Чому сітчасті мережі частіше використовуються для мереж IoT?

Багато досліджених протоколів зв’язку IoT, які я досліджував, прийняли сітчасту топологію (наприклад, ZigBee , Thread і Z-Wave ), що є суттєвим контрастом від звичайної зіркової топології Wi-Fi, де кожен пристрій підключається до одного маршрутизатора / концентратора .

EETimes також заявляє, що:

Мережева мережа стає ідеальним дизайнерським рішенням для підключення великої кількості мережевих пристроїв.

EETimes припускає, що підвищення надійності (наприклад, передачі самолікування) є однією з головних переваг сітчастої мережі, хоча це здається невеликою перевагою порівняно з додатковою складністю налаштування сітчастої мережі.

Що для домашньої мережі IoT, яка, ймовірно, містить близько 10-20 мережевих пристроїв і поширюється на короткий діапазон від кінця до кінця? Невже додана складність не така значна, як, здається, я вважаю, що вона є?

TL; DR: Економіка

Провідна сітчаста мережа проти топології зірок

Ну, Інтернет - це сітчаста мережа. Чому? Тому що DARPA хотіла, щоб це спрацювало, навіть якщо половину Сполучених Штатів бомбили в небуття, якщо холодна війна буде гарячою. Військові бажали високонадійної мережі, яка не залежить від жодного окремого вузла. Мережі або принаймні часткове з'єднання мережевих вузлів дадуть вам таку надійність. Основним недоліком (дротових) сітчастих мереж є те, що вони не дуже економічно ефективні. Вони коштують багато. Підключення кожного компонента до кожного іншого компонента є занадто дорогим. Таким чином, кільцевою мережею WAN в Інтернеті речей є вже мережа дротових мереж.

Зоряній топології потрібен лише один кабель на вузол, тоді як мережа використовує до n * (n-1) / 2 для повної сітки. Кабелі для сітчастих мереж набагато дорожчі дуже швидко. Таким чином, топологія зірок виникла як домінуючий стандарт.

Зараз (в основному) нові бездротові сітчасті мережі

Встановлення бездротових мережевих мереж уникає головного недоліку мереж дротової сітки. Для створення бездротової сіткової мережі немає витрат на кабель. Таким чином, створюючи бездротові сітчасті мережі, парні творці мережі надійності завжди прагнули за низькою вартістю декількох кабелів і, звичайно, всіма іншими перевагами бути бездротовими.

Однак є ще кілька недоліків сітчастих мереж. Вузли повинні бути відносно розумними для маршрутизації порівняно з просто підключенням до одного центрального вузла. ZigBee використовує спеціальну векторну маршрутизацію на відстань за потребою , для якої потрібні таблиці маршрутизації на кожен вузол. Також необхідна певна дуплексна здатність вузлів, щоб зробити мережу ефективною. Доведення цього до недорогих бездротових мікрочіпів зайняло певний час. Сьогодні у нас є ці фішки.

Щоб мережева мережа працювала належним чином, повинно бути достатньо вузлів. Це насправді стає більш ефективним, якщо більше вузлів (які підключаються принаймні до двох існуючих). Таким чином, Інтернет речей був тим, що все може діяти як вузол - це очевидна відповідність для мережевих мереж. Хоча інші топології, можливо, забиваються більшою кількістю вузлів, сітчасті мережі справді починають світити там і стають швидшими та надійнішими, тим більше вузлів додається.

Ваша мережа 10-20 вузлів

Для налаштування розумного будинку з одним або двома десятками пристроїв слід врахувати кілька речей, що стосуються топології. По-перше, ZigBee насправді також підтримує зіркову топологію. По-друге, будь-яка маршрутизація вектора відстані зазвичай працює із зваженими векторними значеннями. Таким чином, в умовах розумного будинку прямий зв'язок може бути оцінений як найвищий, і ви зіткнетеся з дефектною зірковою топологією, навіть якщо вона налаштована як сітка.

Тільки пристрій, який знаходиться поза діапазоном центрального компонента, як-от Hue Bridge (або оцінює пряме з'єднання досить погано), навіть використовуватиме топологію сітки. Для цих пристроїв сітчасті мережі - це, по суті, розширення діапазону затримок для вашої мережі. Таким чином, вам не доведеться купувати ще один центральний вузол. Це економить гроші. Таким чином, те саме, що вбило широко розповсюджені мережі з дротовими сітками, робить бездротові мережі сьогодні настільки привабливими. Економіка.

Мережеві мережі, як правило, дають кращі параметри локальної конфігурації для мережі IoT. Розширення діапазону вже згадувалося про те, яка мережева мережа як кожен пристрій у мережі допоможе зробити мережу більшою, ніж кожен пристрій був би один. Ще один важливий аспект - спосіб маршрутизації повідомлень. Хоча деякі пристрої залишаться нерухомими, інші можуть переміщатися. Це може зробити ускладнення повідомлень про маршрутизацію типовим способом, але сітчаста мережа зможе краще обробити її, оскільки всі вузли зможуть шукати відповідний пристрій.

Практичний приклад цього в роботі в мережі ZWave ви можете знову виявити всі вузли у вашій мережі, щоб контролер та інші вузли могли визначити найкращий шлях для повідомлень, і які вузли можуть спілкуватися, з якими з і без ретрансляції повідомлення на a інший пристрій. Більше інформації про це можна побачити на цій сторінці в розділі «Мережа та маршрутизація» .

IoT часто використовується в умовах домашньої автоматизації (датчики дверей, настінні пробки, ...), і вони, як правило, дуже далеко один від одного, особливо у великих будинках. Таким чином, сітчаста мережа дозволяє об’єктам покрити проблему відстані.

Крім того, всі ці пристрої IoT повинні втрачати енергію, тому вони не повинні витрачати їх на комунікації на великі відстані.