La mesh network vista da un esperto

Boyce LaRue – Manager Director di Data Wave da quasi vent’anni – è un progettista specializzato nella creazione di reti mesh. Nel 2002 ha fondato Meshdynamics, azienda situata nella Silicon Valley formata da un team di sviluppatori con base in India e negli USA. MeshDynamics si occupa di soluzioni altamente tecnologiche, utilizzando i protocolli più adatti per le applicazioni IoT, per proporre sistemi di networking avanzati e di ultima generazione. Abbiamo avuto l’opportunità di fargli una breve intervista e di capire più da vicino il punto di vista di un “addetto ai lavori”.

1. Come nasce l’idea di fondare Meshdynamics e qual è la mission dell’azienda?

In Meshdynamics lavoriamo nel campo del controllo robotico e il nostro obiettivo è quello di implementare nuove soluzioni di sicurezza per gli ambienti esterni, come le reti mesh appunto. Riverbed Xirrus è invece un’azienda più giovane ma anche più innovativa nel campo della connessione wireless. I prodotti, oltre ad essere validi e interessanti, sono anche altamente competitivi e consentono di configurare reti di grandi dimensioni gestite tramite cloud. Data Wave, di cui sono Manager Director dal 2000, ha coltivato nel tempo una stretta relazione con entrambe le aziende: forniamo soluzioni innovative su misura aumentando il valore delle nuove strategie basate sull’investimento tecnologico.

2. Come definiresti la tua esperienza di progettista di reti mesh all’interno dell’azienda?

Partiamo dal presupposto che i clienti sono sempre alla ricerca di una soluzione sicura e affidabile e di una grande larghezza di banda. Non cercano un prezzo stracciato per un prodotto in scatola. La maggior parte delle aziende clienti dispone di professionisti della rete e di tecnologie adatte al supporto e allo storage dei dati, ma sono pochi quelli che hanno una conoscenza approfondita dei sistemi wireless. Un progetto di rete mesh deve infatti considerare diversi fattori come la topologia dell’area, il numero di utenti autorizzati all’accesso alla rete, l’interferenza causata da fonti esterne, l’area di copertura e, non ultimo, le aspettative dell’utente. Non esistono due installazioni uguali, una misura adottata in un caso non vale in un altro. Si parte quindi da alcuni criteri di valutazione.

a. Topologia: la presenza di alberi, colline, edifici, grandi distese di acqua, torri elettriche ad alta tensione e distanza dalla fonte dei dati sono tutte variabili molto importanti da tenere in considerazione.

b. Il numero di utenti: quando Tiger Woods partecipa ad un evento della Professional Golf Association, sono circa 35.000 le persone che si trovano sul campo a guardare l’evento da un posto fisso, ma sono circa 7.500 quelle che seguono Tiger ad ogni suo spostamento di buca. Se è attivo il Wi-Fi nello smartphone di tutti gli spettatori, anche se non viene utilizzato, si dà origine ad una cosa molto simile ad un DoS sulla rete. In questo esempio il problema è che la rete, pensata per supportare 35.000 collegamenti, andrà in crash quando altre 7.500 persone si spostano da una buca all’altra. Ora, vi lascio immaginare cosa può succedere in uno stadio di calcio con 100.000 spettatori…

c. Le interferenze: reti e dispositivi concorrenti e presenti nello spettro o negli stessi canali, antenne sovradimensionate, inceppamenti di percorso, la crescita delle piante sono tutte variabili da considerare nel progettare il design della rete. Facciamo un altro esempio: in un ospedale ci sono circa 12/15 dispositivi le cui frequenze viaggiano nello stesso canale all’interno dello stesso spettro utilizzato dalla connessione Wi-Fi. È possibile dunque che si perda il segnale del Wi-Fi proprio perché si crea un’interferenza tra le frequenze utilizzate dai dispositivi ospedalieri e quelle utilizzate invece dal Wi-Fi.

d. L’area di copertura: città, stadi, parcheggi, zone militari sono tutti posti con obiettivi, bisogni e sfide diverse. La rete dev’essere fissa? O è meglio mobile? Quanta larghezza di banda è richiesta? I dati includono anche video, audio, immagini?

e. Le aspettative degli utenti: qual è lo scopo dell’implementazione della rete? E qual è la larghezza di banda accettabile? Se il segnale deve collegare aree remote viaggiando a 50 klm, ci sarà una perdita di larghezza di banda. Come compensare questa perdita? Potenziando l’antenna? O amplificare la potenza del segnale?

3. Quali sono i principali campi d’applicazione dov’è utile e funzionale implementare una rete mesh?

Innanzitutto, tenersi aggiornati sui prodotti, i prezzi e i potenziali usi è fondamentale. Niente aiuta più dell’esperienza a rendere un design di rete semplice e funzionale. E ovviamente è indispensabile la conoscenza della progettazione di rete che rappresenta l’80% del lavoro. Per fare un esempio banale: se non si conosce la differenza tra attrezzatura interna ed esterna di un sistema cablato, il fallimento è assicurato. E poi bisogna chiedersi qual è la distanza tra una torre e l’altra, quale spettro è meglio usare, che tipo di antenna installare, dove e come posizionarla. La curvatura della terra limita la maggior parte dei collegamenti radio fino a 36 miglia, a meno che le torri non siano alte oltre i 300 metri.

La conoscenza delle proprietà fisiche è necessaria, ma questo settore non è tutta scienza; si richiede anche una qualche forma d’arte. Ad esempio, una pellicola colorata in oro o rame su una finestra bloccherà e rifletterà la maggior parte dei segnali radio. Bisogna quindi trovare una soluzione alternativa. Anche le foglie cerose riflettono e assorbono i segnali radio. Grazie a Google Earth è possibile fare un sondaggio sul sito di interesse, ma quasi mai il percorso tra i punti A e B è lineare e se, ad esempio, c’è una linea di trasmissione elettrica ad alta tensione tra i due punti, non è possibile bucare questa barriera a meno che non si passi sopra o sotto la stessa. Insomma, ci vuole anche un po’ di fortuna… E poi c’è da considerare il fatto che un impianto progettato due anni fa, oggi non va più bene. È un continuo lavoro di studio e di prove.

4. Puoi portarci l’esempio di un caso di successo?

Nel gennaio 2006, la Border Patrol di Douglas in Arizona ha installato una rete mesh lungo il confine tra Arizona e Messico per fornire delle comunicazioni su banda larga ai propri agenti sul campo. La rete è costituita sia da nodi fissi che mobili. I nodi fissi si trovano sulle torri lungo il confine e utilizzano due diverse frequenze di segnale radio: uno da 5,8 GHz per il backhaul e uno da 2,4 GHz per l’accesso. I nodi mobili sono montati sui veicoli Border Patrol e forniscono connessione al loro MDT (Mobile Display Terminal). I nodi mobili prevedono il passaggio dei dati solo su una frequenza di 2,4 GHz, sia per l’uplink, che per il downlink e la scansione radio consente al veicolo di viaggiare attraverso la rete ad alta velocità mantenendo una connettività continua, evitando interruzioni.

5. Quali sono i vantaggi dell’implementazione di una rete mesh? E quali invece le debolezze?

Il vantaggio di una rete mesh è che non ha un solo punto d’errore. Ogni singolo dispositivo è collegato con quelli circostanti e in caso di guasto di un punto, il segnale sarà reindirizzato all’alternativa migliore. E anche in caso di perdita del collegamento principale verso la rete esterna, la mesh network continuerà a funzionare. La maggior parte delle altre reti invece sono a catena, punto-punto o hub & spoke e questo significa che una perdita di un singolo dispositivo isolerà o bloccherà l’intera rete. La rete mesh, al contrario, è auto-formante e auto-guaritrice.

La debolezza che si può riscontrare nell’implementazione di una mesh network risiede in una progettazione di rete impropria. Ogni dispositivo trasferisce e riceve i dati comunicando con quelli adiacenti: se 10 dispositivi trasmettono contemporaneamente dei dati il collegamento diventa lento a causa del traffico dati che consuma larghezza di banda. Una volta ho visto una rete mesh di 300 dispositivi. In teoria avrebbe potuto funzionare ma era terribile! In questo caso è meglio preferire un design di rete che fornisca i dati velocemente, in real time, attraverso più collegamenti.

6. Qual è la tua visione dell’utilizzo delle reti mesh sia in un futuro prossimo che in un futuro un po’ più lontano?

Le reti mesh si diffonderanno sempre di più. È, di fatto, l’unica soluzione che evita errori e ha un costo ragionevole. Ora si sente molto parlare del 5G e di come migliorerà la rete dati e questo è senz’altro vero, ma scaricare i dati per liberare spazio continuerà ad essere un punto centrale e necessario per l’ottimizzazione di una rete wireless. C’è interesse in tutto il mondo circa l’implementazione di dispositivi e reti wireless, sia pubblici che privati, civili e militari, perché sta diventando il metodo di comunicazione più efficace, da preferire in molte situazioni. I progressi della tecnologia e dei protocolli di comunicazione permettono di continuare ad utilizzare e ottimizzare questa tipologia di rete. La sicurezza è quindi una priorità in tutti i settori e in tutte le reti, siano esse cablate o wireless. Bisogna sempre tenersi aggiornati.

E noi di Elmat siamo d’accordo con LaRue Boyce perché in questi anni di digital transfromation, dove la realtà – in particolare quella aziendale – si sta evolvendo in modo decisivo, è necessario investire nelle nuove tecnologie e nei sistemi più all’avanguardia, adatti a molti casi d’uso e pronti al futuro.