Redes Mesh: Aspectos Técnicos

No artigo de dezembro explicamos o que são redes em malha e suas possíveis aplicações. Agora é hora de sermos um pouco mais técnicos.

Fazendo uma analogia com a Internet, podemos dizer que ela também é uma rede em malha em escala global. Mas aí envolve diversas tecnologias para realizar a interconexão entre todos os usuários do mundo, seja satélite, fibra óptica ou radiofrequência.

No nosso caso, trata-se apenas do uso de radiofrequência. Mais especificamente microondas.

Como em qualquer rede de computadores, cada conexão pode ter diversas características diferentes. Pode ser que um link Wi-Fi esteja mais congestionado que o outro, um enlace pode ter mais capacidade ou ter menor latência (atraso).

Por exemplo, o roteador A se comunica com o roteador C através do roteador E (veja abaixo) muito embora haja um caminho direto para o roteador C. Mas, nesse caso, o caminho direto tem uma menor capacidade (25) comparado com a comunicação via E. É como você tivesse um caminho mais curto para chegar na sua casa de carro, mas a rua é de mão dupla e costuma ficar parada nas horas de maior pico. Aí é melhor pegar um caminho mais longo por uma via com 3 ou 4 faixas de rolamento, onde o fluxo ande mais rapidamente.

É assim que funciona nas redes mesh. Você têm uma rede com vários nós (roteadores) e um algoritmo que vai vendo, em tempo real, qual a melhor rota para chegar até um determinado destino. Claro, você pode usar essa tecnologia para ampliar a área de cobertura de uma rede indoor (casa, escritórios) ou outdoor (provedores de acesso).

Algumas operadoras de telefonia celular pelo mundo afora usam/usaram desta tecnologia para ampliar a área de cobertura dos seus clientes. Se não tinha 3G/4G no local ou a cobertura não era o suficiente para todos, usa-se o Wi-Fi. Um exemplo no Brasil é o serviço TIM Wi-Fi.

Pensando em um ambiente indoor, temos soluções em redes mesh que permitem uma série de funcionalidades. Vamos vê-las agora.

Formação automática da Topologia da Rede

A rota para cada destino será escolhida baseada em várias métricas como capacidade do enlace, taxa de erros, potência do sinal e etc. Tem ainda a possibilidade de escolher um enlace (link) direto para o destino ou através um um nó (roteador) intermediário para reduzir a latência. O diagrama abaixo descreve as possíveis rotas em azul.

No nosso exemplo, o nó MP-Patio (Mesh Point-Patio) prefere passar pelo MP-Bedroom 2 (canto superior direito) ao invés de se comunicar diretamente com o roteador principal (cubo no centro superior da figura). Isso ocorre porque o enlace de rádio ainda tem uma velocidade/latência melhores se passar por um outro dispositivo intermediário, também chamado de relay.

Auto Recuperação (Self-Healing)

Mesmo após os nós da rede mesh terem escolhido os caminhos que irão utilizar até o roteador principal (o cubo, que leva todos para a internet) eles ainda sabem quais alternativas eles têm em caso de falha. Os enlaces em cinza mostram os caminhos alternativos em caso de falha.

Por exemplo, pode haver uma situação que o nó MP-Bedroom 2 precisa ficar desligado temporariamente. Neste caso, uma câmera Wi-Fi foi conectada ao nó mesh MP-Patio para continuar a realizar o streaming via internet após o MP-Patio mudar dinamicamente a conexão da antena para ele. Veja abaixo:

Essa funcionalidade também pode ser usada quando um enlace ficar fraco ou intermitente por causa de alguma obstrução temporária. Assim, quando a obstrução terminar, voltamos para as rotas padrão:

Bem pessoal, como pode ver temos uma abordagem de rede que nos permite ter muito mais robustez. Seja ela no ambiente doméstico, corporativo e industrial.

Grande abraço!

Referências:

https://blog.amplifi.com/2016/09/15/what-is-home-wi-fi-mesh-technology/

https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11s

https://blog.ubnt.com/2017/01/29/moving-beyond-conventional-wireless-network-unifi-mesh/