Un réseau maillé, ou « réseau de grille sans fil », est un réseau « multi-sauts » dérivé des réseaux ad hoc. Il constitue une technologie clé pour résoudre le problème du « dernier kilomètre ». Dans l'évolution vers les réseaux de nouvelle génération, le sans-fil est une technologie indispensable. Un réseau maillé sans fil peut communiquer de manière coopérative avec d'autres réseaux et représente une architecture dynamique extensible en continu, permettant à deux appareils quelconques de maintenir une interconnexion sans fil.
Situation générale
Grâce à ses caractéristiques d'interconnexion multi-sauts et à sa topologie en maillage, le réseau maillé sans fil (WMN) s'est imposé comme une solution efficace pour divers réseaux d'accès sans fil, tels que les réseaux domestiques haut débit, les réseaux communautaires, les réseaux d'entreprise et les réseaux métropolitains. Les routeurs WMN forment des réseaux ad hoc (AD hoc) via une interconnexion multi-sauts, offrant ainsi une fiabilité accrue, une couverture de service plus étendue et un coût initial réduit. Le WMN hérite de la plupart des caractéristiques des réseaux ad hoc sans fil, mais présente quelques différences. D'une part, contrairement à la mobilité des nœuds des réseaux ad hoc sans fil, l'emplacement des routeurs WMN est généralement fixe. D'autre part, contrairement aux réseaux ad hoc sans fil dont l'énergie est limitée, les routeurs WMN disposent généralement d'une alimentation électrique fixe. De plus, le WMN se distingue des réseaux de capteurs sans fil (WSN) et son modèle économique est généralement considéré comme relativement stable, plus proche de celui d'un réseau d'accès ou d'un réseau de campus classique. Par conséquent, le WMN peut servir de réseau de relais avec des services relativement stables, à l'instar d'un réseau d'infrastructure traditionnel. Lors de déploiements temporaires pour des tâches de courte durée, le WMN peut souvent fonctionner comme un réseau ad hoc mobile classique.
L'architecture générale d'un réseau maillé sans fil (WMN) se compose de trois éléments : des routeurs passerelles (routeurs faisant office de passerelle/pont), des routeurs Mesh (points d'accès) et des clients Mesh (mobiles ou fixes). Le client Mesh est connecté au routeur Mesh via une liaison sans fil, et ce dernier forme un réseau de transfert relativement stable grâce à une interconnexion multi-sauts. Dans cette architecture, n'importe quel routeur Mesh peut servir de relais de données pour d'autres routeurs Mesh, et certains routeurs Mesh font également office de passerelles Internet. Le routeur Mesh passerelle achemine le trafic entre le WMN et Internet via une liaison filaire haut débit. L'architecture du WMN peut être considérée comme composée de deux plans : le plan d'accès assure la connexion réseau des clients Mesh, tandis que le plan de transfert assure le relais entre les routeurs Mesh. Avec l'utilisation croissante de la technologie d'interface sans fil virtuelle (VWUI) dans les WMN, cette architecture réseau est devenue de plus en plus populaire.
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Système de réseau MESH
Dans les réseaux maillés, des facteurs tels que les interférences de canal, le choix du nombre de sauts et la sélection de la fréquence doivent être pris en compte de manière exhaustive. Cette section utilise WLANMESH, basé sur la norme 802.11s, comme exemple pour analyser différentes configurations de réseau possibles. Les configurations de réseau à fréquence unique et à double fréquence, ainsi que leurs performances, sont décrites ci-après.
Réseau MESH à fréquence unique
Le schéma de réseau à fréquence unique est principalement utilisé dans les zones où les ressources matérielles et fréquentielles sont limitées. Il se divise en réseau à fréquence unique et à saut unique, et réseau à fréquence unique et à sauts multiples. Dans un réseau à fréquence unique, tous les points d'accès sans fil (Mesh AP) et le point d'accès filaire (Root AP) fonctionnent sur la même bande de fréquence. Comme illustré sur la figure 1, le canal 802.11b/g à 2,4 GHz peut être utilisé pour l'émission et la réception. En fonction de l'environnement d'interférences de canal lors du déploiement du produit et du réseau, le canal utilisé entre les sauts peut être un canal totalement indépendant et sans interférence, ou bien un canal présentant des interférences (ce dernier cas étant le plus fréquent en pratique). Dans ce cas, en raison des interférences entre nœuds voisins, tous les nœuds ne peuvent pas émettre ou recevoir simultanément, et le mécanisme MAC CSMA/CA doit être utilisé pour négocier la bande passante sur plusieurs sauts. Avec l'augmentation du nombre de sauts, la bande passante allouée à chaque Mesh AP diminue fortement, ce qui limite considérablement les performances réelles du réseau à fréquence unique.
Réseau MESH à double fréquence
Dans un réseau bi-bande, chaque nœud utilise deux bandes de fréquences différentes pour le retour et l'accès. Par exemple, le service d'accès local utilise le canal 2,4 GHz 802.1b/g, tandis que le réseau Mesh dorsal utilise le canal 5,8 GHz 802.11a sans interférence. Ainsi, chaque point d'accès Mesh peut assurer les fonctions de retour et de retransmission tout en desservant les utilisateurs locaux. Comparé à un réseau mono-bande, le réseau bi-bande résout le problème d'interférence entre les canaux lors du retour et de l'accès, et améliore considérablement les performances du réseau. Cependant, en pratique et pour les réseaux à grande échelle, l'utilisation de la même bande de fréquence entre les liaisons de retour ne garantit pas l'absence d'interférences entre les canaux. Par conséquent, avec l'augmentation du nombre de sauts, la bande passante allouée à chaque point d'accès Mesh tend à diminuer, et les points d'accès Mesh éloignés du point d'accès racine seront désavantagés en termes d'accès aux canaux. Il convient donc de définir le nombre de sauts d'un réseau bi-bande avec précaution.
Date de publication : 12 janvier 2024