为什么网状网络更频繁地用于物联网网络?


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我研究过的许多常见的IoT通信协议都采用了网状拓扑(例如ZigBeeThreadZ-Wave),这与Wi-Fi的常规星形拓扑形成了鲜明的对比,后者中的每台设备都连接到一个路由器/集线器。

EETimes还声明:

网状网络正在成为互连大量网络设备的理想设计解决方案。

EETimes提出,提高可靠性(例如,自愈传输)是网状网络的主要优势之一,尽管与设置网状网络的复杂性相比,这似乎是一个很小的优势。

对于可能包含约10-20个联网设备并且端到端分布范围很短的家庭物联网网络,是什么使网状网络比常规星形拓扑更适合?所增加的复杂性是否不如我认为的那么重要?

Answers:


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TL; DR:经济学

有线网状网络与星形拓扑

嗯,互联网是网状网络。为什么?因为即使冷战变得很热烈,即使美国一半的人口被炸毁,DARPA都希望它能发挥作用。军方想要一个不依赖任何单个节点的高度可靠的网络。网络节点的网格划分或至少部分网格划分将为您提供可靠性。(有线)网状网络的主要缺点是它们不是很划算的。他们花了很多钱。将每个组件连接到每个其他组件都太昂贵了。因此,物联网的WAN骨干网已经是有线网状网络。

星形拓扑每个节点只需要一根电缆,而网格划分最多需要n *(n-1)/ 2个全网格。网状网络的布线非常快速地变得昂贵得多。因此,星形拓扑成为主要标准。

现在(大多数)新的无线网状网络

建立无线网状网络可以规避有线网状网络的主要缺点。创建无线网状网络无需布线。因此,创建无线网状网络将使网络创建者一直希望的可靠性与少量电缆的低成本以及无线的所有其他优点相结合。

然而,网状网络仍然存在一些缺点。与仅连接到一个中央节点相比,节点的路由必须相对智能。ZigBee使用临时按需距离矢量路由,该路由要求在每个节点上都有路由表。为了使网络高效,还需要节点具有一定的双工能力。将其用于低成本,具有无线功能的微芯片需要花费一些时间。今天我们有那些芯片。

为了使网状网络正常工作,必须有足够的节点。实际上,如果有更多的节点(连接到至少两个现有节点),它将变得更加高效。因此,物联网就是一切都可以充当节点的地方,这显然是网状网络的匹配对象。虽然其他拓扑可能会阻塞更多的节点,但网格网络实际上开始在这里崭露头角,并且添加的节点越多,速度越快,可靠性越高。

您的10-20节点网络

对于只有一打或两打设备的智能家居设置,需要考虑一些有关拓扑的事项。首先,ZigBee实际上也支持星形拓扑。其次,任何类型的距离矢量路由通常都适用于加权矢量值。因此,在智能家居环境中,直接连接可能会被评为最高级别,即使将其配置为网状结构,您也将最终获得实心星形拓扑。

只有超出诸如色相桥之类的中心组件范围之外的设备(或将直接连接的等级评定为足够差),才会使用网状拓扑。对于这些设备,网状网络本质上是网络的低延迟范围扩展。因此,您不必购买其他中央节点。这样可以省钱。因此,杀死广泛分布的有线网状网络的同一件事使无线网状网络今天变得如此有吸引力。经济学。


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网状网络倾向于为物联网网络提供更好的本地配置选项。范围扩展已经提到,网状网络作为网络中的每个设备都将使网络比单独的每个设备更大。另一个重要方面是如何路由消息。虽然某些设备将保持静止,但其他设备可能会四处移动。这可能使以典型方式路由消息变得困难,但是网状网络将能够更好地处理它,因为所有节点都将能够查找有问题的设备。

一个实际的工作示例是在ZWave网络中,您可以重新发现网络中的所有节点,以便控制器和其他节点可以找出消息的最佳路径,以及在不中继消息的情况下可以与之通信的节点。不同的设备。有关此方面的更多信息,请参见本页的“网格和路由”部分


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物联网通常用于家庭自动化环境(门传感器,墙壁插头等),并且它们之间的距离往往很远,尤其是在大房子中。因此,网状网络允许对象覆盖距离问题。

此外,所有这些物联网设备都必须低能耗,以确保它们不会浪费在长距离通信上。

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