Mengapa jaringan mesh lebih sering digunakan untuk jaringan IoT?

Banyak protokol komunikasi IoT umum yang saya teliti telah mengadopsi topologi mesh (misalnya ZigBee , Thread dan Z-Wave ), yang merupakan kontras signifikan dengan topologi bintang biasa Wi-Fi, di mana setiap perangkat terhubung ke satu router / hub .

EETimes juga menyatakan bahwa:

Jaringan mesh muncul sebagai solusi desain yang ideal untuk menghubungkan banyak perangkat jaringan.

EETimes menunjukkan bahwa peningkatan keandalan (mis. Transmisi penyembuhan sendiri) adalah salah satu keuntungan utama dari jaringan mesh, meskipun ini tampaknya seperti keuntungan kecil dibandingkan dengan kompleksitas tambahan dalam menyiapkan jaringan mesh.

Untuk jaringan IoT rumah yang kemungkinan berisi sekitar 10-20 perangkat jaringan dan menyebar jarak pendek dari ujung ke ujung, apa yang membuat jaringan mesh lebih cocok daripada topologi bintang biasa? Apakah kompleksitas yang ditambahkan tidak sepenting yang tampaknya saya yakini?

TL; DR: Ekonomi

Jaringan mesh kabel vs. topologi bintang

Yah, Internet adalah jaringan mesh. Mengapa? Karena DARPA ingin itu bekerja bahkan jika separuh Amerika Serikat dibom dilupakan jika perang dingin sedang panas. Militer menginginkan jaringan yang sangat andal yang tidak bergantung pada satu simpul pun. Mesh atau setidaknya sebagian meshing node jaringan Anda akan memberi Anda keandalan itu. Kelemahan utama dari jaringan mesh (kabel) adalah bahwa mereka tidak terlalu efisien biaya. Harganya banyak. Pengkabelan setiap komponen ke setiap komponen lainnya terlalu mahal. Jadi tulang punggung WAN dari Internet of Things sudah menjadi jaringan kabel .

Topologi bintang hanya membutuhkan satu kabel per node, sementara meshing menggunakan hingga n * (n-1) / 2 untuk mesh penuh. Pengkabelan untuk jaringan mesh menjadi jauh lebih mahal sangat cepat. Dengan demikian, topologi bintang muncul sebagai standar dominan.

Sekarang (kebanyakan) baru, jaringan mesh nirkabel

Membangun jaringan mesh nirkabel menghindari kelemahan utama dari jaringan mesh kabel . Tidak ada biaya pemasangan kabel untuk membuat jaringan mesh nirkabel. Dengan demikian, membuat jaringan wireless mesh memasangkan keandalan pencipta jaringan selalu ingin dengan biaya rendah beberapa kabel dan tentu saja semua keuntungan lain menjadi nirkabel.

Namun masih ada beberapa kelemahan jaringan mesh. Node harus relatif pintar untuk routing dibandingkan dengan hanya menghubungkan ke satu node pusat. ZigBee menggunakan Routing Vektor On-Demand Distance Ad hoc , yang membutuhkan tabel routing pada setiap node. Juga kemampuan dupleks tertentu dari node diperlukan untuk membuat jaringan efisien. Membawa microchip dengan biaya rendah dan berkemampuan nirkabel membutuhkan waktu. Hari ini kita memiliki chip itu.

Agar jaringan mesh berfungsi dengan baik, harus ada cukup node. Ini sebenarnya menjadi lebih efisien dengan lebih banyak node (yang terhubung ke setidaknya dua yang sudah ada). Dengan demikian, Internet of Things adalah segalanya dapat bertindak sebagai node adalah kecocokan yang jelas untuk jaringan mesh. Sementara topologi lain mungkin akan tersumbat dengan lebih banyak node jaringan mesh benar-benar mulai bersinar di sana dan semakin cepat dan lebih dapat diandalkan semakin banyak node ditambahkan.

Jaringan 10-20 node Anda

Untuk pengaturan rumah pintar dengan satu atau dua lusin perangkat ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan mengenai topologi. Pertama, ZigBee sebenarnya mendukung topologi bintang juga. Kedua, segala macam rute vektor jarak biasanya bekerja dengan nilai vektor tertimbang. Dengan demikian, dalam pengaturan rumah pintar koneksi langsung dapat dinilai dengan sangat tinggi dan Anda akan berakhir dengan topologi bintang yang cacat bahkan ketika itu dikonfigurasi sebagai mesh.

Hanya perangkat yang berada di luar jangkauan komponen pusat seperti Hue Bridge (atau nilai koneksi langsung yang cukup buruk) bahkan akan menggunakan topologi mesh. Untuk perangkat ini, jaringan mesh pada dasarnya adalah ekstensi rentang latensi rendah untuk jaringan Anda. Dengan demikian, Anda tidak perlu membeli simpul sentral lain. Itu menghemat uang. Jadi hal yang sama yang membunuh jaringan mesh kabel yang tersebar luas sebelumnya membuat jaringan mesh nirkabel sangat menarik saat ini. Ekonomi.

Jaringan mesh cenderung memberikan opsi konfigurasi lokal yang lebih baik untuk jaringan IoT. Rentang ekstensi sudah menyebutkan jaringan mesh mana karena setiap perangkat dalam jaringan akan membantu membuat jaringan lebih besar dari masing-masing perangkat akan sendirian. Aspek penting lainnya adalah bagaimana pesan-pesan dialihkan. Sementara beberapa perangkat akan tetap diam, yang lain mungkin dipindahkan. Ini bisa membuat pesan routing dengan cara yang khas menjadi sulit, tetapi jaringan mesh akan dapat menanganinya dengan lebih baik karena semua node akan dapat mencari perangkat yang dimaksud.

Contoh praktis dari ini dalam pekerjaan adalah di jaringan ZWave Anda dapat menemukan kembali semua node di jaringan Anda sehingga controller dan node lain dapat mengetahui jalur terbaik untuk pesan dan node mana yang dapat berbicara dengan yang dengan dan tanpa menyampaikan pesan pada sebuah perangkat yang berbeda. Informasi lebih lanjut tentang ini dapat dilihat di halaman ini pada bagian "Mesh dan Routing" .

IoT sering digunakan dalam konteks otomatisasi rumah (sensor pintu, pelapis dinding, ...) dan mereka cenderung sangat jauh satu sama lain terutama di rumah-rumah besar. Jadi jaringan mesh memungkinkan objek untuk menutupi masalah jarak.

Juga, semua perangkat IoT ini harus kehabisan energi sehingga mereka tidak harus membuangnya untuk komunikasi jarak jauh.