WI-Fi Mesh

Sempre più spesso si sente parlare di Reti Mesh.

Cosa rende queste reti diverse dalle classiche reti che conosciamo già?

Anche se è possibile trovarne alcune realizzate con cavi Ethernet o in fibra, questi reti sono solitamente utilizzate per la connettività Wireless.

Scopo di questo articolo sarà approfondire la rete mesh nel mondo WI-FI.

I vari apparati che compongono la rete mesh non sono altro che punti di accesso WiFi. Dunque, il segnale non è più trasmesso da un solo router (modalità con singola sorgente) ma da  più Access Point ( denominati “nodi” o “satelliti” ). In questo modo, si ottiene una copertura più efficiente e stabile del segnale. Un’altra caratteristica molto peculiare è che se uno di questi dovesse presentare un malfunzionamento, gli altri nodi funzioneranno in maniera intelligente per sopperire alla mancanza, assicurando il miglior percorso disponibile per il pacchetto dati in questione. Attraverso le ultime tecnologie basate su software (SDN) questi apparati sono molto semplici da configurare permettendo anche ai neofiti di applicare le configurazioni ai vari dispositivi attraverso una semplice app da smartphone.

In questa tipologia di reti i vari Access points, sono comunicanti fra loro, per creare una cosiddetta “rete a maglie” , mesh per l’appunto. Queste reti fanno capo allo standard 802.11s, conosciuto anche come networking mesh ed in sostanza ci dice come i dispositivi wireless possono collegarsi per creare una topologia magliata.

Un dispositivo di rete mesh è chiaro ormai che rappresenta un nodo della network ed è chiamato in nella terminologia Mesh Station (mesh STA).

Le STA mesh formano collegamenti fra loro utilizzando un protocollo di Routing ad HOC. La trasmissione dei pacchetti dati in questi reti può seguire due differenti strade: il flooding o il routing. Nel primo caso, il pacchetto dati viene inviato indistintamente a tutti i nodi della rete, sino a raggiungere il “legittimo” destinatario della comunicazione. Pur rappresentando una tecnica molto affidabile, è allo stesso tempo poco efficiente. Il motivo è che in questo modello di trasmissione dei dati tutti i nodi della rete si trovano impegnati nell’invio dello stesso flusso dati, sprecando così risorse preziose (come la banda di comunicazione oppure le risorse di calcolo delle singole CPU).

Le reti mesh con routing, invece, garantiscono un miglior equilibrio tra efficienza e affidabilità. I pacchetti dati, infatti, seguiranno solamente un percorso tra le decine disponibili (o centinaia, a seconda dell’ampiezza del network “a maglie”), scegliendo preventivamente la strada più corta. Una rete di questo tipo, dunque, dovrà mappare costantemente la topologia (ovvero la posizione relativa) dei nodi, così da verificare quali siano quelli attivi e calcolare automaticamente il percorso più breve che colleghi i due nodi che necessitano di comunicare. Un compito svolto dal protocollo IEEE 802.1aq, detto anche Shortest Path Bridging,nelle wired mesh.

Queste reti sono quindi rete WiFi peer-to-peer in cui i vari elementi che la compongono, concorrono in ugual misura alla distribuzione dei pacchetti dati, senza alcun ordine gerarchico. Una caratteristica chiave è la presenza di collegamenti a salti multipli e l’utilizzo di nodi intermedi per trasmettere i pacchetti ad altri. Come già accennato non ci sono ruoli definiti nelle reti a maglie e quindi non esiste nessun client e nessun server. I protocolli di sicurezza utilizzati in una mesh devono, quindi, essere vari protocolli peer-to-peer in cui una delle parti può avviare l’altra o entrambe le parti possono iniziare contemporaneamente. I vari nodi della rete dispongono dell'”intelligenza” per capire il percorso migliore che i pacchetti dati devono seguire. Tra i peer, l’802.11 definisce l’autenticazione sicura basata su password ed il protocollo di creazione della chiave SAE (Simultaneous Authentication of Equals ). Quando i peer si scoprono l’un l’altro (e la sicurezza è abilitata) prendono parte a uno scambio SAE. Ad oggi è possibile trovare un ampio ventaglio di prodotti che utilizzano questa tecnologia che permette inoltre di espandere la copertura del segnale anche in un secondo momento attraverso l’acquisto di nodi satellite aggiuntivi.

Le reti Mesh sfruttano il concetto del backhaul, molto conosciuto in ambito telecomunicazioni. I dispositivi mesh dialogano su un canale wireless specifico e cifrato, il quale rappresenta la “spina dorsale” di una rete ed è costituita dalle connessioni dirette tra i nodi del sistema. Ciò non va ad “appesantire” e rallentare le bande su cui viaggiano i dati da e per i dispositivi.

Affinché si possa sfruttare la tecnica del backhaul il sistema Wi-Fi deve essere necessariamente un sistema tri-band. In questo caso, una delle tre bande è riservata per collegare i nodi che compongono il sistema, in modo che comunichino liberamente senza interferenze. Ovviamente il backhaul non è accessibile dai i client di rete, ma solo per le STA (nodi).

Nei sistemi Wi-Fi economici il backhaul non è disponibile, e quindi dovranno dividersi le loro bande.

I sistemi Wi-Fi mesh possono integrarsi anche in configurazioni di reti ibride. Alcuni di questi sistemi offrono la possibilità di sfruttare un’eventuale rete cablata Ethernet come connessione backhaul, rendendo complessivamente la rete ancora più stabile, veloce e affidabile. In molti casi, i satelliti dei sistemi mesh offrono una o più porte Ethernet, anche in caso di una connessione totalmente wireless tra loro, in modo da consentire il collegamento di dispositivi privi di supporto Wi-Fi.

Al momento, ciascun produttore offre una soluzione propria (o più versioni di essa), per la creazione di un sistema mesh, spesso integrando tecnologie proprietarie. A tal proposito la Wi-Fi Alliance, organizzazione che si occupa dell’interoperabilità e delle certificazioni di tecnologie e prodotti Wi-Fi, ha lanciato di recente il programma di certificazione Wi-Fi EasyMesh, che introduce un approccio basato su standard per i network che utilizzano Access Point multipli.

Lo scopo di Wi-Fi EasyMesh è, come per ogni soluzione standardizzata, quello di superare la necessità di rimanere all’interno di un ecosistema di un unico produttore per sfruttare i vantaggi di una rete mesh. Wi-Fi EasyMesh consente agli utenti e ai fornitori di servizi di selezionare dispositivi interoperabili di vendor diversi per garantire una copertura Wi-Fi veloce, ampia e affidabile; garantendo allo stesso modo un utilizzo plug&play. Una volta stabilita, la rete si auto-monitorizza per garantire prestazioni ottimizzate. EasyMesh si compone di due componenti principali: controller e agent. Il primo risiede su un dispositivo collegato alla rete (un gateway o un access point) che controlla e gestisce tutti i device collegati e come essi possono dialogare fra loro.
Gli agent sono invece installati sugli access point mesh e vengono utilizzati per fornire le informazioni richieste al controller, compresi i dati sullo stato della rete.
Nel caso in cui un access point divenisse sovraccarico, su indicazione del controller i nuovi client potranno passare automaticamente su access point meno sfruttati.

Di seguito riportiamo i punti di forza dello standard WIFI EasyMesh:

• Design flessibile: Consente il miglior posizionamento di più AP che forniscono una copertura estesa;
• Facile da configurare: Fornisce l’inserimento e la configurazione automatica del dispositivo a bordo;
• Intelligenza di rete: La rete auto-organizzata e auto-ottimizzante raccoglie informazioni e risponde alle condizioni della rete per massimizzare le prestazioni;
• Efficace bilanciamento del carico: Guida i dispositivi per raggiungere la migliore connessione ed evitare interferenze;
• Scalabilità: Consente l’aggiunta di Wi-Fi EasyMesh AP da più fornitori.