Wi-Fi mesh networks for motorsport applications

This thesis investigates the performance of the IEEE 802.11s mesh stack by analyzing the critical interplay between physical channel dynamics and the Hybrid Wireless Mesh Protocol (HWMP) logic. Developed in collaboration with Marelli Motorsport, the research provides an extensive evaluation of how real-world link quality dictates the efficiency and stability of peering establishment in mesh networks, with a specific focus on the extreme challenges posed by high-speed racing environments. The methodology follows a dual-track approach. First, a simulation-based study is conducted in the NS-3 environment using the IEEE 802.11a standard to evaluate protocol scalability and baseline behavior. This is then contrasted with an experimental validation performed on Qualcomm QCN9074 hardware, based on the IEEE 802.11ax standard. This comparison bridges the gap between theoretical legacy models and modern Wi-Fi 6 implementations. A significant portion of the work is dedicated to tracing the configuration path within the Linux networking stack, analyzing how mesh parameters propagate from the user space through the nl80211 subsystem down to the chipset's firmware. By comparing controlled static scenarios with high-mobility contexts, the study examines the protocol's sensitivity to specific management thresholds under rapidly changing signal conditions. This approach aims to identify the key factors that influence network reliability and connectivity in demanding wireless environments.

Questa tesi analizza le prestazioni dello stack mesh IEEE 802.11s, esaminando l'interazione critica tra la dinamica del canale fisico e la logica del protocollo HWMP (Hybrid Wireless Mesh Protocol). La ricerca, sviluppata in collaborazione con Marelli Motorsport, fornisce una valutazione approfondita di come la qualità del collegamento nel mondo reale determini l'efficienza e la stabilità della formazione dei link di peering nelle reti mesh, con un focus specifico sulle sfide estreme poste dagli ambienti ad alta velocità. La metodologia segue un approccio doppio. In primo luogo viene condotto uno studio basato su simulazioni in ambiente NS-3 utilizzando lo standard IEEE 802.11a per valutare la scalabilità del protocollo e il suo comportamento di base. Questo studio viene poi messo a confronto con una validazione sperimentale eseguita su hardware Qualcomm QCN9074, basato sullo standard IEEE 802.11ax. Tale confronto permette di colmare il divario tra i modelli teorici legacy e le moderne implementazioni Wi-Fi 6. Una parte significativa del lavoro è dedicata alla mappatura del percorso di configurazione all'interno dello stack di rete Linux, analizzando come i parametri mesh si propaghino dallo user space, attraverso il sottosistema nl80211, fino al firmware del chipset. Confrontando scenari statici controllati con contesti di alta mobilità, lo studio esamina la sensibilità del protocollo a specifiche soglie di gestione in condizioni di segnale che variano rapidamente. Questo approccio mira a identificare i fattori chiave che influenzano l'affidabilità e la connettività della rete in ambienti wireless critici.