{ Noé Landín Domínguez

Julio Cesar Luna Jiménez

Redes Mesh

Las Redes Mesh, redes acopladas o redes de malla inalámbrica, son redes en las que se mezclan dos tipos de red, infraestructura y ad-hoc.

con topología de infraestructura y permiten unirse a la red a dispositivos fuera del rango del punto de acceso, a través de una red

Ad-hoc.

Redes Ad-Hoc

Los clientes se comunican entre sí de manera directa, no necesitan un AP para establecer la

comunicación. Si uno de los nodos tiene acceso a Internet, puede extender esta conexión al resto de nodos de la red que estén conectados a él en modo Ad-Hoc.

Existe un elemento de coordinación central al que cada cliente se conecta. Es el AP el que gestiona las comunicaciones. Es posible conectar varios AP entre sí, ampliando el rango de cobertura. Cuando un cliente se mueve dentro de un área de cobertura, su adaptador de red cambia automáticamente de AP en función de la calidad de la señal que reciba.

Rede en infraestructura

AP

La topología en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a uno o más de los otros nodos. De esta manera es posible transmitir y recibir datos de un nodo a otro por diferentes caminos.

Topología Mesh o en Malla.

en años recientes, y en redes de conexión inalámbricas, el termino “Mesh” es a menudo usado como un sinónimo de “ad hoc” o red móvil.

En el momento actual, las tecnologías inalámbricas más utilizadas por las redes Mesh son Wi-Fi y WiMax.

Arquitectura de las redes Mesh.

Hasta ahora, las redes Mesh han sido mayormente propuestas para redes urbanas y redes municipales. Sin embargo, hay un gran potencial para redes Mesh en zonas de conectividades rurales o lejanas donde las redes convencionales son muy costosas, o simplemente de muy difícil acceso para redes alambradas.

Para zonas rurales la combinación de enlaces WiFi y WIMAX de larga distancia con redes Mesh representan indudablemente la forma más económica de ofrecer conectividad

SISTEMAS MALLADOS DE PRIMERA, SEGUNDA Y TERCERA GENERACIÓN

Primera generación En esta generación el sistema mallado tiene un sólo radio para hacer la interconexión entre nodos y dar servicio; los datos se retransmiten de un nodo a otro de una manera donde un nodo primero recibe los datos y luego lo retransmite.

Este sistema tiene desventajas con respecto a los otros, ya que no se puede transmitir y recibir datos

simultáneamente por un sólo canal de radio porque provocaría interferencia, congestión y contención en cada nodo.

ETHERNET

Una sola banda de frecuencia 2.4 g

Con este sistema se logró eliminar la interferencia en los nodos ya que se trabaja con diversas bandas

de frecuencia (entre 2.4GHz y 5.8GHz) para dar servicio a los usuarios e interconectar nodos. El problema

surge cuando aumenta la demanda de servicio por parte del usuario, se presentan contenciones y congestiones significativas en la parte de la radio que se usa para interconectar los nodos

SEGUNDA GENERACION

TERCERA GENERACION.-

En esta generación cada nodo puede enviar y recibir datos de sus vecinos. Se basan en productos multi-radios que soportan múltiples configuraciones de red.

Un radio de los equipos de tercera generación se usa para crear un enlace hacia su nodo upstream (nodo más cerca al gateway) y otro radio se utiliza para un enlace downstream al nodo vecino siguiente.

A diferencia de la generación anterior estos radios pueden hacer uso de diversos canales.

En las redes Mesh, cada nodo de radio múltiple soporta una cobertura de “Backhaul” (comunicación entre nodos) en todas las direcciones.

Los algoritmos de enrutamiento tienen en cuenta el estado de las conexiones de radio y seleccionan la mejor ruta basándose en la capacidad disponible, y el rendimiento del enlace.

Los equipos calculan continuamente los posibles caminos alternativos de modo que es posible enlutar el tráfico minimizando la perdida de información debido a posibles fallos en el enlace.

Técnicas de funcionamiento las redes Mesh.

Descubrimiento de nodos – encontrar nodos en una topología que puede cambiar sobre la marcha

Descubrimiento de la frontera – encontrar los limites o bordes de una red, generalmente los sitios donde se conecta a Internet

Elementos de enrutamiento MESH

Cálculo de rutas – encontrar la mejor ruta basado en algún criterio de la calidad de los enlaces

Manejo de direcciones IP – asignar y controlar direcciones IP

Manejo de la red troncal (uplink,backhaul) manejo de conexiones a redes externas, como por ejemplo enlaces a Internet.

IEEE 802.16

Soporta un modo de funcionamiento Mesh, pero este modo es incompatible con la versión fija o móvil (IEEE 802.16e) del estándar IEEE para las redes inalámbricas metropolitanas.

IEEE 802.15.5

Los estándares IEEE 802.15 definen las capas física y MAC

Estándares Mesh.

4G Access Cube.

Dimensiones: cubo pequeño (7x5x7cm)

Bajo consumo de potencia ( 46W)

100Mbps

Hardware Mesh.

Mesh Node La presentación del nodo MESH es una pequeña caja diseñada para intemperie, ahora en su tercera generación. Contiene un sistema operativo basado en GNULinux y dos tarjetas de radio con dos bandas (2.4 GHz & 5.8 Ghz).

Meraki Es un enrutador WiFi implementado en un solo chip, lo que permite bajar el costo a 50$.

Linksys WRT54G, GS, GL Este dispositivo es muy popular en el mundo entero y se puede adquirir por menos de $100

Uso actual de las Redes Mesh

*Comunitarias *Comerciales *Laboratorio Los inicios de estas redes son militares. Actualmente su uso está extendido a toda clase de grupos. Casos de utilización de Redes Mesh en la actualidad OLSR Mesh, Berlín, Alemania Champaign-Urbana Community Wireless Network, en Ilinois, EEUU

La arquitectura inalámbrica Mesh es la única capaz de lograr que múltiples redes de alta capacidad puedan operar de modo conjunto para satisfacer servicios públicos o privados

Aplicaciones.

Redes de seguridad de edificios.

Eventos musicales y/o deportivos.

Escenarios de desastres naturales, donde es posible generar de manera casi inmediata una red de comunicaciones.

la seguridad pública o el transporte.

APLICACIONES PARA OFICINAS

Las redes Mesh en el entorno de oficinas son útiles para zonas donde es difícil y costoso la instalación de redes cableadas. La posibilidad de utilizar equipos permite crear redes de alta capacidad, imprescindibles para entornos de gran ancho de banda. Mejora la productividad y la reubicación de los empleados en nuevos puestos de trabajo.

APLICACIONES PARA CAMPUS

Permite la conectividad continua en grandes áreas geográficas, donde la instalación de redes cableadas es demasiado costoso. Permite servicios de valor añadido, como publicidad, servicios de localización, seguridad, etc. Es la única alternativa viable y menos costosa de las existentes en el mercado para este tipo de soluciones.

Precio

El hecho que cada nodo MESH funciona tanto como cliente y como repetidor potencialmente significa ahorro en el número de radios necesarios y por lo tanto en el presupuesto total.

Red Robusta.

Las características de la topología de una red Mesh y del enrutamiento Ad Hoc

prometen gran estabilidad en cuanto a condiciones variables o en alguna falla de algún nodo en particular.

VENTAJAS

Alimentación.

Los nodos de una red Mesh, exceptuando posiblemente aquellos nodos que mantienen un enlace directo con Internet, pueden ser construidos con bajísimos requerimientos de energía, es decir, pueden ser desplegados como unidades completamente autónomas con energía solar.

Integración.

El hardware de las Mesh tiene todas las ventajas de una tecnología firme y simple: típicamente pequeño, no hace ruido y fácilmente encapsuladas en cajas a prueba de agua.

Latencia: Este tipo de tecnología puede no ser siempre buena, debido al número de saltos que puede llegar a dar un paquete hasta su destino. Estos saltos se traducen en retardos en la red.

Compartiendo el medio: Debido al limitado número de frecuencias en que se mueven las redes WLAN actuales, pueden existir interferencias entre usuarios que compartan una misma área de cobertura física. la asignación automática vía DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

DESVENTAJAS

Seguridad: Las redes ad-hoc necesitan hablar con sus clientes antes de autenticarlos. Esto constituye un reto en cuanto a su seguridad.

Rendimiento: El tema de la disminución del rendimiento. disminuye con el número de saltos

Soluciones:

Para solventar el problema de la latencia se puede contar con un protocolo de enrutamiento que permita transferir la información hasta su destino con el mínimo número de saltos