Wat is mesh-topologie? [Een definitie]

Mesh-topologie is een type netwerk waarbij alle knooppunten samenwerken om gegevens onder elkaar te verspreiden. Deze topologie is oorspronkelijk meer dan 30 jaar geleden ontwikkeld voor militaire toepassingen, maar tegenwoordig worden ze doorgaans gebruikt voor zaken als domotica, slimme HVAC-regeling en slimme gebouwen. In dit artikel geven we een algemeen overzicht van hoe mesh-topologie werkt, de voordelen en overwegingen van mesh-netwerken, industriestandaarden en alternatieven.

Hier is een voorbeeld van een wifi-product dat mesh-netwerken gebruikt.

Hoe werken mesh-topologieën?

Veel mesh-netwerken stellen radio's in staat zichzelf spontaan te organiseren door gebruik te maken van iets dat ad-hoc on-demand distance vectoring wordt genoemd. . Dit is een reactieve protocol met behulp van enkele kenmerken van proactieve routering, wat betekent dat de ontwikkelaar enkele van de routes maakt en knooppunten identificeert om verschillende rollen te spelen, zoals een eindknooppunt of repeater. In vereenvoudigde bewoordingen fungeert een eindpunt niet alleen als bestemming en gegevensbron, maar ook als relaispunt .

Mesh-systemen vertrouwen meestal op een routeringstabel , die elk knooppunt (a) vertelt hoe met het toegangspunt moet worden gecommuniceerd, en (b) hoe een knooppunt verkeer moet leiden dat ergens heen probeert te gaan. De routeringstabel gaat ervan uit dat er nergens in het netwerk directe communicatie is, behalve door knooppunten die een route naar het toegangspunt hebben. Het is net een groot telefoonspel:als je de route niet weet, stuur je het bericht naar iemand die de route heeft bepaald. Routeringstabellen bestaan ​​uit:

• Bron-ID
• Bestemmings-ID
• Bronvolgnummer
• Bestemmingsvolgnummer
• Broadcast-ID
• Tijd om te leven

(Dit zijn vrij technische onderwerpen en we zullen ze hier niet in detail behandelen.)

Mesh-netwerken werken op twee manieren:door ofwel routing de gegevens of overstromingen de gegevens. Wanneer u routeert een bericht in een mesh-netwerk, het plant zich voort langs een vooraf gedefinieerd pad, hoppend van knooppunt naar knooppunt totdat het zijn bestemming bereikt. Om deze routes tot stand te brengen en ervoor te zorgen dat de paden beschikbaar zijn, moet het netwerk continu verbonden zijn en zichzelf configureren. Met andere woorden, het moet constant werken om gebroken paden te vinden en zelfherstellende algoritmen te creëren om routetabellen te bouwen. Omdat er veel laag 2 (MAC)-verkeer over het netwerk stroomt om deze route tot stand te brengen, kunnen mesh-netwerken minder efficiënt zijn dan sternetwerken (wat we zo meteen zullen bespreken).

Een eenvoudiger mesh-netwerk is bestand tegen een vloed aanpak, waarbij de gegevens continu door het netwerk stromen. Als een module data met zijn adres ziet, pakt hij het gewoon. Dit werkt vanwege de time-to-live, of TTL-waarde, waarbij berichten zich slechts een vast aantal hops door de mesh mogen verspreiden voordat ze worden verwijderd.

Voordelen

• Je kunt veel gegevens over het netwerk verplaatsen als de mesh goed werkt.
• Het is relatief energiezuinig en zorgt dus voor een behoorlijke batterijduur.
• Er zijn tal van goedkope mesh-radiohardware verkrijgbaar, zoals ZigBee.
• Er is minder vertraging bij het instellen van verbindingen met mesh-netwerken.

Overwegingen

• Als je geen gedistribueerde nodes hebt in een gebouw (of waar je ook heen wilt), kun je knelpunten en verbindingsproblemen krijgen. ZigBee kan bijvoorbeeld slechts ongeveer 30 tot 50 voet van knooppunt naar knooppunt verzenden. Dit kan een probleem zijn als u niet over een zeer dichte sensortoepassing in het hele gebouw beschikt.
• Mesh-netwerken hebben van nature een zeer kort bereik. We hebben gesproken met een HVAC-installateur die toegaf extra thermostaten in een gebouw toe te voegen om de koppelingen goed te kunnen maken.

Industrienormen rond draadloze mesh-topologieën

Een van de meest populaire en bekende mesh-netwerken is ZigBee. Andere bekende mesh-topologieën zijn:

• Z-Wave
• 802.15.4
• DASH7
• 6LoWPAN
• ANT
• One-Net
• MiWi
• WirelessHART
• Wibree

Een alternatief voor mesh-topologie

Mesh-netwerken zijn niet de enige manier om te voorzien in de behoeften van netwerken met een laag stroomverbruik voor zakelijke en industriële slimme toepassingen. In feite maakt een grote meerderheid van low-power, wide-area netwerk (LPWAN)-technologieën gebruik van een ster-topologienetwerk , waarbij de eindpunten rechtstreeks zijn verbonden met het toegangspunt. Zorg ervoor dat u alle netwerktypes grondig onderzoekt voordat u bepaalt welke topologie het beste voor u werkt.