Подключение большого количества небольших устройств Wi-Fi в доме без удушения маршрутизатора

Question

Я хотел бы экспериментировать несколько сигнализаций с использованием Arduinos, малина PIs и др.

Я не сетевой эксперт. Я, конечно, знаю, как работают маршрутизаторы, модемы и коммутаторы, и я знаком с внутренностями различных протоколов OSI, но я на 100% не осведомлен о Wi-Fi.

Каждое устройство может управлять лампочкой или системой кондиционирования воздуха, или чем-то еще. Я хотел бы, чтобы все они были подключены к локальной сети с помощью Wi-Fi, чтобы я мог управлять ими с помощью своего ПК или смартфона.

Однако всем этим устройствам не требуется доступ к Интернету (99% времени), и я не хочу подключать их все к главному домашнему маршрутизатору, быстро заполняя 255 слотов для IP-адресов. Я также обеспокоен проблемами со скоростью, которые могут возникнуть при подключении десятков устройств к сборке маршрутизатора для поддержки 4-5 соединений.

То, о чем я думаю, это "подсеть" (правильный термин?) где все устройства подключены к "главному устройству", которое будет точкой доступа и запускает сервер DHCP. А главное устройство, в свою очередь, будет подключено к домашней сети, что позволит получить доступ к Интернету и дистанционное управление инфраструктурой.

Это вообще возможно? Мастер будет иметь соединение Wi-Fi и точку доступа для других устройств. Нужно ли два адаптера Wi-Fi?

Answer 1

Проблема, которую вы описываете, заключается в том, почему именно WiFi является наименее желательным беспроводным протоколом для домашней автоматизации (domotica). Есть много протоколов, конкурирующих за это пространство, например Z-wave, ZigBee, Thread и многие другие. Лучший совет - исследовать устройства, поддерживающие их, а не Wi-Fi. В дополнение к разгрузке вашей сети они потребляют меньше энергии, что является огромным фактором для небольших / портативных / работающих от батареи устройств.

Однако, если вы настаиваете на использовании Wi-Fi, у вас есть две проблемы:

1. Пространство IP-адресов, которое достаточно просто (например, использовать адресное пространство 10.xxx/8) и использовать маршрутизатор или другой DHCP-сервер, способный справиться с этим.
2. Количество Wi-Fi-устройств, одновременно говорящих с точкой доступа. Единственное реальное решение - это множественные точки доступа (но это означает, что нужно проложить больше кабелей, управлять каналами Wi-Fi и планировать минимизацию перекрытия радиочастот) или использовать одну более мощную многоканальную / потоковую точку доступа (например, 3x3 или по меньшей мере 2x2). Хорошие точки доступа этой возможности не будет дешевым. Я зарабатываю домашнюю автоматизацию и в тех случаях, когда у меня более 50 клиентов Wi-Fi или я ожидаю более 15 или более одновременных или интенсивно работающих клиентов Wi-Fi, я буду использовать не меньше, чем Ruckus R300 (около $ 450 IIRC). Сверстники порекомендовали мне также Арубу и сравнили цены моделей аналогично.

Что касается сегментирования сети, хорошая точка доступа (например, R300) предоставит вам несколько SSID (имена вещания Wi-Fi), и вы сможете пометить каждый ssid как отдельный vlan. Это очень похоже на подсети различных сетей, но с меньшим количеством статических маршрутов в маршрутизаторе. Для этого потребуется многопортовый маршрутизатор или коммутатор уровня 3, хотя для правильной обработки тегов VLAN.

Итог - серьезно переоцените использование устройств на основе Wi-Fi, если у вас будет какое-то значительное их количество. В целом вы получите гораздо лучший опыт, возможно, потратите меньше, будете меньше болеть и освободите свою инфраструктуру Wi-Fi для своих компьютеров и планшетов, что также улучшит их работу.

НТН.

Answer 2

Wi-Fi похож на старый полудуплексный Ethernet.

Некоторые маршрутизаторы блокируют вашу локальную сеть в маске 255.255.255.0, но многие позволяют использовать другую маску со значительно более чем 254 адресами. 10.0.0.0/255.255.0.0, например, дать вам 65534 IP-адресов.

Если вы действительно получаете более 200 беспроводных устройств, вы можете получить проблемы с Wi-Fi из-за коллизий и перегрузки AP. В этой ситуации Вам необходимо спланировать покрытие своей беспроводной сети по множеству точек доступа и разных частот (каналы 1, 6, 11). Это зависит от того, насколько велик ваш проект.

Разделение домашней автоматизации в отдельной подсети (в представлении L3/IP) и в отдельном широковещательном домене (в представлении L2) обычно имеет большую безопасность, чем проблема производительности.

То, что Вы описали, возможно. Если вы просто размещаете эти устройства на отдельных каналах Wi-Fi, "ведущее устройство" - это одна или несколько дополнительных точек доступа. Если вы выполняете разделение на уровне L2 и L3, "ведущее устройство" - это более или менее профессиональный маршрутизатор (например, Mikrotik, как я в этом профессионал) и добавьте статические маршруты к текущему маршрутизатору. В этом месте можно использовать «домашний маршрутизатор с Wi-Fi», но поскольку "домашний маршрутизатор" обычно принудительно использует NAT, необходимо определить множество правил сопоставления портов для доступа с устройств в основной домашней сети к устройствам в домашней автоматизации. сеть.

Я ожидаю, что вы планируете добавить не более 10 - 20 устройств HA одновременно. Просто добавьте и следите за нагрузкой на Вашу сеть. Посмотрите, с какой проблемой вы столкнулись сначала.

Если вы планируете быстро и безболезненно развернуть тысячи устройств высокой доступности, вам нужно нанять консультанта или в любом случае выполнить пошаговые лабораторные тесты.

Answer 3

Вы можете подключить все свои устройства к отдельной точке доступа (маршрутизатору) на другом канале, который отличается от остальной части вашего дома, но вы все равно можете столкнуться с проблемой привязки многих устройств к точке доступа, рассчитанной лишь на несколько человек. Вы всегда можете купить более дорогой AP, если это в пределах вашего бюджета.

Подключите второй AP к первичному маршрутизатору через проводное соединение для достижения наилучших результатов. Например, установите основной маршрутизатор на канал 1, а маршрутизатор устройства на канал 11.