Ci sono molti modi diversi per costruire una rete di computer^{(computer network)} . La topologia della rete mesh^(Mesh) sta lentamente diventando il nuovo gold standard per le reti domestiche, ma cosa significa avere una "topologia mesh"?

Spiegheremo le cose più importanti che devi sapere sulla topologia di rete, perché la tecnologia mesh è unica e perché sta diventando così popolare. 

Cosa significa "topologia"?

La topologia si riferisce a come le cose sono disposte l'una rispetto all'altra. Ad esempio, la mappa topologica di un'area non è molto utilizzata per la navigazione dettagliata, ma mostra la disposizione "quadro generale" dei punti di interesse.

Nel contesto dell'informatica e delle reti, la topologia si riferisce al modo in cui gli elementi di una rete sono collegati tra loro. Descrive quali nodi su una rete possono comunicare direttamente prima di passare attraverso un altro nodo.

Altri tipi di topologia di rete

Esistono cinque tipi generali di topologia di rete, ognuno con i suoi vantaggi e svantaggi.

Le reti con topologia a bus lineare^{(Linear Bus Topology )} hanno tutti i nodi collegati a un unico cavo. Questo cavo è noto come connessione "backbone", con un "terminatore" a ciascuna estremità di questo cavo principale. I dati^(Data) fluiscono solo in una direzione alla volta, noto come sistema "half-duplex".

Questa è una semplice configurazione di rete che non richiede molto cablaggio. Tuttavia, il punto debole di una topologia bus è che l'intera rete smette di funzionare se qualcosa va storto con il cavo backbone. È anche difficile individuare quale dispositivo sulla rete potrebbe causare problemi, rendendo la risoluzione dei problemi dispendiosa in termini di tempo.

Le reti ad anello^{(Ring Topology )} non hanno un singolo cavo con terminazioni su ciascuna estremità. Invece, tutti i nodi sono disposti in cerchio, con ogni nodo che ha sempre un altro nodo su entrambi i lati. A differenza delle reti con topologia a bus lineare, le reti con topologia ad anello funzionano in modalità full-duplex in modo che i dati possano essere inviati e ricevuti contemporaneamente. Come nella topologia del bus, qualsiasi guasto nel cavo provoca il guasto dell'intera rete.

^{(Star Topology )}Le reti Star Topology sono oggi il tipo più comune di rete domestica. Qui, tutti i nodi della rete hanno una connessione diretta a un dispositivo centrale. Può essere uno switch di rete, un hub o un router. Tutto il traffico di rete scorre attraverso questo dispositivo principale.

Uno svantaggio di questa topologia è il potenziale di congestione della rete e, naturalmente, il dispositivo hub come singolo punto di errore. Richiede inoltre molto più cablaggio rispetto alle topologie di rete di cui sopra in una rete cablata.

Tuttavia, nella maggior parte delle reti domestiche, questo non è un problema poiché la maggior parte dei dispositivi è connessa al router wireless tramite Wi-Fi , con Ethernet riservata a una manciata di dispositivi.

Tree Topology (aka Expanded Star Topology, alias Hierarchical Topology)^{(Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) )} prende l'idea di una rete di topologia a stella e la espande in un'architettura ad albero. Ad esempio, il tuo router domestico è il centro della tua topologia a stella, ma è un nodo su una stella più grande con un router locale, che è un nodo su una stella ancora più grande. 

Le diverse reti di topologia a stella sono anche collegate a un cavo backbone, quindi il "tronco" della topologia ad albero è una rete di bus lineare e le "rami" sono reti di topologia a stella.

Tieni a mente questi progetti di rete generali mentre scompattiamo la topologia mesh.

Topologia a maglie

Una rete con topologia mesh^{(Mesh Topology)} offre una connessione diretta tra due nodi qualsiasi. A differenza delle topologie bus o ad anello, il traffico di rete non deve passare attraverso ogni nodo della rete per raggiungere la sua destinazione. Né il traffico di rete deve passare attraverso un hub centrale come avviene con una topologia a stella. Due nodi qualsiasi possono comunicare privatamente, senza alcuna possibilità che qualcun altro sulla rete possa intercettare.

Questo è vero per le reti mesh complete^{(full mesh)} , ma esistono due tipi di topologia di rete mesh, quindi decomprimiamo brevemente la prima.

Topologia a mesh completa rispetto alla topologia a mesh parziale^{(Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology)}

Esistono due tipi di topologia mesh. Nelle reti Full Mesh , ogni^(every) nodo della rete ha una connessione point-to-point con ogni altro nodo. Ciò significa che non importa dove si trovano due nodi sulla rete, c'è una connessione cablata o wireless diretta tra di loro. Ciò richiede il cablaggio più complesso con il numero di connessioni rapidamente con ogni nodo aggiunto.

Una rete mesh parziale^{(Partial Mesh )} ha la stessa filosofia di base nella sua progettazione che i nodi sulla rete si connettono direttamente ad altri nodi, ma non tutti i nodi sono collegati a tutti gli altri nodi. Ogni nodo è connesso ad almeno un altro nodo, e spesso a più di uno, ma la mesh parziale non è così complessa.

I vantaggi della topologia mesh

Il vantaggio principale di una rete mesh completa sono le connessioni ridondanti. Anche se una connessione diretta tra un numero qualsiasi di nodi fallisce, possono sempre passare instradando attraverso un altro nodo di rete, anche se non è così veloce. Ancora meglio, è facile individuare dove si trova l'errore in base alla progettazione, quindi riparare le cose è relativamente facile.

In tal senso, le reti full mesh sono come Internet nel suo insieme, dove è sempre disponibile almeno una via praticabile per la trasmissione dei dati, anche se i segmenti di rete di grandi dimensioni si interrompono. Le reti mesh parziali offrono una minore ridondanza, sebbene i progettisti di rete possano concentrarsi sul fornire ai nodi più critici il maggior numero di connessioni, bilanciando ridondanza, costi e complessità.

Oltre ad essere ridondanti, le reti mesh presentano un vantaggio significativo per quanto riguarda le prestazioni della rete poiché tutti i nodi possono inviare e ricevere dati contemporaneamente, scegliendo i percorsi più efficienti attraverso la rete. Ciò significa prestazioni di rete affidabili e a bassa latenza perfette per le configurazioni IoT ( Internet of Things ) nelle case intelligenti.

Le reti mesh^(Mesh) hanno una privacy eccezionale poiché i dati si spostano tra i dispositivi di rete nei sistemi full mesh.

Infine, le reti mesh hanno un'eccellente scalabilità senza influire negativamente sulle prestazioni della rete o sulla larghezza di banda. Una rete mesh può crescere organicamente nel tempo aggiungendo nuovi nodi e agganciandoli ai nodi più vicini (mesh parziale) oa tutte le altre note (mesh completo).

Gli svantaggi della topologia mesh

I due principali svantaggi della topologia mesh sono il costo e la complessità. Le configurazioni mesh parziali aiutano a bilanciare questi problemi, ma una rete cablata a maglia intera è come una ragnatela di connessioni.

Le reti mesh^(Mesh) hanno un consumo energetico maggiore rispetto ad altri tipi di rete. Questo perché tutti i nodi devono essere attivi e attivati ​​per fornire percorsi di routing per i dati. C'è anche un carico di manutenzione significativo poiché i singoli nodi che sviluppano problemi per qualsiasi motivo devono essere riparati o sostituiti per mantenere le prestazioni della rete.

Reti mesh wireless in casa

Le reti^{(Area Networks)} locali ( LAN^(LANs) ) utilizzate in casa sono state tradizionalmente reti con topologia a stella. Tutti i dispositivi si connettono a un router centrale, sia tramite Wi-Fi che Ethernet . La necessità di connettività Internet in tutta la casa sta crescendo con l'aumento dei dispositivi intelligenti e degli elettrodomestici.

Un dispositivo centralizzato può causare colli di bottiglia delle prestazioni e limitare la portata sia delle connessioni cablate che dei segnali wireless senza utilizzare ripetitori o extender^{(repeaters or extenders)} . I ripetitori e gli extender sono dotati di configurazioni complesse e prestazioni di rete peggiori, quindi non sono la soluzione ideale per l'intera rete domestica.

^(Mesh)I router di rete mesh in casa sono un esempio di reti mesh parziali o forse un tipo di topologia ibrida. Non tutti i nodi sono collegati a tutti i nodi. Invece, il nodo primario si connette alla WAN ( Wide Area Network ), che è un altro modo per fare riferimento a Internet oltre la rete domestica.

Quel nodo principale è connesso direttamente a dispositivi come laptop e smartphone, ma imposta anche connessioni wireless dedicate ad altre unità di rete mesh. Ogni^(Every) router mesh si collega alla seguente unità mesh con la migliore velocità di connessione e affidabilità. Tale connessione può avvenire tramite Wi-Fi o tramite "backhaul" Ethernet^{(Ethernet “)} , in cui un cavo ad alta velocità collega alcune unità router mesh.

Man mano che i dispositivi si spostano in casa, vengono trasferiti senza interruzioni tra le unità mesh mentre ognuna trasmette il percorso a Internet. I nodi client^(Client) come gli smartphone non vengono utilizzati come parte della mesh. Nessun traffico viene instradato attraverso un dispositivo client direttamente a un altro. Tutto il traffico passa al nodo del router mesh più vicino. Se desideri espandere la rete per migliorare le prestazioni o la copertura, aggiungi più unità mesh.

Come puoi vedere, le reti wireless "mesh" per uso domestico non corrispondono esattamente al modello di una rete mesh reale. Invece, è più come avere diverse reti con topologia a stella collegate tra loro da una serie di sottoconnessioni mesh dedicate. 

Tuttavia, questa è la soluzione di rete domestica^{(seamless home network solution)} più avanzata e senza interruzioni . Uno che possiamo consigliare a chiunque, supponendo che il tuo budget si estenderà a questa nuova tecnologia.

What Is Mesh Network Topology?

There are many different ways to buіld a computer network. Mesh network topology is slowly becoming the new gold standard for home networks, but what does it mean to have a “mesh topology”?

We’ll explain the most important things you need to know about network topology, why mesh technology is unique, and why it’s becoming so popular. 

What Does “Topology” Mean?

Topology refers to how things are arranged in relation to each other. For example, an area’s topological map isn’t used much for detailed navigation, but it shows the “big picture” arrangement of points of interest.

In the context of computer science and networks, topology refers to how the elements of a network are linked together. It describes which nodes on a network can communicate directly before going through another node.

Other Types of Network Topology

There are five general types of network topology, each with its advantages and disadvantages.

Linear Bus Topology networks have all nodes connected to a single cable. This cable is known as a “backbone” connection, with a “terminator” at each end of this main cable. Data only flows in one direction at a time, known as a “half-duplex” system.

This is a simple network setup that doesn’t require much cabling. However, the weakness in a bus topology is that the entire network stops functioning if anything goes wrong with the backbone cable. It’s also hard to pinpoint which device on the network might be causing issues, making troubleshooting time-consuming.

Ring Topology networks don’t have a single cable with terminators on each end. Instead, all the nodes are arranged in a circle, with every node always having another node on both sides. Unlike linear bus topology networks, ring topology networks operate in a full-duplex mode so that data can be sent and received simultaneously. Like bus topology, any fault in the cable brings the whole network down.

Star Topology networks are the most common type of home network today. Here, all of the nodes in the network have a direct connection to a central device. This can be a network switch, hub, or router. All network traffic flows through this primary device.

One disadvantage of this topology is the potential for network congestion and, of course, the hub device as a single point of failure. It also requires much more cabling than the above network topologies in a wired network.

However, in most home networks, this is a non-issue since most devices are connected to the wireless router using Wi-Fi, with Ethernet reserved for a handful of devices.

Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) takes the idea of a star topology network and expands it into a tree-like architecture. For example, your home router is the center of your star topology, but it’s a node on a bigger star with a local router, which is a node on an even bigger star. 

The different star topology networks are also connected to a backbone cable, so the “trunk” of the tree topology is a linear bus network, and the “branches” are star topology networks.

Keep these general network designs in mind as we unpack mesh topology.

Mesh Topology

A Mesh Topology network offers a direct connection between any two nodes. Unlike bus or ring topologies, network traffic doesn’t have to pass through every node on the network to reach its destination. Nor does network traffic have to pass through a central hub as it does with a star topology. Any two nodes can communicate privately, with no chance that anyone else on the network can eavesdrop.

That’s true of full mesh networks, but there are two types of mesh network topology, so let’s briefly unpack the first.

Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology

There are two types of mesh topology. In Full Mesh networks, every node on the network has a point-to-point connection to every other node. This means that no matter where two nodes are located on the network, there’s a direct wired or wireless connection between them. This requires the most complex wiring with the number of connections rapidly with every node added.

A Partial Mesh network has the same basic philosophy in its design that nodes on the network connect directly to other nodes, but not every node is connected to every other node. Every node is connected to at least one other node, and often more than one, but the partial mesh isn’t nearly as complex.

The Advantages of Mesh Topology

The main advantage of a full mesh network is redundant connections. Even if a direct connection between any number of nodes fails, they can always get through by routing through another network node, even if it isn’t as fast. Even better, it’s easy to pinpoint where the fault is by design, so fixing things is relatively easy.

In that sense, full mesh networks are like the internet as a whole, where at least one viable route for data transmission is always available, even if large network segments go down. Partial mesh networks offer less redundancy, although the network designers can concentrate on giving the most critical nodes the most connections, balancing redundancy, cost, and complexity.

Besides being redundant, mesh networks have a significant advantage regarding network performance since nodes can all send and receive data simultaneously, choosing the most efficient routes through the network. This means reliable, low latency networking performance perfect for IoT (Internet of Things) setups in smart homes.

Mesh networks have exceptional privacy since data moves between network devices in full mesh systems.

Finally, mesh networks have excellent scalability without negatively affecting network performance or bandwidth. A mesh network can grow organically over time by adding new nodes and hooking them into the nearest nodes (partial mesh) or all other notes (full mesh).

The Disadvantages of Mesh Topology

The two main disadvantages of mesh topology are cost and complexity. Partial mesh setups help balance these issues, but a full-mesh, wired network is like a spider’s web of connections.

Mesh networks have higher power consumption than other network types. That’s because all nodes must be active and turned on to provide routing paths for data. There’s also a significant maintenance burden since individual nodes that develop issues for any reason must be fixed or replaced to maintain network performance.

Wireless Mesh Networks in the Home

Local Area Networks (LANs) used in the home have traditionally been star topology networks. All devices connect to a central router, whether by Wi-Fi or Ethernet. The need for internet connectivity in the entire home is growing with the rise of smart devices and home appliances.

A centralized device can cause performance bottlenecks and limit the reach of both wired connections and wireless signals without using repeaters or extenders. Repeaters and extenders come with complex configurations and worse network performance, so they aren’t the ideal solution for whole-home networking.

Mesh network routers in the home are an example of partial mesh networks or perhaps a type of hybrid topology. Not all nodes are connected to every node. Instead, the primary node connects to the WAN (Wide Area Network), which is another way of referring to the greater internet beyond your home network.

That primary node is connected directly to devices like laptops and smartphones, but it also sets up dedicated wireless connections to other mesh network units. Every mesh router connects to the following mesh unit with the best connection speed and reliability. That connection can be over Wi-Fi or through Ethernet “backhaul,” where a high-speed cable connects some mesh router units.

As devices move around the home, they are seamlessly handed off between mesh units as each one relays the path to the internet. Client nodes such as smartphones are not used as part of the mesh. No traffic is routed through one client device directly to another. All traffic passes to the nearest mesh router node. If you want to expand the network to improve performance or coverage, add more mesh units.

As you can see, “mesh” wireless networks for home use don’t quite match the template of an actual mesh network. Instead, it’s more like having several star-topology networks linked together by a set of dedicated mesh sub-connections. 

Still, this is the most advanced and seamless home network solution. One we can recommend to anyone, assuming your budget will stretch to this new technology.

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