As redes de rádio de malha sem fio foram originalmente desenvolvidas para aplicações militares, de modo que todo nó pudesse servir dinamicamente como roteador para todos os outros nó. Dessa forma, mesmo no caso de uma falha de alguns nós, os nós restantes poderiam continuar se comunicando e, se necessário, servem como uplinks para os outros nós.
Os nós de rede de malha sem fio anteriores tinham um único rádio semi-duplex que, em qualquer instante, podia transmitir ou receber, mas não ambos ao mesmo tempo. Isso foi acompanhado pelo desenvolvimento de redes de malha compartilhadas. Isso foi posteriormente substituído por hardware de rádio mais complexo que poderia receber pacotes de um nó a montante e transmitir pacotes para um nó a jusante simultaneamente (em uma frequência diferente ou em um canal CDMA diferente). Isso permitiu o desenvolvimento de redes de malha comutadas. À medida que o tamanho, o custo e os requisitos de energia dos rádios diminuíram ainda mais, os nós podem ser equipados com rea forma de custo com vários rádios. Isso, por sua vez, permitiu que cada rádio lidar com uma função diferente, por exemplo, um rádio para acesso ao cliente e outro para serviços de backhaul.
O trabalho nesse campo foi auxiliado pelo uso de métodos da teoria dos jogos para analisar estratégias para a alocação de recursos e o roteamento de pacotes.
A arquitetura de malha sem fio é o primeiro passo para fornecer uma mobilidade econômica e baixa em uma área de cobertura específica. A infraestrutura de malha sem fio é, na verdade, uma rede de roteadores menos o cabeamento entre nós. Ele é construído de dispositivos de rádio pares que não precisam ser cabelos em uma porta com fio como os pontos de acesso tradicionais da WLAN (AP). A infraestrutura de malha carrega dados em grandes distâncias dividindo a distância em uma série de saltos curtos. Os nós intermediários não apenas aumentam o sinal, mas também passam os dados do ponto A ao ponto B, tomando decisões de encaminhamento com base em seu conhecimento da rede, ou seja, executar o roteamento, primeiro derivando a topologia da rede.
As redes de malha sem fio são uma rede relativamente "estável-topologia", exceto pela falha ocasional dos nós ou pela adição de novos nós. O caminho do tráfego, sendo agregado de um grande número de usuários finais, muda com pouca frequência. Praticamente todo o tráfego em uma rede de malha de infraestrutura é encaminhado para ou para um gateway, enquanto em redes ad hoc ou redes de malha de cliente sem fio Os fluxos de tráfego entre pares arbitrários de nós.
Se a taxa de mobilidade entre os nós for alta, ou seja, as quebras de link acontecem com frequência, as redes de malha sem fio começam a quebrar e têm baixo desempenho de comunicação.
Esse tipo de infraestrutura pode ser descentralizado (sem servidor central) ou gerenciado centralmente (com um servidor central). Ambos são relativamente baratos e podem ser muito confiáveis e resilientes, pois cada nó precisa apenas transmitir até o próximo nó. Os nós atuam como roteadores para transmitir dados de nós próximos a pares que estão muito longe para alcançar um único salto, resultando em uma rede que pode abranger distâncias maiores. A topologia de uma rede de malha deve ser relativamente estável, ou seja, não muita mobilidade. Se um nó cair da rede, devido à falha de hardware ou por qualquer outro motivo, seus vizinhos poderão encontrar rapidamente outra rota usando um protocolo de roteamento.
As redes de malha podem envolver dispositivos fixos ou móveis. As soluções são tão diversas quanto as necessidades de comunicação, por exemplo, em ambientes difíceis, como situações de emergência, túneis, plataformas de petróleo, vigilância do campo de batalha, aplicações de videoclipe móvel de alta velocidade a bordo do transporte público, telemetria de carros de corrida em tempo real ou auto Organizando o acesso à Internet para as comunidades. Um aplicativo possível possível para redes de malha sem fio é o VoIP. Ao usar um esquema de qualidade de serviço, a malha sem fio pode suportar chamadas telefônicas locais através da malha. A maioria dos aplicativos em redes de malha sem fio é semelhante à das redes ad hoc sem fio.
Algumas aplicações atuais:
U.S. military forces are now using wireless mesh networking to connect their computers, mainly ruggedized laptops, in field operations.[citation needed]Electric smart meters now being deployed on residences, transfer their readings from one to another and eventually to the central office for billing, without the need for human meter readers or the need to connect the meters with cables.The laptops in the One Laptop per Child program use wireless mesh networking to enable students to exchange files and get on the Internet even though they lack wired or cell phone or other physical connections in their area.Smart home devices such as Google Wi-Fi, Google Nest Wi-Fi, and Google OnHub all support Wi-Fi mesh (i.e., Wi-Fi ad hoc) networking. Several manufacturers of Wi-Fi routers began offering mesh routers for home use in the mid-2010s.Some communications satellite constellations operate as a mesh network, with wireless links between adjacent satellites. Calls between two satellite phones are routed through the mesh, from one satellite to another across the constellation, without having to go through an earth station. This makes for a shorter travel distance for the signal, reducing latency, and also allows for the constellation to operate with far fewer earth stations than would be required for an equal number of traditional communications satellites. The Iridium satellite constellation, consists of 66 active satellites in a polar orbit and operates as a mesh network providing global coverage.O princípio é semelhante à maneira como os pacotes viajam pela Internet com fio - os datos saltos de um dispositivo para outro até que ele chegue ao seu destino. Os algoritmos de roteamento dinâmico implementados em cada dispositivo permitem que isso aconteça. Para implementar esses protocolos de roteamento dinâmico, cada dispositivo precisa comunicar informações de roteamento a outros dispositivos na rede. Cada dispositivo então determina o que fazer com os dados que recebe - passe -os para o próximo dispositivo ou mantê -los, dependendo do protocolo. O algoritmo de roteamento usado deve tentar sempre garantir que os dados seguam a rota mais apropriada (mais rápida) para seu destino.
A malha multi-radio refere-se a ter rádios diferentes operando em diferentes frequências para interconectar nós em uma malha. Isso significa que há uma frequência única usada para cada salto sem fio e, portanto, um domínio dedicado de colisão CSMA. Com mais bandas de rádio, é provável que a taxa de transferência de comunicação aumente como resultado de mais canais de comunicação mais disponíveis. Isso é semelhante ao fornecimento de caminhos de rádio duplos ou múltiplos para transmitir dados de receber.
Um dos artigos mais frequentemente citados sobre redes de malha sem fio identificou as seguintes áreas como problemas de pesquisa aberta em 2005
New modulation schemeTo achieve higher transmission rate requires new wideband transmission schemes other than OFDM and UWB.Advanced antenna processingAdvanced antenna processing including directional, smart and multiple antenna technologies is further investigated, since their complexity and cost are still too high for wide commercialization.Flexible spectrum managementTremendous efforts on research of frequency-agile techniques are being performed for increased efficiency.Cross-layer optimizationCross-layer research is a popular current research topic where information is shared between different communications layers to increase the knowledge and current state of the network. This could facilitate development of new and more efficient protocols. A joint protocol that addresses various design problems—routing, scheduling, channel assignment etc.—can achieve higher performance since these problems are strongly co-related. Note that careless cross-layer design can lead to code that is difficult to maintain and extend.Software-defined wireless networkingCentralized, distributed, or hybrid? - In a new SDN architecture for WDNs is explored that eliminates the need for multi-hop flooding of route information and therefore enables WDNs to easily expand. The key idea is to split network control and data forwarding by using two separate frequency bands. The forwarding nodes and the SDN controller exchange link-state information and other network control signaling in one of the bands, while actual data forwarding takes place in the other band.SecurityA WMN can be seen as a group of nodes (clients or routers) that cooperate to provide connectivity. Such an open architecture, where clients serve as routers to forward data packets, is exposed to many types of attacks that can interrupt the whole network and cause denial of service (DoS) or Distributed Denial of Service (DDoS).Existem mais de 70 esquemas concorrentes para rotear pacotes em redes de malha. Alguns deles incluem:
Associativity-Based Routing (ABR)AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector)B.A.T.M.A.N. (Better Approach To Mobile Adhoc Networking)Babel (protocol) (a distance-vector routing protocol for IPv6 and IPv4 with fast convergence properties)Dynamic NIx-Vector Routing|DNVRDSDV (Destination-Sequenced Distance-Vector Routing)DSR (Dynamic Source Routing)HSLS (Hazy-Sighted Link State)HWMP (Hybrid Wireless Mesh Protocol, the default mandatory routing protocol of IEEE 802.11s)Infrastructure Wireless Mesh Protocol (IWMP) for Infrastructure Mesh Networks by GRECO UFPB-BrazilODMRP (On-Demand Multicast Routing Protocol)OLSR (Optimized Link State Routing protocol)OORP (OrderOne Routing Protocol) (OrderOne Networks Routing Protocol)OSPF (Open Shortest Path First Routing)Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (IETF ROLL RPL protocol, RFC 6550)PWRP (Predictive Wireless Routing Protocol)TORA (Temporally-Ordered Routing Algorithm)ZRP (Zone Routing Protocol)O IEEE desenvolveu um conjunto de padrões sob o título 802.11s.
Uma lista menos completa pode ser encontrada na lista de protocolos de roteamento ad hoc.
Protocolos padrão de configuração de autocon, como a autoconfiguração sem estado DHCP ou IPv6, podem ser usados em redes de malha.
Rede de malha Protocolos específicos de auto -figuração incluem:
Ad Hoc Configuration Protocol (AHCP)Proactive Autoconfiguration (Proactive Autoconfiguration Protocol)Dynamic WMN Configuration Protocol (DWCP)