifi-ng-Treiber mit dem Layer-3-Routing-Protokoll OLSR kombiniert,
> das auch im Freifunk-Projekt zum Einsatz kommt.

madwifi? Da war doch was...
http://www.heise.de/newsticker/meldung/82209



22.02.2006

Guido Hiertz, Spiro Trikaliotis
Funknetze stricken
Gemeinsamkeiten und Unterschiede von WLAN und Mesh-Netzen
	


Herkömmliche WLANs decken oft kaum die eigene Wohnung ab, geschweige denn, noch den Garten dazu. Repeater können die Funkblase zwar ausdehnen, funktionieren aber oft nicht zuverlässig, weil es dafür keinen Standard gibt. Das wird sich demnächst ändern.

Funknetze nach der WLAN-Standardfamilie IEEE 802.11 arbeiten bislang stets mit einem Kabelnetz, das als Backbone fungiert. An der Geburtsstätte des Standards, dem Institute of Electrical and Electronics Engineers, arbeitet die Task Group 802.11s an einer Erweiterung, damit WLAN-Zellen auf das Kabel verzichten können. Das WLAN wird zum Mesh-WLAN, in dem die zentralen Access Points (AP) drahtlos miteinander kommunizieren. Typische Anwendungen für Mesh-WLAN sieht die Arbeitsgruppe etwa bei:

flächendeckender Funkversorgung einer Wohnung ohne zusätzliche Verkabelung, etwa für Media Streaming,
schnellen, öffentlichen Internet-Zugängen von Providern,
flexiblen Datennetzen in Büros, Lagerhallen, Produktionsstätten,
Ad-hoc-Netzen für Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben, wenn im Krisenfall die vorhandene Infrastruktur ausfällt und
autonomen Netzen beim Militär mit hoher Redundanz und Flexibilität.
	
Carrier Sense funktioniert zuverlässig nur auf kurze Distanz. Doch das Signal wirkt selbst in größerem Abstand noch störend auf andere Zellen.


Vermaschte WLAN-Zellen sind nicht nur zum Vergrößern der Funkabdeckung daheim oder fürs DSL-Sharing mit dem Nachbarn interessant: Unternehmen brauchen zwar die gleiche Anzahl Basisstationen, um die gleiche Fläche zu versorgen. Von denen benötigt dann aber nur noch ein Teil – im günstigsten Fall bloß eine – den Übergang ins LAN. Das spart Kosten bei der LAN-Verkabelung. Ein Mesh-Netzwerk kann auch parallel zu einem Kabelnetz funken und dieses in Krisenfällen ersetzen. Solche Vorteile hat auch Microsoft erkannt und forscht seit längerem an Wireless Mesh [1]. In Berlin erproben WLAN-Fans die Technik mit angepasster Firmware auf Standard-Hardware [2]. Mesh-WLAN hat zwar vieles mit dem gewohnten WLAN gemein, aber einige signifikante Unterschiede gibt es doch.

In den WLAN-Standards sind alle Geräte gleichberechtigt. Manche sind jedoch gleicher: Stationen (STA), die einen Übergang zum Backbone-Netz (auch Distribution System, DS genannt) bieten, heißen Access Point (AP). Ein AP und die bei ihm angemeldeten (assoziierten) Stationen bilden das Basic Service Set (BSS), eine Funkzelle. Stationen in einer Zelle können nur über den AP mit anderen Stationen oder über den Backbone erreichbaren Geräten kommunizieren. Die über den Backbone zusammengeschlossenen Zellen nennt man ein Extended Service Set (ESS). Bislang realisiert man das Distribution System stets mit einem Kabelnetz, typischerweise Ethernet-LAN. 

Der entscheidende Dreh am Mesh-WLAN ist, dass die Verbindung zwischen APs nun auch drahtlos und für Stationen nach wie vor vollkommen transparent geschehen soll. Die Mesh-WLAN-Gruppe IEEE 802.11s verfolgt dabei einen hierarchischen Ansatz: Nur die APs bilden das Mesh-WLAN und werden zu Mesh-APs (MAP). Außerdem definiert 802.11s Mesh Points (MP), die Daten zwar Anzeige
 

weiterleiten, aber Stationen keine Möglichkeit zur Assoziierung bieten. Anzeige
 


Um Datenintegrität und Vertraulichkeit sicherzustellen, sollen Komponenten von 802.11i (MAC Security Enhancements, verbesserte Verschlüsselung) wiederverwendet und von einer zentralen Instanz, zum Beispiel einem Radius-Server, verwaltet werden. Schließlich wird 802.11s die Verwendung von ein oder mehreren Funkmodulen (Transceiver, Sende/Empfangseinheit) pro AP vorsehen.

Andere Mesh-Standards
Neben WLAN arbeiten derzeit zwei weitere IEEE-Gruppen an drahtlosen Mesh-Netzen. Die Mobile Multi-Hop Relay Study Group (MMR SG, www.ieee802.org/16/sg/mmr ) wurde erst im Juli 2005 gegründet und arbeitet an Mesh-Funktionen für 802.16 (Wimax, Standard für stadtteilgroße Funkzellen). Die Mesh-Funktionen hat man bei 802.16 zwar schon von Anfang an vorgesehen, sie sind aber bislang nicht definiert worden. Wie WLAN verlangt auch Wimax die Kompatibilität des Mesh mit existierenden Clients. Ziel ist die Entwicklung von Relay Stations, die über zusätzliche Hops die Abdeckung der Basisstation erhöhen. Die Relays nutzen wie gewöhnliche Clients das ohnehin zugeteilte Spektrum. 

Die Arbeitsgruppe IEEE 802.15 befasst sich mit Wireless Personal Area Networks (WPAN) für langsame und schnelle Anwendungen, was von wenigen kBit/s bis einige hundert MBit/s reicht. Darunter fallen zum Beispiel Bluetooth, drahtlose Sensornetze oder Ultrawideband-Systeme (UWB). Die Untergruppe 802.15.5 kümmert sich um Empfehlungen (Recommended Practice) für die Umsetzung von Mesh-WPAN. Diese sollen in der Mehrzahl autonom arbeiten und ohne Übergang ins Internet auskommen. Alle Stationen im Mesh-WPAN arbeiten als drahtlose Router und leiten Daten weiter. Derzeit konzentriert sich die Arbeit auf hochbitratige WPANs, in denen die Mesh-Funktionen hauptsächlich für Audio- und Video-Streaming dienen sollen. 



Als typische Größe eines Mesh-WLANs nimmt 802.11s 32 Mesh-(Access)-Points an, doch das ist keine absolute Grenze. Ein Paket braucht bei WLANs solcher Größe maximal etwa vier bis fünf Hops bis zum Ziel. Die Hops gelten hier für die MAC-Ebene (Link Layer), nicht für höhere Schichten (IP). Dies ist ein wesentlicher Unterschied zum Ansatz der Berliner Freifunker [2].

Damit bei den Freifunkern das Routing effizient abläuft, müssen sie ein Verfahren auf IP-Ebene verwenden, das sich über die Schichtgrenze hinweg zusätzliche Informationen zur Link-Güte aus der MAC-Schicht holt. Dazu gehören beispielsweise die Geschwindigkeit, die Paketfehlerrate oder der Auslastungsgrad der Verbindung. Bei 802.11s findet das Routing dagegen ausschließlich in der MAC-Ebene statt, wo diese Parameter bekannt sind.

Erfahrungen mit verschiedenen kommerziellen und freien Mesh-Netzen zeigen, dass ein auf Standard-WLAN aufgepfropfter IP-Routing-Algorithmus schnell an Performance-Grenzen stößt. Das liegt zum großen Teil daran, dass der 802.11-MAC nicht für Multi-Hop-Verbindungen entworfen wurde, denn ein typisches WLAN bildet eine Sternstruktur mit dem AP im Mittelpunkt – alles andere als ein Mesh.
Nachbarn stören
	
Bei herkömmlichen Installationen (oben) verknüpft ein Kabelnetz (DS) einzelne Funkzellen (BSS) zum übergreifenden WLAN (ESS). Mesh-Installationen nach 802.11s ersetzen das Kabelnetz durch eine Funkverbindung.


Bei herkömmlichen WLANs berühren sich Funkzellen eher zufällig, doch bei Mesh-WLAN ist das Absicht: Dort liegen Mesh-APs in gegenseitiger Empfangsreichweite, denn sonst würden sie kein Netz bilden können. Darüber hinaus hat ein Mesh-AP aber stets auch Nachbarn, deren Signale so schwach ankommen, dass er mit ihnen keinen Link aufbauen kann. Allerdings sind diese Nachbarsignale noch so stark, dass sie störend wirken. Folglich ist die Interferenzreichweite immer höher als die Empfangsreichweite. 

Darin liegt der Hauptgrund, warum Meshes weitaus anfälliger gegen Störungen sind als reines 802.11-WLAN. Denn in Mesh-Netzen, wo viele Stationen direkt und noch mehr indirekt benachbart sind, gerät der WLAN-Zugriffsmechanismus Carrier Sense (CS) an seine Grenzen.

Verkehrssteuerung

Das Clear Channel Assessment (CCA) einer WLAN-Station kann nur die Anwesenheit eines Funksignals feststellen, aber nicht, ob eine Station gerade Daten empfängt. Stationen nahe beim Empfänger eines Pakets können zwar diesen, unter Umständen aber nicht den Absender hören (Hidden-Station-Problem). Dadurch entsteht ein Kollisionsrisiko: Sie erkennen den Funkkanal als frei und beginnen selbst zu senden.

Um das Hidden-Station-Problem zu vermeiden, führt 802.11 den Network Allocation Vector (NAV) ein [3]. Er steckt in Daten-, Bestätigungs- und Handshake-Paketen (RTS/CTS, Request To Send/Clear To Send) und definiert eine Frist, während der der Kanal als belegt gilt. Mit RTS und CTS können Absender und Empfänger den Kanal für diese Frist reservieren.
	
Multi-Hop kann höheren Durchsatz bescheren: Zwar müssen Daten wiederholt werden, aber die APs können schnellere Übertragungsraten verwenden. Die Gesamtkapazität steigt dennoch nur selten.


Stationen, die weder RTS noch CTS mitbekommen, wissen aber nicht, wie lange die Übertragungen ihrer Nachbarn dauern. Sie können nur anhand des weniger zuverlässigen CCA entscheiden, ob sie zu senden beginnen oder nicht. Die hausgemachte Interferenz begrenzt die Performance eines Mesh, denn mit jedem zusätzlichen Hop klettert das Kollisionsrisiko – der Durchsatz sinkt rapide.

Auch die in 802.11 fehlende Ende-zu-Ende-Flusssteuerung macht sich im Multi-Hop-Mesh schmerzlich bemerkbar: So sendet eine Station selbst dann weiter Pakete, wenn vorhergehende auf dem Weg zum Empfänger längst verworfen wurden. Erst Protokolle auf höheren Schichten wie TCP können die Datenrate verringern, nachdem sie ein Verstopfen (Congestion) einer Route festgestellt haben. Das ist in Meshes besonders nachteilig, wenn der Verkehr innerhalb der Zelle und die Kommunikation mit Nachbarn auf dem selben Funkkanal laufen. Dann verstopft eine übereifrig sendende Station den Kanal, über den der Mesh-AP Pakete an seine Nachbarn weiterleiten will.
Von der Quelle zum Ziel

Abgesehen von den alltäglichen Funkproblemen haben die Mesh-WLAN-Entwickler eine weitere Aufgabe zu lösen: die Wegewahl (Routing) im Funknetz. Auf der MAC-Schicht bietet IEEE 802.11 seit jeher genügend 48-Bit-Adressfelder, um Pakete über mehrere Zwischenschritte zum Ziel zu leiten:

Destination Address (DA), Empfängeradresse,
Source Address (SA), Absenderadresse,
Receiver Address (RA), Ziel des aktuellen Hop und
Transmitter Address (TA), Quelle des aktuellen Hop.

Gewöhnliche Stationen nutzen davon nur drei: In einer Funkzelle mit AP setzt eine Station die Receiver Address gleich der BSSID (MAC-Adresse des AP), die Transmitter Address auf ihre eigene MAC-Adresse und trägt die Empfängeradresse in DA ein. Zwei Bits, To DS und From DS, zeigen dabei an, ob das Paket in der Zelle bleibt oder sie über das Distribution System verlässt:

To DS = 0, From DS = 0: innerhalb BSS 
To DS = 0, From DS = 1: aus DS an BSS 
To DS = 1, From DS = 0: aus BSS an DS 
To DS = 1, From DS = 1: AP an AP

Der Routing-Algorithmus erneuert nun bei jedem Hop abschnittsweise die Transmitter und Receiver Address. Im drahtgebundenen Netz ist Routing schon lange kein Problem mehr, doch bei Funknetzen streitet man – besonders wegen der gewünschten Mobilität – noch um den besten Algorithmus. Zahlreiche Gruppen forschen daran. Deshalb verfolgt die 11s-Arbeitsgruppe eine offene Lösung: Sie definiert zwar ein Protokoll, schreibt seine Verwendung aber nicht zwingend vor. Vielmehr soll der Standard eine Infrastruktur liefern, damit die vorhandenen Vorschläge oder gänzlich andere Protokolle implementiert werden können.

In der Praxis gibt es schon Ansätze: Beispielsweise nutzen die Berliner Freifunker eine Variante des Optimized Link-State Routing Protocols (OLSR). Es ist mit IS-IS (Intermediate System to Intermediate System Protocol) und OSPF (Open Shortest Path First) nahe verwandt, die in zahlreichen IP-Netzwerken routen. Diese Link-State-Protokolle arbeiten nach einem einfachen Prinzip: Jeder Router legt eine Liste aller Nachbarn an, mit denen er eine bidirektionale Verbindung hält. 

Proprietäre Technik
Eine Vielzahl von Mesh-WLAN-Produkten ist bereits auf dem Markt. Zu den Pionieren gehören Motorola (seit November 2004 Eigentümer von MeshNetworks), Tropos, PacketHop, Nortel, Strix, BelAir, Firetide und andere. Erst kürzlich hat auch Cisco den Mesh-Markt entdeckt und eigene Produkte angekündigt: Die Aironet-1500-Serie nutzt zwei Funkmodule, um den Mesh-Datenverkehr von dem der Stationen zu trennen. Ein Modul sendet gemäß 802.11b/g im 2,4-GHz-Band und bedient wie ein herkömmlicher AP seine Stationen. Das andere Funkmodul nimmt am Mesh-WLAN auf 5 GHz nach 802.11a teil. Ciscos Produkte kombinieren hauptsächlich einen Routing-Algorithmus mit herkömmlicher WLAN-Hardware. Am Medienzugriff ändert sich nichts. 

Innovativere Produkte wie die MEA-Serie von Motorola nutzen mit einem Funkmodul gleich mehrere Kanäle eines Bandes. Alle Stationen eines Mesh-WLAN schalten ihr Funkmodul zu festgelegten Zeitpunkten auf einen Koordinationskanal. Dort tauschen sie kurze, RTS/CTS-ähnliche Steuerinformationen aus, die festlegen, auf welchem Funkkanal die Datenpakete laufen. Das verringert Interferenz durch räumliche und zeitliche Trennung der Datenübertragungen. Mit einem 802.11b-PHY, der nominell 11 MBit/s liefert, will Motorola rund 500 kBit/s Durchsatz über vier bis fünf Hops schaffen.

Ein sehr ambitioniertes Projekt treibt derzeit Nortel in Taipeh voran. Dort spannen zehntausend APs ein flächendeckendes WLAN auf. Dieses Netz soll nicht nur für die üblichen Datendienste nutzbar sein, sondern auch Telefonie per VoIP bieten. Dazu modifiziert Nortel das MAC-Verfahren und will auch mit einzelnen Funkmodulen höhere Effizienz als mit einem reinen 802.11-System erreichen. 


Verwaltung kostet

Diese Information flutet er an seine direkten Nachbarn, die sie wiederum weiterleiten, bis alle den vollständigen Netzaufbau kennen (Flooding). Dann kann jeder Router mittels eines Standard-Algorithmus aus der Graphentheorie – kürzeste Pfade gemäß Dijkstra – berechnen, welche Route für welches Ziel die günstigste ist. Das Verfahren ist sehr robust und kommt deshalb bei drahtgebundenen Netzwerken oft zum Einsatz. Allerdings hat es einen Nachteil: Das Fluten erzeugt sehr viel Netzverkehr, was besonders bei drahtlosen Netzwerken die anwendungsseitig nutzbare Bandbreite drückt.

Bei OLSR wählt nun jeder Router eine Menge so genannter Multipoint Relays (MPR) so, dass er über sie alle Router erreichen kann, die zwei Hops entfernt sind [4]. Nur diese senden Routing-Informationen weiter. Zwar lassen sich akademische Fälle konstruieren, wo das Verfahren keinen Vorteil bringt. In der Praxis mildert es die Netzlast aber entscheidend.

OLSR kommt zugute, dass nicht alle Stationen am Routing teilnehmen müssen. Bei 802.11s geht man von etwa 32 Routern, also Mesh-APs, aus. Auch das Freifunk-Projekt in Berlin sieht keine massiv höhere Zahl vor, denn über diese relativ wenigen Mesh-APs kann man bei günstiger Positionierung ein Vielfaches an regulären Stationen erreichen – genauso wie bei herkömmlichem WLAN.

Jetzt alle

Nimmt man alle Stationen als Router in die Pflicht, entsteht ein Mobiles Ad-hoc-Netzwerk (MANET, [6]). Dort trägt jeder Rechner zur Gesamtkapazität des Netzes bei und ermöglicht zusätzliche Verbindungen. So könnte beispielsweise ein vorübergehend per WLAN-Hotspot im Café verbundener Laptop zwei andere Gäste am Internet-Zugang teilhaben lassen.

Es gibt einige Routing-Ansätze in diesem Bereich [7]. Die MANET Working Group im IETF hat auch OLSR dafür standardisiert. Allerdings verfolgt sie bei dynamischen MANETs eher reaktive Ansätze. Ein reaktives Protokoll kennt anders als proaktive wie OLSR nicht zu jedem Zeitpunkt die Routen zu allen Stationen. Vielmehr ermittelt es den Weg erst dann, wenn er wirklich gebraucht wird, und spart so Netzkapazität. Außerdem ist die frisch ermittelte Routing-Information aktuell. Die in proaktiven Protokollen periodisch gesammelten Wegdaten verfallen hingegen recht schnell in MANETs mit hoher Dynamik.
	
CCA erkennt benachbarte Übertragungen nur bis zu einer bestimmten Grenze. Trotz vermeintlich freien Funkkanals kann die Datenübertragung an zu hoher Interferenz scheitern.


Natürlich kommt die höhere Aktualität nicht ohne Preis: Wann immer eine Station eine Übertragung startet, muss die Route neu gefunden werden. Die sendende Station hält ihr Paket vorerst zurück und startet zunächst die Pfadsuche. Bei rein reaktiven Protokollen ist dazu ein vollständiges Fluten des Netzwerks nötig. Erst danach kann die Station den Weg berechnen und ihr Paket auf die Reise schicken. So entsteht anfangs eine lange Wartezeit (Latenz von einigen hundert Millisekunden), die bei den Folgepaketen wegfällt. Wenn längere Zeit nichts mehr gesendet wird, altert die Route aus den Tabellen heraus. 

Typische Vertreter des reaktiven Ansatzes sind Dynamic Source Routing (DSR), Ad-Hoc On-Demand Distance-Vector (AODV) und dessen Nachfolger Dynamic MANET On-Demand Routing (DYMO). Sie unterscheiden sich wenig, ihre Eigenschaften sind gut vergleichbar [8, 9, 10]. Es gibt einige Optimierungen der Verfahren, beispielsweise den Expanding Ring Search. Er flutet nicht das ganze Netz, sondern zunächst nur die unmittelbare Umgebung, was weniger Netzlast erzeugt, wenn der Großteil der Kommunikation eher lokal stattfindet.
Theorie trifft Praxis

Trotz sehr guter Ergebnisse in Simulationen kommen reaktive Verfahren in der Praxis selten zum Einsatz. Einer der Gründe dürfte ohne Zweifel sein, dass Ad-hoc-Netzwerke insgesamt noch rare Gebilde sind. Weiterhin sind proaktive Protokolle den Netzwerkern vertrauter, sodass sie diese bevorzugen. Allerdings dürften auch andere Dinge eine Rolle spielen. Routing-Protokolle werden in der Forschung meist simuliert, denn nicht jede Arbeitsgruppe kann für einen Versuch mal eben schnell ein Netz mit 200 Knoten aufsetzen. Dabei machen die Forscher häufig stark vereinfachte Annahmen über das Medium Funk, sodass die simulierten Ergebnisse weit von der Praxis entfernt bleiben.

Kotz et al. kritisieren dies [11]. Ihnen zufolge gehen die Simulierer beim Nachbilden der Funkbedingungen häufig davon aus, dass die Erde flach ist, es an einem Ort nur eine Station gibt, sich die Funkwellen kreisförmig und ohne Reflexionen ausbreiten, alle Stationen gleiche Reichweite haben und alle Verbindungen symmetrisch sind, also in beide Richtungen gleich schnell funken. 

Schon der Fakt, dass die meisten Gebäude mehr als eine Etage und unterschiedlich durchlässige Wände besitzen, widerlegt einen Teil dieser Annahmen. Außerdem ist der Raum zwischen zwei Stationen so gut wie nie leer: Bewegliche und stationäre Objekte wie Passanten und Metallregale beeinflussen die Funkausbreitung erheblich, noch dazu zeitlich unterschiedlich. Aus der Tatsache, dass eine Station A die Station B gut empfangen kann, folgt zudem noch lange nicht, dass B auch A gut hören kann – oder überhaupt. Sogar der widersinnige Fall, dass A eine weiter entfernte Station C besser hört als B, kommt in der Praxis vor, beispielsweise dann, wenn zwischen A und B mehr und dickere Mauern liegen, als zwischen A und C.

Diese Effekte beeinflussen reaktive Protokolle weitaus stärker als proaktive, denn Letztere haben genügend Zeit und Ressourcen, mit denen sie den Grad der Symmetrie recht gut ermitteln können. Bei reaktiven Protokollen ist es schon aus Zeitgründen kaum möglich, die Link-Eigenschaften festzustellen, denn das würde mehrere Nachrichten benötigen und den eigentlichen Datenaustausch weiter verzögern. Das führt häufig zu schlechten Routen, mit denen sich dann die höhere Schicht herumplagen muss.
Standard-Stand

Nachdem ursprünglich 35 Parteien einen Vorschlag für 802.11s einreichen wollten, sind nach Ausschlüssen und Verschmelzungen derzeit noch zwei übrig: Hinter dem zustimmungsmäßig führenden Simple Efficient Extensible Mesh stehen hauptsächlich Intel und Cisco. SEEMesh konzentriert sich auf Routing- und Security-Aspekte. Die bereits von Cisco erhältlichen Produkte (Aironet 1500) entsprechen weitestgehend dem vorgeschlagenen Konzept. Sie verwenden zwei Funkmodule, um Zellen- und Mesh-Verkehr zu trennen. Bei SEEMesh ist der Betrieb mit einem Modul zwar möglich, soll aber die Ausnahme bleiben.
	
Das Routing findet in 802.11s transparent in der MAC-Schicht statt. Mesh-APs müssen sich gegenseitig über die MAC-Adressen ihrer assoziierten Stationen informieren, damit Roaming möglich ist.


Auf der Gegenseite steht die von Philips, Nortel, Swisscom Innovations und anderen gebildete Wi-Mesh Alliance (www.wi-mesh.org). Wi-Mesh will Systeme ermöglichen, in denen bereits ein einzelnes Funkmodul gute Leistung bringt. Es trennt beim Access Point auf einem einzelnen Funkkanal den Mesh- vom Zellenverkehr und zieht auch Änderungen am MAC in Betracht. Die Trennung kann nur zeitlich geschehen, sodass immer wieder Phasen entstehen, in denen die Stationen Pause haben und die Mesh-APs den Funkkanal exklusiv nutzen. Dank der MAC-Eingriffe können diese dann einen höheren Durchsatz als Standard-WLAN erreichen.
Fazit

Mesh-WLAN könnte den schnellen drahtlosen Zugang tatsächlich allgegenwärtig machen – zumindest in den Innenstädten. Doch bis dahin sind noch ein Haufen Detailprobleme zu lösen. Unter anderem müssen sich die beiden Fraktionen im IEEE auf einen gemeinsamen Standard einigen und die WLAN-Hersteller diesen dann in Produkte umsetzen. 

Allerdings wird das allge-genwärtige Mesh-WLAN wohl noch etwas auf sich warten lassen, denn für brauchbare Performance ohne Änderungen am Zugriffsprotokoll sind zwei Funkmodule pro Basisstation unverzichtbar. Besitzer von Breitband-WLAN-Routern dürften kaum einen persönlichen Vorteil sehen, sodass sie die Investition in eine neue Basisstation scheuen werden. Deshalb wird man die Technik zuerst wohl im Firmeneinsatz finden, wo mit möglichst wenig zusätzlicher Verkabelung eine große Fläche – Produktionshalle oder Außengelände – abgedeckt werden muss. (ea)
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