Hay muchas maneras diferentes de construir una red informática^{(computer network)} . La topología de red de malla^(Mesh) se está convirtiendo lentamente en el nuevo estándar de oro para las redes domésticas, pero ¿qué significa tener una "topología de malla"?

Explicaremos las cosas más importantes que necesita saber sobre la topología de red, por qué la tecnología de malla es única y por qué se está volviendo tan popular. 

¿Qué significa "topología"?

La topología se refiere a cómo se organizan las cosas entre sí. Por ejemplo, el mapa topológico de un área no se usa mucho para la navegación detallada, pero muestra la disposición del "panorama general" de los puntos de interés.

En el contexto de la informática y las redes, la topología se refiere a cómo se vinculan entre sí los elementos de una red. Describe qué nodos de una red pueden comunicarse directamente antes de pasar por otro nodo.

Otros tipos de topología de red

Hay cinco tipos generales de topología de red, cada uno con sus ventajas y desventajas.

Las redes de topología de bus lineal^{(Linear Bus Topology )} tienen todos los nodos conectados a un solo cable. Este cable se conoce como conexión "backbone", con un "terminador" en cada extremo de este cable principal. Los datos^(Data) solo fluyen en una dirección a la vez, lo que se conoce como sistema "semidúplex".

Esta es una configuración de red simple que no requiere mucho cableado. Sin embargo, la debilidad en una topología de bus es que toda la red deja de funcionar si algo sale mal con el cable principal. También es difícil identificar qué dispositivo en la red podría estar causando problemas, lo que hace que la resolución de problemas lleve mucho tiempo.

Las redes de topología en anillo^{(Ring Topology )} no tienen un solo cable con terminadores en cada extremo. En cambio, todos los nodos están dispuestos en un círculo, y cada nodo siempre tiene otro nodo en ambos lados. A diferencia de las redes de topología de bus lineal, las redes de topología de anillo funcionan en modo dúplex completo para que los datos se puedan enviar y recibir simultáneamente. Al igual que la topología de bus, cualquier falla en el cable hace que toda la red se caiga.

Las redes de topología en estrella^{(Star Topology )} son el tipo más común de red doméstica en la actualidad. Aquí, todos los nodos de la red tienen una conexión directa a un dispositivo central. Puede ser un conmutador de red, un concentrador o un enrutador. Todo el tráfico de red fluye a través de este dispositivo principal.

Una desventaja de esta topología es el potencial de congestión de la red y, por supuesto, el dispositivo concentrador como único punto de falla. También requiere mucho más cableado que las topologías de red anteriores en una red cableada.

Sin embargo, en la mayoría de las redes domésticas, esto no es un problema, ya que la mayoría de los dispositivos están conectados al enrutador inalámbrico mediante Wi-Fi , con Ethernet reservado para un puñado de dispositivos.

La topología de árbol (también conocida como topología en estrella expandida, también conocida como topología jerárquica)^{(Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) )} toma la idea de una red de topología en estrella y la expande en una arquitectura similar a un árbol. Por ejemplo, su enrutador doméstico es el centro de su topología en estrella, pero es un nodo en una estrella más grande con un enrutador local, que es un nodo en una estrella aún más grande. 

Las diferentes redes de topología en estrella también están conectadas a un cable troncal, por lo que el "tronco" de la topología en árbol es una red de bus lineal y las "ramas" son redes de topología en estrella.

Tenga en cuenta estos diseños generales de red mientras analizamos la topología de malla.

Topología de malla

Una red de topología^{(Mesh Topology)} de malla ofrece una conexión directa entre dos nodos cualesquiera. A diferencia de las topologías de bus o anillo, el tráfico de red no tiene que pasar por todos los nodos de la red para llegar a su destino. El tráfico de la red tampoco tiene que pasar por un concentrador central como lo hace con una topología en estrella. Cualquiera de los dos nodos puede comunicarse de forma privada, sin posibilidad de que nadie más en la red pueda escuchar a escondidas.

Eso es cierto para las redes de malla completa^{(full mesh)} , pero hay dos tipos de topología de red de malla, así que analicemos brevemente la primera.

Topología de malla completa frente a topología de malla parcial^{(Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology)}

Hay dos tipos de topología de malla. En las redes Full Mesh , cada^(every) nodo de la red tiene una conexión punto a punto con todos los demás nodos. Esto significa que no importa dónde estén ubicados dos nodos en la red, hay una conexión directa por cable o inalámbrica entre ellos. Esto requiere el cableado más complejo con la cantidad de conexiones rápidamente con cada nodo agregado.

Una red de malla parcial^{(Partial Mesh )} tiene la misma filosofía básica en su diseño de que los nodos de la red se conectan directamente a otros nodos, pero no todos los nodos están conectados a todos los demás nodos. Cada nodo está conectado al menos a otro nodo y, a menudo, a más de uno, pero la malla parcial no es tan compleja.

Las ventajas de la topología de malla

La principal ventaja de una red de malla completa son las conexiones redundantes. Incluso si falla una conexión directa entre cualquier número de nodos, siempre pueden pasar mediante el enrutamiento a través de otro nodo de red, incluso si no es tan rápido. Aún mejor, es fácil identificar dónde está la falla por diseño, por lo que arreglar las cosas es relativamente fácil.

En ese sentido, las redes de malla completa son como Internet en su conjunto, donde siempre hay disponible al menos una ruta viable para la transmisión de datos, incluso si se caen grandes segmentos de la red. Las redes de malla parcial ofrecen menos redundancia, aunque los diseñadores de redes pueden concentrarse en dar a los nodos más críticos la mayor cantidad de conexiones, equilibrando la redundancia, el costo y la complejidad.

Además de ser redundantes, las redes de malla tienen una ventaja significativa con respecto al rendimiento de la red, ya que todos los nodos pueden enviar y recibir datos simultáneamente, eligiendo las rutas más eficientes a través de la red. Esto significa un rendimiento de red confiable y de baja latencia perfecto para configuraciones de IoT ( Internet de las cosas^(Things) ) en hogares inteligentes.

Las redes de malla^(Mesh) tienen una privacidad excepcional ya que los datos se mueven entre dispositivos de red en sistemas de malla completos.

Finalmente, las redes de malla tienen una excelente escalabilidad sin afectar negativamente el rendimiento de la red o el ancho de banda. Una red de malla puede crecer orgánicamente con el tiempo agregando nuevos nodos y enlazándolos con los nodos más cercanos (malla parcial) o todas las demás notas (malla completa).

Las desventajas de la topología de malla

Las dos desventajas principales de la topología de malla son el costo y la complejidad. Las configuraciones de malla parcial ayudan a equilibrar estos problemas, pero una red cableada de malla completa es como una telaraña de conexiones.

Las redes de malla^(Mesh) tienen un mayor consumo de energía que otros tipos de redes. Esto se debe a que todos los nodos deben estar activos y encendidos para proporcionar rutas de enrutamiento para los datos. También existe una carga de mantenimiento significativa, ya que los nodos individuales que desarrollan problemas por cualquier motivo deben repararse o reemplazarse para mantener el rendimiento de la red.

Redes de malla inalámbricas en el hogar

Las redes de área^{(Area Networks)} local ( LAN^(LANs) ) utilizadas en el hogar han sido tradicionalmente redes de topología en estrella. Todos los dispositivos se conectan a un enrutador central, ya sea por Wi-Fi o Ethernet . La necesidad de conectividad a Internet en todo el hogar está creciendo con el auge de los dispositivos inteligentes y los electrodomésticos.

Un dispositivo centralizado puede provocar cuellos de botella en el rendimiento y limitar el alcance de las conexiones por cable y las señales inalámbricas sin utilizar repetidores o extensores^{(repeaters or extenders)} . Los repetidores y extensores vienen con configuraciones complejas y peor rendimiento de la red, por lo que no son la solución ideal para redes en todo el hogar.

Los enrutadores de red de malla^(Mesh) en el hogar son un ejemplo de redes de malla parcial o quizás un tipo de topología híbrida. No todos los nodos están conectados a todos los nodos. En cambio, el nodo principal se conecta a la WAN ( Red de área amplia^{(Wide Area Network)} ), que es otra forma de referirse a Internet más allá de su red doméstica.

Ese nodo principal está conectado directamente a dispositivos como computadoras portátiles y teléfonos inteligentes, pero también establece conexiones inalámbricas dedicadas a otras unidades de red de malla. Cada^(Every) enrutador de malla se conecta a la siguiente unidad de malla con la mejor velocidad y confiabilidad de conexión. Esa conexión puede ser a través de Wi-Fi o a través de Ethernet " backhaul", donde un cable de alta velocidad conecta algunas unidades de enrutador de malla.

A medida que los dispositivos se mueven por el hogar, se transfieren sin problemas entre las unidades de malla, ya que cada una transmite la ruta a Internet. Los nodos de cliente^(Client) , como los teléfonos inteligentes, no se utilizan como parte de la malla. Ningún tráfico se enruta a través de un dispositivo cliente directamente a otro. Todo el tráfico pasa al nodo del enrutador de malla más cercano. Si desea expandir la red para mejorar el rendimiento o la cobertura, agregue más unidades de malla.

Como puede ver, las redes inalámbricas de "malla" para uso doméstico no coinciden exactamente con la plantilla de una red de malla real. En cambio, es más como tener varias redes de topología en estrella unidas entre sí por un conjunto de subconexiones de malla dedicadas. 

Aún así, esta es la solución de red doméstica^{(seamless home network solution)} más avanzada y perfecta . Uno que podemos recomendar a cualquiera, suponiendo que su presupuesto se ajuste a esta nueva tecnología.

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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