Als alle huizen in een wijk zijn uitgerust met sterke routers die onderling met elkaar communiceren, hoeven alleen enkele huizen maar te zijn aangesloten op het fysieke internet. De overige huizen maken gebruik van het net via hun routers. Hetzelfde geldt voor een groot kantoor met vele kamers. Dat scheelt bedradingskosten, maar vereist een goed systeem om alle datastromen in goede banen te leiden. Student Technische Wiskunde Ton Hellings bestudeerde verschillende opties.
Een ‘wireless mesh network’ bestaat uit een netwerk van onderling communicerende routers. Slechts enkele ervan hebben direct verbinding met het fysieke internet. De overige routers sturen en ontvangen hun data via nabijgelegen routers.
Vergelijk het met een postkantoor midden in een dorp, waarbij de post in zakken via afzonderlijke huishoudens door het dorp wordt verplaatst. Dan is meteen ook duidelijk wat er gebeurt als iedereen tegelijkertijd zijn lege en volle zakken via de buren naar het kantoor stuurt. Binnen de kortste keren hopen de zakken zich her en der op. Vooral dichter bij het centrum wordt het moeilijk post te versturen, aangezien de kans groot is dat de buren hun handen al vol hebben.
“Er moeten protocollen komen om de tijdstippen af te stemmen waarop de routers hun data versturen”, zegt Hellings. “Een gunstig gelegen router mag de andere routers niet steeds blokkeren.”
Hellings bestudeerde de theoretische situatie dat er drie huizen naast elkaar staan die elkaar data versturen. Naast elkaar gelegen huizen mogen nooit tegelijkertijd iets versturen. Dat voorkomt echter niet dat een huis van alle omringende buren tegelijkertijd berichten ontvangt. Een manier om opstopping te voorkomen, is de routers af en toe niets te laten versturen. Hellings onderzocht de invloed van zulke pauzes op de doorstroom van de berichten. Hij keek ook naar een systeem waarbij er een ontvangstbericht wordt teruggezonden voor elk datapakket dat arriveert. Het ontvangstbericht functioneert dan als groen licht voor de volgende zending. “Volgens ons wiskundige model zorgt dit systeem voor de beste doorstroom”, zegt de student, “maar in de praktijk is het moeilijk te realiseren, omdat je een voortdurende terugkoppeling nodig hebt. Dat gaat in tegen de principes van een wireless mesh network.”
Wat waarschijnlijk het beste werkt, is een pauzesysteem waarbij de pauzes worden onderbroken zodra er een pakketje arriveert bij de betreffende router. Het wiskundige model van Hellings geeft althans veelbelovende uitkomsten. Of dit ook opgaat voor grootschaliger netwerken, is de vraag.
“Uit simulatieprogramma’s bleek dat het systeem ook op grotere schaal goed werkt, maar we hebben er geen wiskundig bewijs voor. In de praktijk kan natuurlijk ook nog blijken dat ons wiskundige model net een andere uitkomst geeft. Toch is die wiskunde belangrijk om inzicht te krijgen in hoe de verschillende systemen werken. Zo krijgen we een fundamenteel begrip van de processen die hier spelen.”

Tekst: Enith Vlooswijk
Fotomontage: Rien Meulman