Redes IEEE 802.11 (Wifi)
2. Estrutura de uma rede wifi
2.5. Redes Mesh
Assim como as redes Ad Hoc, redes mesh não dependem a rigor de existir uma infraestrutura prestabelecida para que as estações possam se comunicar. A principal diferença entre redes ad hoc e mesh reside justamente em como se faz a descoberta de caminhos. Na verdade, redes mesh podem ser considerados um caso especial de redes ad hoc.
O video a seguir ainda não tem legendas, mas a animação dá uma boa ideia de como funcionam redes mesh:
De forma geral, redes mesh são compostas por um conjunto de nodos capazes de descobrir caminhos dentro da rede, os quais são usados pelos demais nodos da rede para que possam se comunicar. Assim, os nodos roteadores formam uma malha cujos caminhos idealmente são compostos pelos enlaces de melhor qualidade. Apesar de não existirem estações base (i.e. pontos de acesso), essa rede provê uma certa infraestrutura para que nodos acessem a rede e se comuniquem. Além disso, assume-se que os nodos roteadores sejam estáticos ou possuam baixo grau de mobilidade, de forma que seus enlaces sejam duradouros. Essa forma de organização se apresenta em diferentes redes sem-fio, tais como redes metropolitanas e redes industriais. Existe uma extensão ao padrão IEEE 802.11 proposta para possibilitar a formação de redes mesh com esse tipo de rede sem-fio.
Este outro video (também com legendas ainda a serem obtidas) mostra uma visão geral sobre redes mesh wifi. Ele tem mais detalhes, e mostra várias aplicações interessantes.
O padrão IEEE 802.11s (atualmente incorporado ao padrão IEEE 802.11) propõe mecanismos para o estabelecimento de redes mesh. No escopo de redes IEEE 802.11, estações capazes de formarem redes mesh (chamadas de mesh points) descobrem automaticamente suas estações vizinhas e as utilizam para estabelecerem caminhos para outras estações que estejam fora de alcance direto. Para isso, dois componentes importantes da tecnologia foram definidos:
- Um estimador de qualidade de enlace para avaliar os enlaces entre estações, e assim poder estabelecer e usar os melhores caminhos dentro da rede.
- Um ou mais protocolos de descoberta de caminhos (evita-se o termo roteamento, por estar associado uma função da camada de rede), sendo mandatório o HWMP (Hybrid Wireless Mesh Protocol). Há também o OLSR (Optimized Link State Routing Protocol), que é opcional.
Já existem produtos que exploram o modo mesh de redes IEEE 802.11. Veja alguns exemplos:
O kernel Linux possui uma implementação do IEEE 802.11s feita em software, explorando a capacidade de muitas interfaces de rede de delegarem as funções de gerenciamento do MAC para o device driver (isso é conhecido como SoftMAC). Assim, pode-se estabelecer e experimentar uma rede mesh IEEE 802.11s usando-se algumas ferramentas do Linux.
Componentes de uma rede mesh IEEE 802.11
Uma rede mesh IEEE 802.11 funciona como um único domínio de broadcast. Assim, do ponto de vista das estações é como se todas fizessem parte da mesma LAN. O conjunto de estações de uma rede mesh é denominado MBSS (Mesh BSS), sendo identificado por um nome - da mesma forma que uma rede infraestruturada possui seu SSID.
Redes mesh IEEE 802.11 são compostas por três tipos de estações:
- MP (Mesh Point): estação capaz de se comunicar pela rede mesh e agir como intermediária para encaminhar quadros, pois participa da descoberta de caminhos com o protocolo HWMP.
- MAP (Mesh AP): estação mesh que tem também papel de AP. Usada para possibilitar que estações convencionais (que não são MP) se comuniquem pela rede mesh.
- MPP (Mesh Portal): estação que interliga a rede mesh com a rede cabeada.
A figura abaixo ilustra os três tipos de estações em uma rede mesh:
