Il existe de nombreuses façons de construire un réseau informatique^{(computer network)} . La^(Mesh) topologie de réseau maillé devient lentement la nouvelle référence pour les réseaux domestiques, mais qu'est-ce que cela signifie d'avoir une « topologie maillée » ?

Nous expliquerons les choses les plus importantes que vous devez savoir sur la topologie du réseau, pourquoi la technologie maillée est unique et pourquoi elle devient si populaire. 

Que signifie « topologie » ?

La topologie fait référence à la façon dont les choses sont disposées les unes par rapport aux autres. Par exemple, la carte topologique d'une zone n'est pas beaucoup utilisée pour la navigation détaillée, mais elle montre la disposition « globale » des points d'intérêt.

Dans le contexte de l'informatique et des réseaux, la topologie fait référence à la façon dont les éléments d'un réseau sont reliés entre eux. Il décrit quels nœuds d'un réseau peuvent communiquer directement avant de passer par un autre nœud.

Autres types de topologie de réseau

Il existe cinq types généraux de topologie de réseau, chacun avec ses avantages et ses inconvénients.

Les réseaux à topologie de bus linéaire^{(Linear Bus Topology )} ont tous les nœuds connectés à un seul câble. Ce câble est appelé connexion "backbone", avec un "terminateur" à chaque extrémité de ce câble principal. Les données^(Data) ne circulent que dans une seule direction à la fois, connue sous le nom de système "semi-duplex".

Il s'agit d'une configuration réseau simple qui ne nécessite pas beaucoup de câblage. Cependant, la faiblesse d'une topologie en bus est que l'ensemble du réseau s'arrête de fonctionner en cas de problème avec le câble de la dorsale. Il est également difficile d'identifier quel périphérique du réseau peut être à l'origine des problèmes, ce qui rend le dépannage fastidieux.

Les réseaux à topologie en anneau^{(Ring Topology )} n'ont pas un seul câble avec des terminaisons à chaque extrémité. Au lieu de cela, tous les nœuds sont disposés en cercle, chaque nœud ayant toujours un autre nœud des deux côtés. Contrairement aux réseaux à topologie en bus linéaire, les réseaux à topologie en anneau fonctionnent en mode duplex intégral afin que les données puissent être envoyées et reçues simultanément. Comme la topologie en bus, tout défaut dans le câble entraîne l'arrêt de l'ensemble du réseau.

Les réseaux à topologie en étoile^{(Star Topology )} sont le type de réseau domestique le plus courant aujourd'hui. Ici, tous les nœuds du réseau ont une connexion directe à un appareil central. Il peut s'agir d'un commutateur réseau, d'un concentrateur ou d'un routeur. Tout le trafic réseau passe par ce périphérique principal.

L'un des inconvénients de cette topologie est le potentiel de congestion du réseau et, bien sûr, le concentrateur en tant que point de défaillance unique. Cela nécessite également beaucoup plus de câblage que les topologies de réseau ci-dessus dans un réseau câblé.

Cependant, dans la plupart des réseaux domestiques, ce n'est pas un problème puisque la plupart des appareils sont connectés au routeur sans fil via Wi-Fi , avec Ethernet réservé à une poignée d'appareils.

Tree Topology (alias Expanded Star Topology, alias Hierarchical Topology)^{(Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) )} prend l'idée d'un réseau de topologie en étoile et l'étend dans une architecture arborescente. Par exemple, votre routeur domestique est le centre de votre topologie en étoile, mais c'est un nœud sur une étoile plus grande avec un routeur local, qui est un nœud sur une étoile encore plus grande. 

Les différents réseaux à topologie en étoile sont également connectés à un câble dorsal, de sorte que le «tronc» de la topologie arborescente est un réseau en bus linéaire et les «branches» sont des réseaux à topologie en étoile.

Gardez à l'esprit ces conceptions générales de réseau lorsque nous décompactons la topologie maillée.

Topologie maillée

Un réseau Mesh Topology offre une connexion directe entre deux nœuds. Contrairement aux topologies en bus ou en anneau, le trafic réseau n'a pas besoin de passer par chaque nœud du réseau pour atteindre sa destination. Le trafic réseau ne doit pas non plus passer par un concentrateur central comme c'est le cas avec une topologie en étoile. Deux nœuds quelconques peuvent communiquer en privé, sans aucune chance que quelqu'un d'autre sur le réseau puisse écouter.

C'est vrai pour les réseaux maillés complets^{(full mesh)} , mais il existe deux types de topologie de réseau maillé, alors déballons brièvement le premier.

Topologie à maillage complet versus topologie à maillage partiel^{(Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology)}

Il existe deux types de topologie maillée. Dans les réseaux Full Mesh , chaque^(every) nœud du réseau dispose d'une connexion point à point avec tous les autres nœuds. Cela signifie que peu importe où se trouvent deux nœuds sur le réseau, il existe une connexion filaire ou sans fil directe entre eux. Cela nécessite le câblage le plus complexe avec le nombre de connexions rapidement avec chaque nœud ajouté.

Un réseau Partial Mesh a la même philosophie de base dans sa conception que les nœuds du réseau se connectent directement à d'autres nœuds, mais tous les nœuds ne sont pas connectés à tous les autres nœuds. Chaque nœud est connecté à au moins un autre nœud, et souvent à plusieurs, mais le maillage partiel n'est pas aussi complexe.

Les avantages de la topologie maillée

Le principal avantage d'un réseau entièrement maillé est la redondance des connexions. Même si une connexion directe entre un nombre quelconque de nœuds échoue, ils peuvent toujours passer en passant par un autre nœud du réseau, même s'il n'est pas aussi rapide. Mieux encore, il est facile d'identifier où se trouve le défaut par conception, donc réparer les choses est relativement facile.

En ce sens, les réseaux maillés complets sont comme Internet dans son ensemble, où au moins une route viable pour la transmission de données est toujours disponible, même si de grands segments de réseau tombent en panne. Les réseaux maillés partiels offrent moins de redondance, bien que les concepteurs de réseau puissent se concentrer sur le fait de donner aux nœuds les plus critiques le plus de connexions, en équilibrant la redondance, le coût et la complexité.

En plus d'être redondants, les réseaux maillés présentent un avantage significatif en termes de performances du réseau puisque les nœuds peuvent tous envoyer et recevoir des données simultanément, en choisissant les itinéraires les plus efficaces à travers le réseau. Cela signifie des performances réseau fiables et à faible latence, parfaites pour les configurations IoT ( Internet des objets^(Things) ) dans les maisons intelligentes.

^(Mesh)Les réseaux maillés ont une confidentialité exceptionnelle puisque les données se déplacent entre les périphériques réseau dans les systèmes maillés complets.

Enfin, les réseaux maillés ont une excellente évolutivité sans affecter négativement les performances du réseau ou la bande passante. Un réseau maillé peut se développer de manière organique au fil du temps en ajoutant de nouveaux nœuds et en les accrochant aux nœuds les plus proches (maillage partiel) ou à toutes les autres notes (maillage complet).

Les inconvénients de la topologie maillée

Les deux principaux inconvénients de la topologie maillée sont le coût et la complexité. Les configurations de maillage partiel aident à équilibrer ces problèmes, mais un réseau câblé à maillage complet est comme une toile d'araignée de connexions.

^(Mesh)Les réseaux maillés consomment plus d'énergie que les autres types de réseaux. En effet, tous les nœuds doivent être actifs et activés pour fournir des chemins de routage pour les données. Il existe également une charge de maintenance importante, car les nœuds individuels qui développent des problèmes pour une raison quelconque doivent être réparés ou remplacés pour maintenir les performances du réseau.

Réseaux maillés sans fil à la maison

Les réseaux^{(Area Networks)} locaux ( LAN^(LANs) ) utilisés à la maison sont traditionnellement des réseaux à topologie en étoile. Tous les appareils se connectent à un routeur central, que ce soit par Wi-Fi ou Ethernet . Le besoin de connectivité Internet dans toute la maison augmente avec l'essor des appareils intelligents et des appareils électroménagers.

Un appareil centralisé peut entraîner des goulots d'étranglement de performances et limiter la portée des connexions filaires et des signaux sans fil sans utiliser de répéteurs ou d'extenseurs^{(repeaters or extenders)} . Les répéteurs et les prolongateurs sont livrés avec des configurations complexes et de moins bonnes performances réseau, ils ne constituent donc pas la solution idéale pour la mise en réseau de toute la maison.

Les^(Mesh) routeurs de réseau maillé à la maison sont un exemple de réseaux maillés partiels ou peut-être un type de topologie hybride. Tous les nœuds ne sont pas connectés à chaque nœud. Au lieu de cela, le nœud principal se connecte au WAN ( Wide Area Network ), qui est une autre façon de se référer à l'Internet au-delà de votre réseau domestique.

Ce nœud principal est directement connecté à des appareils tels que des ordinateurs portables et des smartphones, mais il établit également des connexions sans fil dédiées à d'autres unités de réseau maillé. Chaque^(Every) routeur maillé se connecte à l'unité maillée suivante avec la meilleure vitesse et fiabilité de connexion. Cette connexion peut se faire via Wi-Fi ou via Ethernet « backhaul », où un câble haut débit connecte certaines unités de routeur maillé.

Au fur et à mesure que les appareils se déplacent dans la maison, ils sont transférés de manière transparente entre les unités de maillage, car chacune relaie le chemin vers Internet. Les nœuds clients^(Client) tels que les smartphones ne sont pas utilisés dans le cadre du maillage. Aucun trafic n'est acheminé via un périphérique client directement vers un autre. Tout le trafic passe au nœud de routeur maillé le plus proche. Si vous souhaitez étendre le réseau pour améliorer les performances ou la couverture, ajoutez plus d'unités de maillage.

Comme vous pouvez le constater, les réseaux sans fil « maillés » à usage domestique ne correspondent pas tout à fait au modèle d'un réseau maillé réel. Au lieu de cela, cela ressemble plus à avoir plusieurs réseaux à topologie en étoile reliés entre eux par un ensemble de sous-connexions maillées dédiées. 

Pourtant, il s'agit de la solution de réseau domestique la plus avancée et la plus transparente^{(seamless home network solution)} . Un que nous pouvons recommander à tout le monde, en supposant que votre budget s'étendra à cette nouvelle technologie.

What Is Mesh Network Topology?

There are many different ways to build 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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