A rede mesh, também conhecida como "rede de grade sem fio", é uma rede "multi-hop" que se desenvolveu a partir de redes ad hoc e é uma das tecnologias-chave para solucionar o problema do "último quilômetro". No processo de evolução para a próxima geração de redes, a tecnologia sem fio é indispensável. A rede mesh sem fio permite a comunicação cooperativa com outras redes e é uma arquitetura de rede dinâmica que pode ser continuamente expandida, possibilitando a interconexão sem fio entre quaisquer dois dispositivos.
Situação geral
Com as características de interconexão multi-hop e topologia Mesh, a rede mesh sem fio evoluiu para uma solução eficaz para diversas redes de acesso sem fio, como redes domésticas de banda larga, redes comunitárias, redes corporativas e redes metropolitanas. Os roteadores mesh sem fio formam redes ad hoc por meio de interconexão multi-hop, o que proporciona maior confiabilidade, cobertura de serviço mais ampla e menor custo inicial para redes mesh sem fio. A rede mesh sem fio herda a maioria das características das redes ad hoc sem fio, mas existem algumas diferenças. Por um lado, ao contrário da mobilidade dos nós de uma rede ad hoc sem fio, a localização dos roteadores mesh sem fio geralmente é fixa. Por outro lado, em comparação com as redes ad hoc sem fio com restrições de energia, os roteadores mesh sem fio geralmente possuem uma fonte de alimentação fixa. Além disso, a rede mesh sem fio também difere das redes de sensores sem fio, e geralmente assume-se que o modelo de negócios entre os roteadores mesh sem fio é relativamente estável, mais semelhante a uma rede de acesso típica ou rede de campus. Portanto, a rede mesh sem fio pode atuar como uma rede de encaminhamento com serviços relativamente estáveis, como uma rede de infraestrutura tradicional. Quando implantada temporariamente para tarefas de curto prazo, a rede mesh sem fio pode frequentemente atuar como uma rede ad hoc móvel tradicional.
A arquitetura geral de uma WMN consiste em três elementos de rede sem fio distintos: roteadores de gateway (roteadores com capacidade de gateway/ponte), roteadores Mesh (pontos de acesso) e clientes Mesh (móveis ou não). O cliente Mesh se conecta ao roteador Mesh sem fio por meio de uma conexão sem fio, e o roteador Mesh sem fio forma uma rede de encaminhamento relativamente estável na forma de interconexão multi-hop. Na arquitetura geral de rede de uma WMN, qualquer roteador Mesh pode ser usado como um retransmissor de encaminhamento de dados para outros roteadores Mesh, e alguns roteadores Mesh também possuem a capacidade adicional de gateways de Internet. O roteador Mesh de gateway encaminha o tráfego entre a WMN e a Internet por meio de um link com fio de alta velocidade. A arquitetura geral de rede de uma WMN pode ser considerada como composta por dois planos: o plano de acesso fornece conexões de rede para os clientes Mesh, e o plano de encaminhamento retransmite os dados entre os roteadores Mesh. Com o uso crescente da tecnologia de interface sem fio virtual em WMN, a arquitetura de rede projetada para WMN tornou-se cada vez mais popular.
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esquema de rede MESH
Em redes Mesh, fatores como interferência de canal, seleção do número de saltos e seleção de frequência devem ser considerados de forma abrangente. Esta seção utiliza o WLANMESH baseado em 802.11s como exemplo para analisar vários esquemas de rede possíveis. A seguir, descrevemos os esquemas de rede de frequência única e de frequência dupla e seu desempenho.
Rede MESH de frequência única
O esquema de rede de frequência única é usado principalmente em áreas onde os dispositivos e os recursos de frequência são limitados. Ele se divide em frequência única de salto único e frequência única de múltiplos saltos. Em uma rede de frequência única, todos os pontos de acesso sem fio (APs Mesh) e os pontos de acesso com fio (APs Raiz) operam na mesma banda de frequência. Como mostrado na Figura 1, o canal 802.11b/g em 2,4 GHz pode ser usado para transmissão de acesso e retorno. De acordo com o ambiente de interferência de canal durante a implementação do produto e da rede, o canal usado entre os saltos pode ser um canal completamente independente e sem interferência, ou pode haver algum canal com interferência (este último é o mais comum em ambientes reais). Nesse caso, devido à interferência entre nós vizinhos, todos os nós não podem receber ou enviar dados simultaneamente, e o mecanismo MAC CSMA/CA deve ser usado para negociar no alcance de múltiplos saltos. Com o aumento do número de saltos, a largura de banda alocada para cada AP Mesh diminui drasticamente, e o desempenho real da rede de frequência única fica bastante limitado.
Rede MESH de dupla frequência
Em redes de banda dupla, cada nó utiliza duas bandas de frequência diferentes para retransmissão e acesso. Por exemplo, o serviço de acesso local utiliza o canal 802.11b/g de 2,4 GHz, enquanto a rede de backbone Mesh utiliza o canal 802.11a de 5,8 GHz sem interferência. Dessa forma, cada ponto de acesso Mesh pode executar as funções de retransmissão e encaminhamento enquanto atende aos usuários de acesso local. Comparada à rede de frequência única, a rede de banda dupla resolve o problema de interferência de canal na retransmissão e no acesso, melhorando significativamente o desempenho da rede. No entanto, em ambientes reais e redes de grande escala, como a mesma banda de frequência é utilizada entre os links de backhaul, ainda não há garantia de que não haverá interferência entre os canais. Portanto, com o aumento do número de saltos, a largura de banda alocada para cada ponto de acesso Mesh tende a diminuir, e os pontos de acesso Mesh distantes do ponto de acesso raiz ficarão em desvantagem no acesso ao canal. Assim, o número de saltos em redes de banda dupla deve ser configurado com cautela.
Data da publicação: 12 de janeiro de 2024