Backhaul steering for dual band WiFi Mesh

Abstract

Over the years, WiFi became an essential technology to most people. The success of the introduction of wireless devices with WiFi connectivity like laptops, smartphones, IoT sensors and others, increased the demand for better WiFi networks. Since many people have and use WiFi networks in their homes, jobs and in public places, this is an area that draws a lot of attention. The networks need better service and better coverage. To solve this challenge, WiFi Alliance developed WiFi EasyMesh, a standard for WiFi networks that utilize multiple access points that allow an easy setup and compatibility with WiFi certified devices. This technology is able to create wireless mesh networks over the WiFi protocol to increase the signal coverage. Besides this solution, the release of a new WiFi standard (WiFi 6) was also important. This new release improved the overall rates a WiFi transmission can achieve, and also introduced a set of new features that positively impact the users. This dissertation’s main objectives were to show that the use of several frequencies (2.4GHz and 5GHz) in the backhaul links of a mesh network could increase the overall performance, and to create and test a mechanism that would adapt the network topology when needed. After defining several scenarios and executing them, the obtained results showed that there are in fact situations where the use of a different frequency (2.4GHz) beyond 5GHz would increase the network’s performance. The scenarios tested multiple aspects on the mesh network such as the amount of traffic, the number of hops and frequency used by each link. The proposed mechanism showed that it was capable of identifying the need to change the network and actually change it in run-time, so it could benefit from the adoption of a new backhaul topology.

Ao longo dos anos, a tecnologia WiFi tornou-se uma tecnologia essencial para a maioria das pessoas. O sucesso da indrodução de dispositivos com conectividade WiFi como computadores, smartphones e sensores IoT causou uma maior necessidade de melhores redes WiFi. Como muitas pessoas utilizam estas redes na sua casa, no seu trabalho e em locais públicos, existe uma maior atenção para esta área das telecomunicações. Estas redes começaram a necessitar de melhor serviço e de melhor cobertura. Para resolver este desafio, a WiFi Alliance desenvolveu o WiFi EasyMesh, uma norma que utiliza múltiplos pontos de acesso que permitem ter um setup rápido e fácil (em dispositivos compativeis com WiFi). Esta tecnologia permite criar uma rede mesh para aumentar a cobertura de uma rede WiFi. Para além desta solução, a introdução do standard 802.11ax (WiFi 6) foi bastante importante para melhorar a qualidade dos serviços. Para além do aumento das taxas máximas nas transmições, esta norma também introduziu novas funcionalidades que têm impacto positivo nos utilizadores. Esta dissertação tem como objetivos mostrar que a utilização de várias frequências (5GHz e 2.4GHz) nas ligações de Backhaul de uma rede mesh podem melhorar o desempenho da mesma, e também desenvolver um mechanismo capaz de alterar e adaptar a rede às suas necessidades. Depois de desenvolver e testar vários cenários, foi comprovado que de facto a utilização de uma ligação em 2.4GHz, além da de 5GHz, poderia melhorar o desempenho da rede. Estes cenários testaram vários aspetos como a quantidade de tráfego na rede, o número de saltos e a frequência utilizada. O mecanismo proposto mostrou ser capaz de identificar cenários onde era necessário alterar a topologia da rede em funcionamento, e também mostrou conseguir realizar as alterações na rede mesh.