如何通过第 3 层 IP 协议连接 100 万台设备

物联网 联网 路由器 IP地址
2021-06-15 06:31:38

我在阅读有关 MAC 到 MAC 协议 (RMII/MII) 后编辑了问题:https : //community.nxp.com/thread/316374

我的物联网设备看起来像 U 盘。我正在为 100 万个 IOT 设备构建一个数据中心。每个数据中心都是一个拥有 100 个服务器机架的大房间。每个服务器机架将包含 10,000 个设备。我对 IOT 设备(MCU/MPU、固件等)拥有完全的设计控制权。

我需要设计一种网络技术,允许我将 100 万个 IOT 设备连接到本地网络,以便我可以寻址(选择)每个设备并从中央应用服务器与其对话,每个设备都可以回复应用服务器.

以下是一些注意事项:

  1. 每个设备都连接到服务器机架内 2U 抽屉内的 PCB 板。我可以为此选择任何物理连接器,例如 USB 或 microSD(请注意,这是连接器 - 而不是协议)。每个抽屉可能有 400 个设备 (20x20)。整个机架可能会接触 10 个抽屉。
  2. 整个网络将驻留在该数据中心内。无需连接到外部世界。
  3. 物联网设备不需要相互交谈。我的要求只是能够寻址(选择)一个设备并与应用服务器进行对话,并且每个设备都可以回复应用服务器。
  4. 我没有任何特定的带宽要求。带宽并不重要。
  5. 我需要保持每台设备的低成本,所以不能在每台设备上放置以太网。

这是我的想法:

我可以跳过第 1 层 (PHY),并使用第 2 层 (MAC) 和第 3 层 (IP) 来创建网络。我会将一个 TCP/IP 堆栈放入物联网设备中,然后使用 MAC-to-通过 PCB 连接将每个抽屉中的 100 个连接到一个或多个在集成电路(ASIC 或 FPGA)中实现的第 2 层交换机MAC 协议 (RMII/MII)。然后以同样的方式将抽屉中的这些交换机连接在一起,因此每个服务器机架最终都是一个小型局域网。

然后我会将所有机架式服务器连接到另一台交换机(或路由器?),最终得到一个大 LAN。这行得通吗?

我可以为交换机、路由器等设计和构建我自己的 PCB 电路/FPGA,无论需要什么。

1个回答

我觉得你的方法有你的第 5 点有缺陷:“我需要保持每个设备的成本很低,所以不能在每个设备上放置以太网。”

看看它与“我将重新发明第 1 层协议和处理它所需的所有硬件”,并考虑它是否真的降低了您的总体成本。

顺便说一句,网络上的主要问题是来自多个设备在媒体上相互交谈的信息冲突(如果我没猜错的话,这里是铜),随着使用相同“链接”进行交谈的设备数量的增加,这种冲突会变得更糟。

即,当机架 7 中抽屉 4 中的设备 1 尝试与机架 21 抽屉 5 上的设备 8 通信时,您将在抽屉和机架之间的某处共享链接,这就是以太网交换机旨在避免的,知道特定端口上的MAC地址驻留避免在所有端口上广播信息并同时阻止这些端口上的其他通信。

以太网还做的是侦听链路以了解它是否可以发送数据,这是以太网的第 2 层部分。可悲的是,以太网是第 1 层和第 2 层的混合体,这模糊了物理介质和第 2 层通信之间的界限。

如果您想使用 TCP/IP,您将需要一个第 2 层协议,重新发明一个协议来代替以太网充其量将是昂贵的。

所以我要做的是将以太网保留在设备上,使用任何你想要的第 1 层协议在对象和板之间进行交换,并使用标准以太网卡/交换机进行板间/机架间/应用程序到-对象通信。

概念成本将主要在对象和电路板上,网络的其余部分是众所周知的技术,可能比重新发明一个具有大规模通信的所有警告的网络便宜(仅对那么多设备的 DHCP 寻址就需要关心)以及租赁期限等)。