Una rete Mesh è un gruppo di dispositivi collegati tra loro, Per esempio, un gateway IoT che agisce come un'unica rete nella tua stanza, la rete mesh è costituita da più fonti di connettività, non solo da un gateway. Dagli anni '60, la tecnologia di rete si è sviluppata rapidamente. La LAN tradizionale ha 6 tipi di strutture applicative, come fornire una struttura, struttura del tipo, strutture di altro tipo, e così via. Operano su scala globale, fornendo tecnologia dati e molta stabilità. Oggi, presenteremo in dettaglio la tecnologia delle reti mesh.
1. Cos'è la tecnologia di rete mesh？
Lo sviluppo della tecnologia di rete ha portato enormi cambiamenti nella società umana. Ha reso la comunicazione più facile per le persone, più conveniente per la trasmissione delle informazioni, e ha anche contribuito alla rivoluzione tecnologica e al potenziamento industriale. Lo sviluppo della rete dalla prima rete cablata e militare all'attuale rete wireless e alla rete geografica ha notevolmente ridotto i costi di comunicazione tra le persone. La tecnologia di rete consente alle persone di conoscere istantaneamente gli affari del mondo nel commercio e nel commercio globali, e realizza veramente l’uguaglianza dello scambio globale di informazioni. Tuttavia, il percorso scelto dalla tecnologia tradizionale delle reti locali nel processo di sviluppo sembra oggi presentare alcuni colli di bottiglia e limitazioni dovute a limitazioni tecniche. Il modo per risolvere questo problema è “tornare all’intenzione originale” e spostarsi verso la rete Mesh, questo è, la struttura della rete mesh.
2. Che cos'è una rete mesh IoT?
La rete mesh è un metodo di topologia di rete locale. Combina l'uso di nodi infrastrutturali (come i Ponti, dispositivi, e interruttori) che sono direttamente, dinamicamente, e connessi in modo non gerarchico per spostare in modo efficiente i dati da e verso i client. Questo tipo di topologia di rete garantisce che nessun singolo nodo faccia affidamento sul trasferimento dei dati. Così, se un nodo fallisce, la rete può “ripararsi” e reindirizzare i dati utilizzando algoritmi come il “bridging del percorso più breve” (SPB), che sono descritti nello standard IEEE 802.1aq. Ciò rende le reti mesh più affidabili quando la connettività è fondamentale e alcuni nodi non funzionano correttamente o vengono destabilizzati.
Una rete mesh utilizzerà il allagamento, o instradamento, una tecnica che di solito viene fornita con un tipo di dati. Con il metodo dell'allagamento, ogni pacchetto in entrata viene consegnato su ogni connessione in uscita disponibile, tranne la connessione che arriva da esso. Utilizzando tecniche di routing, i dati saltano attorno ad altri nodi finché non raggiungono la loro destinazione, e poi viene inviato alla sua posizione. La rete mesh si configura quindi da sola per garantire che siano consentite connessioni continue e che i dati vengano reindirizzati su percorsi non disponibili. Ancora, ciò consente alla rete di raggiungere lo standard di affidabilità ed elasticità di cui hanno disperatamente bisogno le organizzazioni che desiderano trarre vantaggio dal basso consumo, applicazioni IoT a bassa velocità di trasmissione dati.
3. Come funziona una rete Mesh?
Attualmente SIG MESH adotta la tecnologia di rete MESH costruita sul protocollo Flooding.
La rete Mesh è composta da telefono cellulare e nodo, dove Mobile è uno smartphone e funge da terminale di controllo della rete Mesh.
Il nodo è un dispositivo nodo nella rete. La rete BLE Mesh viene implementata tramite trasmissione. I passaggi fondamentali sono:
• UN. Invia controllo o leggi dati dal terminale mobile al nodo A.
• B. Il messaggio viene trasmesso dal nodo A.
• C. Quando il nodo B riceve il messaggio dal nodo A, trasmette il messaggio dal nodo A.
• D. Per analogia, utilizzare il metodo di infezione per diffondere il messaggio da dieci a dieci, in modo che tutti i dispositivi nel raggio d'azione wireless possano ricevere questo messaggio.
MESH eseguirà inoltre una crittografia speciale sui dati nella rete per prevenire il furto dei dati di rete utilizzando il monitoraggio e gli attacchi man-in-the-middle.
4. Architettura di rete a maglie
Topologia di rete di base
La struttura di base del rete locale include la struttura ad albero, struttura dell'autobus, struttura a stella, struttura distribuita, e così via. La struttura a stella è oggi la più utilizzata. I vantaggi di questa struttura sono l'alto tasso di puntualità, struttura semplice, e facile gestione. I suoi svantaggi sono la bassa affidabilità e i costi più elevati rispetto ad altre strutture. La struttura a stella prende il centro e il nodo come punto centrale, e altri nodi sono collegati a questo punto centrale. La struttura di tipo bus ha una struttura relativamente semplice e una forte espandibilità, ma presenta gli svantaggi di essere difficile da mantenere e difficile da trovare difetti nella struttura del ramo. La struttura del tipo autobus non ha un centro evidente, e ogni dispositivo di rete è collegato a un bus. Per un utilizzo più sicuro ed efficiente, attualmente, la stragrande maggioranza delle LAN commerciali in funzione adotta una combinazione di una varietà di modelli di topologia di rete per garantire le massime prestazioni della LAN ed evitare ostacoli.
Maglia tipica (rete a maglie) struttura
Quando si tratta di Mesh, significa "netto", “Maglia” o “Maglia”. È molto semplice. Dal significato base di Mesh, la topologia di una rete mesh è la seguente: tutti i nodi della rete al suo interno sono collegati uno per uno per formare una rete completa, e un nodo è connesso ad almeno un altro nodo. Nell’era della rete limitata, è molto difficile realizzare la rete con un layout Mesh basato sul cavo di rete. Nell'era senza fili, senza i vincoli dei cavi di rete e l’utilizzo delle diverse nuove tecnologie, il layout delle reti Mesh wireless è relativamente semplice.
5. La tecnologia wireless nelle reti mesh
Negoziazione multicanale
Quando la rete mesh wireless accede a tutti i tipi di canali, i nodi MP nella rete possono ascoltare un solo canale una volta. A nome dell'utilizzo di più canali, i nodi devono alternare dinamicamente tra i diversi canali disponibili. Ciò richiede un meccanismo di coordinamento per garantire due canali di comunicazione. Tutti i nodi lavorano sullo stesso canale. Un modo per gestire questo problema è suddividere la sequenza temporale in separazioni di beacon, all'inizio di ogni separazione del faro, costruire una finestra temporale chiamata ATIM, e richiederlo all'inizio della finestra temporale ATIM, tutti i nodi della rete sono costretti a passare allo stesso canale. Nella finestra ATIM, il nodo che ha dati da inviare utilizza il messaggio di controllo per negoziare il canale con il ricevitore.
Assegnazione del canale
La tecnologia di allocazione dei canali è ampiamente applicata alla gestione e all'utilizzo di più canali in una rete Mesh wireless multicanale. Garantendo al tempo stesso una buona connettività di rete, riduce la probabilità di conflitto di canali nella rete Mesh e migliora l'efficienza della rete. A differenza della tecnologia di negoziazione multicanale, La tecnologia di allocazione dei canali consiste nell'allocare più canali in una rete mesh dalla direzione della divisione delle risorse di frequenza del canale. Per esempio, un set di canali è definito per l'interconnessione tra MP, e un altro set di canali è definito per l'interconnessione tra MAP e MeshSTA. La divisione in gruppi è uno schema di allocazione dei canali della rete mesh wireless comunemente utilizzato. Suddivide in batch tutti i nodi vicini di nodi MP arbitrari, e poi nomina
canali a ciascun lotto in modo uniforme; i canali assegnati a ciascun gruppo vengono selezionati all'interno del quartiere di scontro del nodo. Viene assegnato il canale meno utilizzato ed è garantita l'interconnessione tra i gruppi.
Scoperta della rete
La tecnologia di rilevamento della rete viene utilizzata principalmente per scoprire nuovi nodi e nodi vicini nella rete Mesh e stabilire elenchi di informazioni corrispondenti. L'individuazione della rete viene in gran parte eseguita mediante la manutenzione degli elenchi e la scansione della rete. La scansione della rete significa che i nodi MP nella rete Mesh wireless monitorano i nodi vicini circostanti inviando o monitorando attivamente i segnali Beacon, mentre la manutenzione dell'elenco deve passare attraverso la rete. All'elenco vengono aggiunte le informazioni dei nodi vicini appartenenti alla stessa rete Mesh rilevata dalla scansione. Se il nodo adiacente risulta essere nuovo, quindi l'intera rete può utilizzare la tabella di routing per scoprirlo.
Inoltro del percorso
Le connessioni mesh e il pathfinding determinano molte caratteristiche tecniche e vantaggi delle reti mesh wireless. L'efficienza di utilizzo delle connessioni mesh nelle reti Mesh e le prestazioni della rete dipendono dalla progettazione del routing e dell'inoltro. Quando si progetta un protocollo di routing della rete Mesh wireless, Si dovrebbe notare che, Prima di tutto, il routing non dovrebbe basarsi solo sul “conteggio minimo di hop”, ma dovrebbe considerare in modo esaustivo una varietà di parametri prestazionali ed effettuare selezioni di routing dopo una valutazione completa. In secondo luogo, dovrebbe essere fornita la tolleranza agli errori di rete. e un forte supporto può scegliere tempestivamente una rete fungibile per evitare l'interruzione della fornitura del servizio quando la rete wireless termina. In terzo luogo, è necessario essere in grado di utilizzare la tecnologia dell'ingegneria del traffico per eseguire il bilanciamento del carico tra più strade e massimizzare l'utilizzo delle risorse del sistema. In quarto luogo, è necessario supportare MP e MeshSTA contemporaneamente. I protocolli di routing Mesh wireless comunemente utilizzati possono fare riferimento ai protocolli di routing della rete AdHoc. Diversi protocolli di routing tipici includono il protocollo Dynamic Source Routing (DSR), Protocollo di routing del vettore di distanza della sequenza di destinazione (DSDV), Algoritmo di instradamento degli ordini temporanei (TORA), e protocollo di routing vettoriale a distanza su richiesta ad hoc (AODV), eccetera. DSR è il protocollo di routing auto-organizzante reattivo basato sulla topologia peer-to-peer più comune, che è caratterizzato dall'adozione di una strategia di caching attiva e dall'estrazione di informazioni sulla topologia dal routing di origine, e creare percorsi attraverso il confronto.
Sicurezza della rete
Il punto di accesso multi-hop a funzionalità singola di Mesh stesso deve realizzare la sua sicurezza unica, organizzare la gestione e la realizzazione di una Mesh dalla rete; ogni target e area dei nodi Mesh; Tutela della disabilità. La tecnologia di sicurezza Mesh è stata proposta per risolvere questi problemi di sicurezza.
Per risolvere questi problemi di sicurezza in modo mirato, Viene proposta la tecnologia di sicurezza Mesh.
6. Esempi applicativi della tecnologia delle reti mesh
• Comunicazione sul campo di battaglia: La rete wireless ad hoc è la tecnologia preferita per la comunicazione digitale sul campo di battaglia a causa delle sue caratteristiche di assenza di strutture di rete, dispiegamento rapido, e forte robustezza. Può essere utilizzato sul campo di battaglia per completare compiti come il monitoraggio delle forze amiche e delle attrezzature, forze nemiche e ricognizione del terreno, valutazione dei danni di guerra, posizionamento e tracciamento, e rilevamento di attacchi biochimici; I gruppi da battaglia della flotta che richiedono la comunicazione possono essere stabiliti anche attraverso reti mobili ad hoc. comunicazione senza dover fare affidamento su sistemi di comunicazione terrestre o satellitare. Oltre alle guerre, in tempi di pace si utilizzano anche reti di sensori wireless per rilevare le intrusioni nemiche attraverso la classificazione e l'analisi di segnali sonori e di vibrazione, in modo da effettuare la protezione della sicurezza nazionale.
• Comunicazioni di emergenza: Dopo disastri come i terremoti, inondazioni, e forti tempeste tropicali. Le strutture della rete di comunicazione fissa potrebbero essere distrutte o non funzionare normalmente. Per il salvataggio di emergenza e l'educazione in caso di catastrofe, una rete wireless ad hoc, una tecnologia di rete che può essere implementata rapidamente senza fare affidamento su strutture di rete fissa, è necessario.
• Monitoraggio ambientale: IOn scenari di rete come la protezione della fauna selvatica, monitoraggio del suolo, e monitoraggio atmosferico, ci sono problemi come un gran numero di nodi, un'ampia varietà di tipi di dati, un'enorme quantità di dati, e una vasta area di monitoraggio. Più nodi di monitoraggio formano una rete wireless auto-organizzata per raggiungere lo scopo di costruire una rete autonoma di vasta area a basso costo e quindi connettersi alla rete pubblica attraverso un gateway per monitorare l'ambiente senza posare e mantenere un gran numero di infrastrutture.
• Sviluppo spaziale: È un compito impossibile coprire completamente l’infrastruttura nello spazio. I metodi di comunicazione satellitare esistenti hanno scarsa scalabilità e non possono soddisfare i requisiti di larghezza di banda dei servizi civili su larga scala. Attraverso la rete wireless auto-organizzante tra i nodi, combinato con la modalità di routing opportunistico store-carry-forward, viene realizzata la funzione di comunicazione mobile nel processo di sviluppo dell'universo.
• Settore industriale: Nei settori delle miniere di carbone e dei prodotti petrolchimici con problemi di infiammabilità ed esplosività, le reti di sensori wireless possono essere utilizzate per raccogliere dati in ambienti pericolosi, e gli allarmi anomali possono essere rilevati in qualsiasi momento, migliorando così la precisione della risposta e la velocità delle situazioni pericolose e riducendo le vittime. . Inoltre, nel campo della produzione moderna, i lavoratori dalle linee di produzione ai macchinari e attrezzature complessi stanno cercando di installare i nodi sensori corrispondenti, in modo da tenere il passo con la salute lavorativa dell'attrezzatura, individuare tempestivamente i problemi e affrontarli in tempo, riducendo così efficacemente perdite e incidenti. incidenza.
• Campo medico: SLe reti Ensor nelle reti wireless ad hoc hanno anche alcune applicazioni nel campo medico e sanitario. Come il medico offre una grande comodità.
7. Pro e contro della rete mesh
• Interconnessione dei nodi: Ciascuno di questi nodi della rete locale è concatenato uno per uno per presentare un'ovvia situazione decentralizzata, e ciascun nodo è connesso ad almeno altri due nodi. Tutti gli APS consistevano in collegamenti relè wireless in modalità peer-to-peer, espandendo gli “hot spot” wireless nelle WLAN ortodosse in “hot pins” wireless che raggiungono realmente un’ampia area di copertura.
• Autoconfigurazione: Gli AP nella rete mesh wireless semplificano la gestione e la manutenzione della rete grazie alla propria configurazione automatica e alle funzionalità di gestione centralizzata.
• Autoguarigione： L'AP nella rete mesh wireless fornisce altri percorsi attraverso le proprie funzioni di rilevamento automatico e connessione con routing invernale per risolvere l'impatto di un singolo guasto sui servizi.
• Elevata larghezza di banda: Espande l'“hot spot” wireless della WLAN tradizionale all'“hot spot” wireless che copre realmente una vasta area， e aggiorna l'originale a causa dell'aumento della distanza WLAN e della bassa velocità della banda larga. Inoltre, utilizzando il sistema di struttura Mesh, il segnale può evitare l'interferenza di ostacoli nell'area cieca e trasmettere il segnale senza problemi.
• Elevato tasso di utilizzo: In una rete a hop singolo, un AP fisso è connesso e utilizzato da molti dispositivi, e la disponibilità della rete di comunicazione dell’AP è inversamente proporzionale al numero di dispositivi di rete. In una rete Mesh, il problema relativo al calo della disponibilità della rete di comunicazione dell'AP non si verificherà. Perché qualsiasi nodo della rete Mesh è un AP, se la disponibilità di una delle reti di comunicazione AP non è disponibile, i dati si ricollegheranno automaticamente al nuovo AP.
• Compatibilità: La mesh adotta il formato standard 802.11b/g/n/ac, che è ampiamente compatibile con i terminali client wireless.
8. La rete mesh è migliore del WiFi?
Rete mesh senza fili, detta anche rete “multi-hop”., è un nuovo tipo tecnologia di rete senza fili questo è totalmente diverso dalle reti wireless ortodosse, La rete mesh wireless è un nuovo tipo di struttura di rete. Il routing multi-hop e la tecnologia di rete punto-punto sono la base della rete wireless. Ha le peculiarità della banda larga mobile. Inoltre, è capace di estendersi dinamicamente, autobilanciamento, autoguarigione, autogestire, e reti auto-organizzanti. Wireless Mesh è più avanzato del Wi-Fi in termini di metodo di rete, mobilità, e la distanza di trasmissione, e ha anche le caratteristiche del Wi-Fi.
Perciò, la rete Mesh wireless può fornire al Wi-Fi un aiuto per aumentare la distanza di trasmissione e la mobilità, e fornire un grande aiuto nell'espansione delle applicazioni Wi-Fi. Inoltre, basato sull'attuale applicazione popolare dei terminali, la Mesh wireless può essere rapidamente promossa dalla Mesh wireless. Perciò, Le reti wireless Mesh e Wi-Fi sono compatibili e complementari tra loro.
In una rete locale wireless ortodossa (Wi-Fi), se un utente vuole comunicare, deve prima connettersi a un punto di connessione fisso (AP), e ogni utente deve collegarsi alla linea wireless collegata all'AP per accedere alla rete. Salta la rete. In contrasto, qualsiasi nodo del dispositivo wireless nella rete Mesh wireless può svolgere contemporaneamente il ruolo di router e AP. Tra ciascun nodo è possibile la comunicazione diretta uno-a-uno o uno-a-molti, e ciascun nodo può trasmettere e ricevere segnali.
9. La storia dello sviluppo della tecnologia delle reti mesh
In 2001, Inter e altri produttori hanno proposto per primi l'architettura di rete wireless Mesh, che all’inizio dell’esperimento veniva utilizzato principalmente come rete interna delle forze armate statunitensi.
In 2003, Nortel Networks ha lanciato un punto-punto Wifi inoltre architettura di rete Mesh ad hoc e prevede di combinarla con le reti di telecomunicazioni tradizionali per formare in futuro una rete di roaming complementare e continua.
Da 2004, Le reti wireless ad hoc mesh sono state utilizzate nella costruzione di reti metropolitane a banda larga, soprattutto nelle nuove “città a banda larga wireless” e nella costruzione dell’integrazione multi-rete negli ultimi anni.
Una rete mesh ad hoc è una sorta di rete locale wireless, questo è, una rete con struttura a maglie, nota anche come rete “mulTI-hop”.. In una rete Mesh, tutti i nodi sono collegati ad uno di essi, ogni nodo ha più canali di connessione, e tutti i nodi formano una rete olistica, una tecnologia che crea dinamicamente nuovi collegamenti per connettersi con altri nodi, ha una rete. I suoi vantaggi includono la scalabilità, networking semplice e conveniente, e così via. Sulla base di questi vantaggi, può ridurre notevolmente il costo e la complessità della distribuzione della rete per gli utenti.
