Una red Mesh es un grupo de dispositivos conectados entre sí, Por ejemplo, una puerta de enlace de IoT que actúa como una única red en su habitación, La red de malla es una fuente múltiple de conectividad, no solo una puerta de enlace.. Desde la década de 1960, La tecnología de red se ha desarrollado rápidamente.. La LAN tradicional tiene 6 tipos de estructuras de aplicación, como proporcionar estructura, estructura de tipo, otro tipo de estructuras, etcétera. Operan a escala global., proporcionando tecnología de datos y mucha estabilidad. Hoy, Le presentaremos la tecnología de redes de malla en detalle..
1. ¿Qué es la tecnología de redes en malla?？
El desarrollo de la tecnología de redes ha traído enormes cambios a la sociedad humana.. Ha facilitado la comunicación entre las personas., más conveniente para la transmisión de información, e incluso contribuyó a la revolución tecnológica y la modernización industrial.. El desarrollo de la red desde las primeras redes cableadas y militares hasta las actuales redes inalámbricas y redes de área amplia ha reducido en gran medida el costo de comunicación entre personas.. La tecnología de red permite a las personas conocer instantáneamente los asuntos del mundo para el comercio y el comercio global., y realmente se da cuenta de la igualdad del intercambio global de información.. Sin embargo, El camino elegido por la tecnología tradicional de red de área local en el proceso de desarrollo parece tener ciertos cuellos de botella y limitaciones hoy en día debido a limitaciones técnicas.. La forma de solucionar este problema es “volver a la intención original” y avanzar hacia la red Mesh., eso es, la estructura de la red de malla.
2. ¿Qué es una red de malla de IoT??
La red en malla es un método de topología de red local. Combina el uso de nodos de infraestructura. (como puentes, dispositivos, y cambia) que son directamente, dinamicamente, y conectados no jerárquicamente para mover datos de manera eficiente hacia y desde los clientes. Este tipo de topología de red garantiza que ningún nodo dependa de la transferencia de datos.. De este modo, si un nodo falla, la red puede "repararse a sí misma" y redirigir datos utilizando algoritmos como "puente de ruta más corta" (SPB), que se describen en el estándar IEEE 802.1aq. Esto hace que las redes de malla sean más confiables cuando la conectividad es primordial y algunos nodos funcionan mal o se desestabilizan..
Una red de malla aprovechará las inundaciones, o enrutamiento, una técnica que generalmente viene con un tipo de datos. Con el método de inundación, cada paquete entrante se entrega a través de cada conexión saliente disponible, excepto la conexión que llega de él. Usando técnicas de enrutamiento, Los datos saltan alrededor de otros nodos hasta llegar a su destino., y luego es enviado a su ubicación. Luego, la red de malla se configura para garantizar que se permitan conexiones continuas y que los datos se redireccionen por rutas no disponibles.. De nuevo, Esto permite que la red alcance el estándar de confiabilidad y elasticidad que necesitan desesperadamente las organizaciones que desean aprovechar el bajo consumo., aplicaciones de IoT de baja velocidad de datos.
3. ¿Cómo funciona una red Mesh??
En la actualidad, SIG MESH adopta la tecnología de red MESH basada en el protocolo de inundación..
La red Mesh consta de teléfono móvil y nodo., donde Mobile es un teléfono inteligente y sirve como extremo de control de la red Mesh.
Nodo es un dispositivo de nodo en la red.. La red BLE Mesh se implementa mediante transmisión. Los pasos básicos son:
• a. Enviar control o leer datos desde el terminal móvil al nodo A.
• b. El mensaje es difundido por el nodo A..
• C. Cuando el nodo B recibe el mensaje del nodo A, transmite el mensaje desde el nodo A.
• d. Por analogia, Utilice el método de infección para difundir el mensaje de diez en diez., para que todos los dispositivos dentro del alcance inalámbrico puedan recibir este mensaje.
MESH también realizará un cifrado especial de los datos de la red para evitar el robo de datos de la red mediante monitoreo y ataques de intermediarios..
4. Arquitectura de red de malla
Topología de red básica
La estructura básica de la Red de área local incluye estructura de árbol, estructura del autobus, estructura estelar, estructura distribuida, etcétera. La estructura en estrella es la más utilizada actualmente.. Las ventajas de esta estructura son la alta tasa de puntualidad., estructura simple, y fácil gestión. Sus desventajas son la baja confiabilidad y el mayor costo que otras estructuras. La estructura en estrella toma el medio y el nodo como punto central., y otros nodos están conectados a este punto central. La estructura tipo autobús tiene una estructura relativamente simple y una gran expansibilidad., pero tiene las desventajas de ser difícil de mantener y difícil de encontrar fallas en la estructura de la sucursal.. La estructura tipo autobús no tiene un centro obvio., y cada dispositivo de red está conectado a un bus. Para un uso más seguro y eficiente, Actualmente, La gran mayoría de las LAN comerciales en funcionamiento adopta una combinación de una variedad de patrones de topología de red para garantizar el máximo rendimiento de la LAN y evitar obstáculos..
Malla típica (red de malla) estructura
Cuando se trata de malla, significa "neto", “Malla” o “Malla”. Es muy sencillo. Del significado básico de Mesh, La topología de una red en malla es la siguiente.: Todos los nodos de la red que contiene están conectados uno por uno para formar una red completa., y un nodo está conectado a al menos un nodo más. En la era de una red limitada, Es muy difícil realizar la red con un diseño Mesh basado en el cable de red.. En la era inalámbrica, sin las limitaciones de los cables de red y el uso de diversas tecnologías nuevas, el diseño de las redes inalámbricas Mesh es relativamente simple.
5. Tecnología inalámbrica en redes malladas.
Negociación multicanal
Cuando la red inalámbrica en malla accede a todo tipo de canales, Los nodos MP de la red sólo pueden escuchar un canal una vez. En nombre de utilizar más canales, los nodos deben alternar dinámicamente entre los diferentes canales disponibles. Esto requiere un mecanismo de coordinación para garantizar dos canales de comunicación.. Todos los nodos trabajan en el mismo canal.. Una forma de manejar esto es dividir la línea de tiempo en separaciones de balizas., al comienzo de cada separación de baliza, construir una ventana de tiempo llamada ATIM, y requieren que al comienzo de la ventana de tiempo ATIM, Todos los nodos de la red se ven obligados a cambiar al mismo canal.. En la ventana ATIM, el nodo que tiene datos para enviar utiliza el mensaje de control para negociar el canal con el receptor.
Asignación de canales
La tecnología de asignación de canales se aplica en gran medida a la gestión y uso de más canales en una red Mesh inalámbrica multicanal.. Al mismo tiempo que se garantiza una buena conectividad de red, Reduce la probabilidad de conflicto de canales en la red Mesh y mejora la eficiencia de la red.. A diferencia de la tecnología de negociación multicanal, La tecnología de asignación de canales consiste en asignar múltiples canales en una red de malla desde la dirección de la división de recursos de frecuencia del canal. Por ejemplo, Se define un conjunto de canales para la interconexión entre MP., y se define otro conjunto de canales para la interconexión entre MAP y MeshSTA. La división de grupos es un esquema de asignación de canales de red inalámbrica Mesh comúnmente utilizado. Divide todos los nodos vecinos de nodos MP arbitrarios en lotes, y luego nombra
canales a cada lote de manera uniforme; Los canales asignados a cada grupo se seleccionan dentro del vecindario de choque de nodos.. Se asigna el canal menos utilizado y se garantiza la interconexión entre grupos.
Deteccion de redes
La tecnología de descubrimiento de redes se utiliza principalmente para descubrir nuevos nodos y nodos vecinos en la red Mesh y establecer las listas de información correspondientes.. El descubrimiento de redes se realiza en gran medida mediante el mantenimiento de listas y el escaneo de redes.. El escaneo de red significa que los nodos MP en la red Mesh inalámbrica monitorean los nodos vecinos circundantes enviando o monitoreando activamente señales de baliza., mientras que el mantenimiento de la lista es pasar la red. La información de los nodos vecinos que pertenecen a la misma red Mesh encontrada mediante el escaneo se agrega a la lista. Si se descubre que el nodo adyacente es nuevo, entonces toda la red puede usar la tabla de enrutamiento para descubrirlo.
Reenvío de ruta
Las conexiones en malla y la búsqueda de rutas determinan muchas características técnicas y ventajas de las redes en malla inalámbricas.. La eficiencia de utilización de las conexiones de malla en redes Mesh y el rendimiento de la red dependen del diseño de enrutamiento y reenvío.. Al diseñar un protocolo de enrutamiento de red inalámbrica Mesh, se debe notar que, en primer lugar, El enrutamiento no debe basarse únicamente en el "recuento mínimo de saltos"., pero debe considerar exhaustivamente una variedad de métricas de rendimiento y realizar selecciones de ruta después de una evaluación integral. En segundo lugar, Se debe proporcionar tolerancia a fallos de red.. y un soporte sólido puede elegir rápidamente una red fungible para evitar la interrupción de la prestación del servicio cuando finalice la red inalámbrica. En tercer lugar, es necesario poder utilizar la tecnología de ingeniería de tráfico para realizar el equilibrio de carga entre varias carreteras y maximizar el uso de los recursos del sistema.. Por cuartos, se requiere admitir MP y MeshSTA al mismo tiempo. Los protocolos de enrutamiento de malla inalámbrica de uso común pueden referirse a los protocolos de enrutamiento de la red AdHoc.. Varios protocolos de enrutamiento típicos incluyen el protocolo de enrutamiento de origen dinámico (DSR), Protocolo de enrutamiento de vector de distancia de secuencia de destino (DSDV), Algoritmo de enrutamiento de órdenes temporales (TORÁ), y protocolo de enrutamiento por vector de distancia ad hoc bajo demanda (AODV), etc.. DSR es el protocolo de enrutamiento autoorganizado reactivo basado en topología punto a punto más común, que se caracteriza por adoptar una estrategia de almacenamiento en caché activa y extraer información de topología del enrutamiento de origen, y crear rutas a través de la comparación.
Seguridad de malla
El punto de acceso de múltiples saltos de función única del propio Mesh es para darse cuenta de su seguridad única, Organizar la gestión e implementación de un Mesh desde la red.; cada objetivo y área de nodos de malla; Protección por discapacidad. La tecnología de seguridad Mesh se propuso para solucionar estos problemas de seguridad..
Para resolver de forma específica estos problemas de seguridad, Se propone tecnología de seguridad en malla.
6. Ejemplos de aplicación de la tecnología de red en malla
• Comunicación en el campo de batalla: La red inalámbrica ad hoc es la tecnología preferida para la comunicación digital en el campo de batalla debido a sus características de ausencia de instalaciones de red., despliegue rápido, y gran robustez. Se puede utilizar en el campo de batalla para completar tareas como la supervisión de fuerzas amigas y equipos., fuerza enemiga y reconocimiento del terreno, evaluación de daños de guerra, posicionamiento y seguimiento, y detección de ataques bioquímicos; Los grupos de batalla de flotas que requieren comunicación también se pueden establecer a través de redes móviles ad hoc.. comunicación sin tener que depender de sistemas de comunicación terrestres o satelitales. Además de las guerras, En tiempos de paz también se utilizan redes de sensores inalámbricos para detectar intrusiones enemigas mediante la clasificación y análisis de señales de sonido y vibración., para llevar a cabo la protección de la seguridad nacional.
• Comunicaciones de emergencia: Después de desastres como terremotos, inundaciones, y tormentas tropicales severas. Las instalaciones de la red de comunicaciones fijas pueden quedar destruidas o no funcionar con normalidad.. Para rescate de emergencia y educación sobre desastres., una red inalámbrica ad hoc, una tecnología de red que se puede implementar rápidamente sin depender de ninguna instalación de red fija, es necesario.
• Monitoreo ambiental: In escenarios de red como la protección de la vida silvestre, monitoreo del suelo, y monitoreo atmosférico, hay problemas como una gran cantidad de nodos, una amplia variedad de tipos de datos, una gran cantidad de datos, y una amplia zona de seguimiento. Múltiples nodos de monitoreo forman una red inalámbrica autoorganizada para lograr el propósito de construir una red autónoma de área grande a bajo costo y luego conectarse a la red pública a través de una puerta de enlace para monitorear el medio ambiente sin instalar ni mantener una gran cantidad de infraestructuras..
• Desarrollo espacial: Es una tarea imposible cubrir completamente la infraestructura en el espacio. Los métodos de comunicación por satélite existentes tienen poca escalabilidad y no pueden satisfacer los requisitos de ancho de banda de los servicios civiles a gran escala.. A través de la red inalámbrica autoorganizada entre nodos., combinado con el modo de enrutamiento oportunista de almacenamiento y arrastre, Se realiza la función de comunicación móvil en el proceso de desarrollo del universo..
• Campo industrial: En los sectores de minas de carbón y petroquímica con problemas de inflamabilidad y explosividad., Las redes de sensores inalámbricos se pueden utilizar para recopilar datos en entornos peligrosos., y las alarmas anormales se pueden detectar en cualquier momento, mejorando así la precisión de la respuesta y la velocidad de situaciones peligrosas y reduciendo las víctimas. . Además, en el campo de la fabricación moderna, Los trabajadores, desde líneas de producción hasta maquinaria y equipos complejos, están intentando instalar los nodos de sensores correspondientes., para mantenerse al tanto de la salud laboral del equipo, detectar problemas tempranamente y solucionarlos a tiempo, reduciendo así eficazmente las pérdidas y los accidentes. incidencia.
• Campo médico: SLas redes de sensores en redes inalámbricas ad hoc también tienen ciertas aplicaciones en la atención médica y sanitaria.. Como el médico proporciona una gran comodidad..
7. Pros y contras de la red de malla
• Interconexión de nodos: Cada uno de estos nodos en la red de área local está concatenado uno por uno para presentar una situación descentralizada obvia., y cada nodo está conectado a al menos otros dos nodos. Todos los APS consistían en enlaces de retransmisión inalámbrica de igual a igual., expandir los “puntos calientes” inalámbricos en las WLAN ortodoxas a “puntos calientes” inalámbricos que realmente logran una gran área de cobertura.
• Autoconfiguración: Los AP en la red de malla inalámbrica facilitan la administración y el mantenimiento de la red a través de sus propias capacidades de configuración automática y administración central..
• Autosanación： El AP en la red de malla inalámbrica proporciona otros caminos a través de sus propias funciones de descubrimiento automático y conexión de enrutamiento invernal para resolver el impacto de una sola falla en los servicios..
• Alto ancho de banda: Expande el “punto de acceso” inalámbrico en la WLAN tradicional al “punto de acceso” inalámbrico que realmente cubre un área grande， y actualiza el original debido al aumento de la distancia WLAN y la baja velocidad de banda ancha. Además, utilizando el sistema de estructura de malla, la señal puede evitar la interferencia de obstáculos en el área ciega y transmitir la señal sin problemas.
• Alta tasa de utilización: En una red de un solo salto, un AP fijo está conectado y utilizado por muchos dispositivos, y la disponibilidad de la red de comunicación del AP es inversamente proporcional a la cantidad de dispositivos de red. En una red Mesh, el problema de que la disponibilidad de la red de comunicación del AP disminuya no ocurrirá. Porque cualquier nodo de la red Mesh es un AP, si la disponibilidad de una de las redes de comunicación AP no está disponible, los datos se volverán a conectar automáticamente al nuevo AP.
• Compatibilidad: Mesh adopta el formato estándar 802.11b/g/n/ac, que es ampliamente compatible con terminales de clientes inalámbricos.
8. ¿Es la red de malla mejor que WiFi??
Red de malla inalámbrica, También llamada red de “saltos múltiples”., es un nuevo tipo tecnología de red inalámbrica Esto es totalmente diferente a las redes inalámbricas ortodoxas., La red de malla inalámbrica es un nuevo tipo de estructura de red. El enrutamiento de múltiples saltos y la tecnología de red punto a punto son la base de la malla inalámbrica. Tiene las peculiaridades de la banda ancha móvil.. Además, es capaz de extenderse dinámicamente, autoequilibrio, autosanación, autogestionado, y redes autoorganizadas. Wireless Mesh es más avanzado que Wi-Fi en términos de método de conexión en red, movilidad, y distancia de transmisión, y también tiene las características de Wi-Fi.
Por lo tanto, La red inalámbrica Mesh puede proporcionar Wi-Fi para ayudar a aumentar la distancia de transmisión y la movilidad., y proporciona una gran ayuda para ampliar las aplicaciones Wi-Fi. Además, Basado en la popular aplicación actual de terminales., Wireless Mesh puede promocionarse rápidamente mediante Wireless Mesh. Por lo tanto, Las redes inalámbricas Mesh y Wi-Fi son compatibles y complementarias entre sí.
En una red local de área inalámbrica ortodoxa (WiFi), si un usuario quiere comunicarse, primero debe conectarse a un punto de conexión fijo (AP), y cada usuario debe conectarse a la línea inalámbrica unida al AP para acceder a la red. Salto de red. A diferencia de, cualquier nodo de dispositivo inalámbrico en la red inalámbrica Mesh puede desempeñar el papel de enrutador y AP al mismo tiempo. Es posible la comunicación directa uno a uno o uno a muchos entre cada nodo, y cada nodo puede transmitir y recibir señales.
9. La historia del desarrollo de la tecnología de redes de malla.
En 2001, Inter y otros fabricantes propusieron por primera vez la arquitectura de red inalámbrica Mesh, que se utilizó principalmente como red interna del ejército estadounidense al comienzo del experimento.
En 2003, Nortel Networks lanzó un punto a punto Wifi Además de la arquitectura de red Mesh ad hoc y planea combinarla con redes de telecomunicaciones tradicionales para formar una red de roaming perfecta y complementaria en el futuro..
Desde 2004, Las redes inalámbricas en malla ad hoc se han utilizado en la construcción de redes de área metropolitana de banda ancha., especialmente en las nuevas “ciudades de banda ancha inalámbrica” y la construcción de integración de redes múltiples en los últimos años.
Una red ad hoc en malla es un tipo de red de área local inalámbrica, eso es, una red de estructura de malla, también conocida como red “multi-hop”. En una red Mesh, todos los nodos están conectados a uno de ellos, cada nodo tiene múltiples canales de conexión, y todos los nodos forman una red holística, una tecnología que crea dinámicamente nuevos enlaces para conectarse con otros nodos, tiene redes. Entre sus ventajas se encuentra la escalabilidad., redes simples y convenientes, etcétera. En base a estas ventajas, Puede reducir en gran medida el costo y la complejidad de la implementación de la red para los usuarios..
