为什么网状网络更频繁地用于物联网网络?
TL; DR:经济学
有线网状网络与星型拓扑
嗯,互联网是一个网状网络。为什么?因为 DARPA 希望它能够发挥作用,即使在冷战升温的情况下,即使有一半的美国被轰炸而被遗忘。军方想要一个不依赖于任何单个节点的高度可靠的网络。网格化或至少部分网格化您的网络节点将为您提供可靠性。(有线)网状网络的主要缺点是它们的成本效率不高。他们花了很多钱。将每个组件连接到每个其他组件的成本太高了。所以物联网的广域网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,而网状网络使用高达 n*(n-1)/2 的全网状网络。网状网络的布线很快就会变得更加昂贵。因此,星形拓扑成为主导标准。
现在(主要是)新的无线网状网络
建立无线网状网络可以避免有线网状网络的主要缺点。创建无线网状网络不需要布线成本。因此,创建无线网状网络将网络创建者一直想要的可靠性与少量电缆的低成本以及无线的所有其他优势结合在一起。
然而,网状网络仍然存在一些缺点。与简单地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Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing,这需要每个节点的路由表。还需要节点具有一定的双工能力才能使网络高效。将其引入低成本、具有无线功能的微芯片上需要一些时间。今天我们有这些筹码。
为了使网状网络正常工作,必须有足够的节点。实际上,使用更多节点(连接到至少两个现有节点)会变得更高效。因此,万物皆可作为节点的物联网是网状网络的明显匹配。虽然其他拓扑可能会因更多节点而堵塞,但网状网络确实开始在那里大放异彩,并且随着添加更多节点变得更快、更可靠。
您的 10-20 个节点网络
对于具有一到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 实际上也支持星型拓扑。其次,任何类型的距离矢量路由通常都使用加权矢量值。因此,在智能家居设置中,直接连接很可能被评为最高,即使将其配置为网状结构,您最终也会得到事实上的星形拓扑。
只有超出 Hue Bridge 等中心组件范围的设备(或将直接连接评为足够差)才会使用网状拓扑。对于这些设备,网状网络本质上是您网络的低延迟范围扩展。因此,您不必购买另一个中央节点。这样省钱。因此,之前杀死广泛传播的有线网状网络的同一件事使无线网状网络在今天如此有吸引力。经济学。
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将有助于使网络比每个设备都更大。另一个重要方面是消息的路由方式。虽然一些设备将保持静止,但其他设备可能会四处移动。这可能会使以典型方式路由消息变得困难,但网状网络将能够更好地处理它,因为所有节点都能够查找相关设备。
工作中的一个实际示例是在 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,以及哪些节点可以与哪些节点进行通信,无论是否将消息中继到不同的设备。可以在此页面的“网格和路由”部分查看有关此的更多信息。
物联网通常用于家庭自动化环境(门传感器、墙塞等),而且它们之间的距离往往很远,尤其是在大房子里。所以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,因此它们不能将其浪费在长距离通信上。