Wi-Fi-Mesh auf OpenWrt: Einrichtung und Topologie

Wi-Fi-Mesh-Netzwerke mit OpenWrt einrichten: Von der Topologie zur Konfiguration

Wi-Fi-Mesh-Netzwerke auf OpenWrt nutzen das 802.11s-Protokoll, um selbstorganisierende Strukturen zu schaffen. Jeder Knoten fungiert als Repeater und leitet Datenverkehr über optimale Pfade weiter. Dies unterscheidet sich von herkömmlichen Repeatern: In einem Mesh werden Daten nur entlang der erforderlichen Route übertragen, was die Last minimiert.

Die physische Topologie bestimmt die Platzierung der Geräte, während die logische Topologie die Paketrouten definiert. Wichtige Typen:

• Bus: Serielle Verbindung, spart Kabel, aber ein Unterbrechung segmentiert das Netzwerk.
• Ring: Geschlossener Bus, robust gegenüber Einzelausfällen.
• Stern: Jeder Knoten verbindet sich mit einem zentralen Hub, isoliert Ausfälle, erfordert aber mehr Kabel.
• Mesh: Mehrfachverbindungen, selbstheilend durch alternative Pfade.

Im drahtlosen Mesh kombiniert sich das Mesh auf L2-Ebene mit einer Sterntopologie für Clients. Das Backhaul ist das drahtlose Rückgrat zwischen Routern.

Gestaltung der Knotenplatzierung

Die Geometrie ist wichtiger als die Sendeleistung. Wenn alle Knoten sich gegenseitig sehen, kommt es zu Interferenzen: Knoten konkurrieren um Sendezeit über CSMA/CA, was den Durchsatz auf ein Minimum reduziert (der "Mesh of Death"-Effekt).

Optimale Platzierungsregeln:

• Jeder Router sieht genau zwei Nachbarn – maximiert Sendezeit, Bustopologie.
• Zu einem Ring schließen für Fehlertoleranz und Lastverteilung.
• An Schlüsselstellen einen dritten Nachbarn für Redundanz hinzufügen.

Beispiele:

• 2 Knoten: Beliebige Platzierung.
• 3 Knoten: WAN-Router in der Mitte.
• 4 Knoten: In länglichen Räumen – linear mit WAN an 2./3. Stelle; sonst sieht der erste den zweiten und dritten, sie sehen den vierten.

Zeichnen Sie vor der Installation ein Diagramm, unter Berücksichtigung von Wänden und Störungen.

802.11s-Theorie und Unterschiede zu Multi-AP

Mesh (802.11s) ist nicht nur eine SSID auf mehreren Zugangspunkten. Knoten tauschen Management-Frames für Erkennung, Routing (HWMP) und Metriken aus. Unterstützt Multi-Hop-Verkehr.

Unterschiede zu Controller-basierten Systemen (z.B. CAPWAP):

• Selbstorganisation ohne zentralen Knoten.
• Automatische Neukonfiguration bei Ausfällen.
• Lokales Verkehrsrouting.

In OpenWrt wird das Mesh in /etc/config/wireless über wifi-device- und wifi-iface-Abschnitte mit der Option mesh_id konfiguriert.

Grundlegende Mesh-Einrichtung in OpenWrt

Auf dem Hauptknoten (Gateway):

config wifi-device 'radio0'
    option type 'mac80211'
    option channel '36'
    option hwmode '11a'
    option path 'pci0000:00/0000:00:00.0'
    option htmode 'HT80'
    option country 'DE'

config wifi-iface 'mesh_backhaul'
    option device 'radio0'
    option network 'lan'
    option mode 'mesh'
    option mesh_id 'mein_mesh_netz'
    option encryption 'sae'
    option key 'mesh_passwort'
    option mesh_fwding '1'

Auf Blattknoten ähnlich, aber ohne WAN. Alle Knoten teilen dieselbe mesh_id.

Für Clients:

config wifi-iface 'ap_client'
    option device 'radio1'
    option mode 'ap'
    option ssid 'ClientSSID'
    option encryption 'psk2'
    option key 'clientpass'
    option network 'lan'

Getrennte Funkmodule: eines für Backhaul (5 GHz), ein anderes für Clients (2,4 GHz).

Roaming und Parameteroptimierung

Nahtloses Roaming erfordert 802.11r/k/v. In OpenWrt:

• option ft_psk_generate_local 1 für FT.
• option ieee80211r '1'.
• option mobility_domain 'abcd' auf allen APs.

Wichtige Parameter:

• option max_neightbours 32 – Nachbargrenze.
• option mesh_rssi_threshold 0 – Erkennungsschwelle.
• option metric_mode 'default' – Pfadauswahl (Sendezeit).

Testen Sie RSSI: Ziel für Backhaul ist -20 bis -60 dBm.

Skalierung und Überwachung

Netzwerke >10 Knoten benötigen VLAN für Backhaul, QoS (cake/sqm). Überwachung: batman-adv über Mesh oder LuCI-Statistiken.

Probleme und Lösungen:

• Geringe Geschwindigkeit – Nachbarn reduzieren, Kanäle optimieren.
• Ausfälle – Ringtopologie prüfen.
• Überhitzung – Dual-Radio, Belüftung.

Wichtige Erkenntnisse:

• Platzieren Sie Knoten nach der "2 Nachbarn"-Regel für effiziente Sendezeit.
• Verwenden Sie Ringtopologie für Fehlertoleranz.
• Trennen Sie Funkmodule: 5 GHz Backhaul, 2,4 GHz Clients.
• Aktivieren Sie 802.11r für nahtloses Roaming.
• Überwachen Sie RSSI und Sendezeit zur Optimierung.

— Editorial Team