メッシュ ネットワークは、相互に接続されたデバイスのグループです。, 例えば, 部屋内で単一のネットワークとして機能する IoT ゲートウェイ, メッシュ ネットワークは単なるゲートウェイではなく、複数の接続ソースです. 1960年代以降, ネットワーク技術は急速に発展しました. 従来の LAN には、 6 アプリケーション構造の種類, 構造の提供など, 型構造, 他の型の構造体, 等々. 彼らは地球規模で活動しています, データテクノロジーと高い安定性を提供します. 今日, メッシュネットワークのテクノロジーを詳しくご紹介します.
1. メッシュネットワーク技術とは？
ネットワーク技術の発展は人類社会に大きな変化をもたらした. 人々のコミュニケーションが容易になりました, 情報伝達がより便利になります, 技術革命や産業の高度化にも貢献しました. 初期の有線ネットワークと軍事ネットワークから現在の無線ネットワークと広域ネットワークに至るネットワークの発展により、人々間の通信コストは大幅に削減されました。. ネットワーク技術により、人々は世界情勢を瞬時に知ることができ、世界的な取引や取引が可能になります。, グローバルな情報交換の平等を真に実現します. しかし, 開発プロセスで従来のローカル エリア ネットワーク テクノロジーによって選択されたパスには、今日では技術的な制限により特定のボトルネックと制限があるようです. この問題を解決する方法は「初心に返って」メッシュネットワークへ移行することです, あれは, メッシュネットワーク構造.
2. IoTメッシュネットワークとは?
メッシュ ネットワークは、ローカル ネットワーク トポロジ方式です。インフラストラクチャノードの使用を組み合わせます (橋など, デバイス, とスイッチ) それは直接的に, 動的に, 非階層的に接続されているため、クライアントとの間でデータを効率的に移動できます。. この種のネットワーク トポロジでは、単一ノードがデータ転送に依存しないことが保証されます。. したがって, ノードに障害が発生した場合, ネットワークは「自己修復」し、「最短パス ブリッジング」などのアルゴリズムを使用してデータを再ルーティングできます。 (SPB), IEEE 802.1aq 標準に記載されているもの. これにより、接続が最重要であり、一部のノードが誤動作したり不安定になったりした場合に、メッシュ ネットワークの信頼性が高まります。.
メッシュ ネットワークはフラッディングを使用します, またはルーティング, 通常 1 種類のデータを伴う手法. 浸水方式では, 各受信パケットは、利用可能なすべての送信接続を介して配信されます。, そこから到着する接続を除く. ルーティング技術の使用, データは宛先に到達するまで他のノードを飛び回ります, そしてその場所に送信されます. メッシュ ネットワークは、継続的な接続が許可され、データが利用できないパスを迂回して再ルーティングされるように自動的に構成されます。. また, これにより、ネットワークは、低消費電力を活用したい組織が切実に必要とする信頼性と弾力性の標準を達成できるようになります。, 低データレートの IoT アプリケーション.
3. メッシュネットワークの仕組み?
現在、SIG MESHはフラッディングプロトコルに基づいて構築されたMESHネットワーク技術を採用しています。.
メッシュネットワークは携帯電話とノードで構成されます, ここで、モバイルはスマートフォンであり、メッシュ ネットワークの制御側として機能します。.
ノードはネットワーク内のノードデバイスです. BLE メッシュ ネットワークはブロードキャストによって実装されます. 基本的な手順は次のとおりです:
•. モバイル端末からノード A に制御または読み取りデータを送信します。.
• b. メッセージはノード A によってブロードキャストされます.
• c. ノードBがノードAからメッセージを受信したとき, ノード A からメッセージをブロードキャストします。.
• d. 類推して, 感染方法を使用してメッセージを 10 人から 10 人に広める, ワイヤレス範囲内のすべてのデバイスがこのメッセージを受信できるようにする.
MESH はネットワーク内のデータに特別な暗号化を実行し、監視や中間者攻撃によるネットワーク データの盗難を防ぎます。.
4. メッシュネットワークアーキテクチャ
基本的なネットワーク トポロジ
基本的な構造は、 ローカルエリアネットワーク ツリー構造を含む, バスの構造, 星型構造, 分散構造, 等々. スター構造は現在最も広く使用されています. この構造の利点は定時性の高さです。, シンプルな構造, 簡単な管理. 他の構造に比べて信頼性が低く、コストが高いという欠点があります。スター構造は中央とノードを中心点とします, 他のノードはこの中心点に接続されています. バス型構造は比較的シンプルな構造で拡張性が強い, ただし、メンテナンスが難しく、ブランチ構造の障害を見つけるのが難しいという欠点があります。. 明確な中心がないバス型構造, 各ネットワークデバイスはバスに接続されています. より安全に、より効率的にお使いいただくために, 現在のところ, 運用されている商用 LAN の大部分は、LAN のパフォーマンスを最大限に高め、障害物を回避するために、さまざまなネットワーク トポロジ パターンの組み合わせを採用しています。.
典型的なメッシュ (メッシュネットワーク) 構造
メッシュといえば, それは「ネット」を意味します, 「メッシュ」または「メッシュ」. とてもシンプルです. メッシュの基本的な意味から, メッシュネットワークのトポロジーは次のとおりです: その中のすべてのネットワーク ノードが 1 つずつ接続されて完全なネットワークを形成します, 1 つのノードは少なくとも 1 つ以上のノードに接続されます。限られたネットワークの時代に, ネットワークケーブルに基づいたメッシュレイアウトでネットワークを実現することは非常に困難です. ワイヤレス時代に, ネットワークケーブルの制約やさまざまな新技術の使用なし, ワイヤレスメッシュネットワークのレイアウトは比較的シンプルです.
5. メッシュネットワークにおける無線技術
マルチチャネルネゴシエーション
ワイヤレス メッシュ ネットワークがあらゆる種類のチャネルにアクセスする場合, ネットワーク内の MP ノードは 1 つのチャネルを 1 回だけリッスンできます。より多くのチャネルを使用するために, ノードは、使用可能なさまざまなチャネル間を動的に切り替える必要があります。. これには、2 つの通信チャネルを確保するための調整メカニズムが必要です. すべてのノードは同じチャネルで動作します. これに対処する 1 つの方法は、タイムラインをビーコン分離に分割することです。, 各ビーコン分離の開始時, ATIM と呼ばれる時間枠を構築する, ATIM 時間ウィンドウの開始時にそれを要求します, ネットワーク内のすべてのノードが同じチャネルに強制的に切り替えられます. ATIMウィンドウ内, 送信するデータがあるノードは、制御メッセージを使用して受信者とチャネルをネゴシエートします。.
チャンネルの割り当て
チャネル割り当てテクノロジは、マルチチャネル ワイヤレス メッシュ ネットワークにおけるより多くのチャネルの管理と使用に主に適用されます。. 良好なネットワーク接続を確保しながら, メッシュネットワークでのチャネル競合の可能性を減らし、ネットワーク効率を向上させます。. マルチチャネルネゴシエーションテクノロジーとは異なります, チャネル割り当て技術は、チャネル周波数リソース分割の方向からメッシュネットワーク内に複数のチャネルを割り当てる技術です。例えば, MP 間の相互接続用に 1 セットのチャネルが定義されています, 別のチャネルのセットが MAP と MeshSTA の間の相互接続用に定義されます。. グループ分割は、一般的に使用されるワイヤレス メッシュ ネットワークのチャネル割り当て方式です。. 任意の MP ノードのすべての隣接ノードをバッチに分割します。, そして任命する
各バッチに均一にチャンネルを追加する; 各グループに割り当てられたチャネルは、ノードクラッシュ近傍内で選択されます。. 最も使用されていないチャネルが割り当てられ、グループ間の相互接続が保証されます。.
ネットワークディスカバリ
ネットワーク検出テクノロジーは、主にメッシュ ネットワーク内の新しいノードと隣接ノードを検出し、対応する情報リストを確立するために使用されます。. ネットワーク検出は主にリストのメンテナンスとネットワーク スキャンによって実行されます。. ネットワーク スキャンとは、ワイヤレス メッシュ ネットワーク内の MP ノードが、ビーコン信号をアクティブに送信または監視することによって、周囲の隣接ノードを監視することを意味します。, リストのメンテナンスはネットワーク経由で行われます. スキャンにより発見された同じメッシュネットワークに属する隣接ノードの情報がリストに追加されます。隣接ノードが新規であることが判明した場合, そうすれば、ネットワーク全体がルーティング テーブルを使用してネットワークを検出できるようになります。.
ルート転送
メッシュ接続とパスファインディングは、ワイヤレス メッシュ ネットワークの多くの技術的特徴と利点を決定します。. メッシュ ネットワークにおけるメッシュ接続の利用効率とネットワークのパフォーマンスは、ルーティングと転送の設計に依存します。. ワイヤレス メッシュ ネットワーク ルーティング プロトコルを設計する場合, 注意すべきこと, 初めに, ルーティングは「最小ホップ数」だけに基づいてはいけません。, ただし、さまざまなパフォーマンス指標を総合的に考慮し、包括的な評価の後にルーティングを選択する必要があります。. 第二に, ネットワークフォールトトレランスを提供する必要がある. 強力なサポートにより、代替可能なネットワークを迅速に選択して、ワイヤレス ネットワークの終了によるサービス提供の中断を回避できます。. 第三に, 交通工学テクノロジーを使用して、複数の道路間で負荷分散を実行し、システム リソースの使用を最大化できる必要があります。. 第四に, MP と MeshSTA を同時にサポートする必要があります. 一般的に使用されるワイヤレス メッシュ ルーティング プロトコルは、アドホック ネットワークのルーティング プロトコルを指す場合があります。. いくつかの典型的なルーティング プロトコルには、ダイナミック ソース ルーティング プロトコルが含まれます。 (DSR), 宛先シーケンス ディスタンス ベクター ルーティング プロトコル (DSDV), 一時注文ルーティングアルゴリズム (トラ), およびアドホック オンデマンド ディスタンス ベクター ルーティング プロトコル (AODV), 等. DSR は、最も一般的なピアツーピア トポロジ ベースのリアクティブな自己組織化ルーティング プロトコルです。, アクティブ キャッシュ戦略を採用し、ソース ルーティングからトポロジ情報を抽出することが特徴です。, 比較によるルートの作成.
メッシュセキュリティ
Mesh の単一機能マルチホップ アクセス ポイント自体が独自のセキュリティを実現します。, ネットワークからのメッシュの管理と実装を組織化する; メッシュノードの各ターゲットとエリア; 障害者保護. これらのセキュリティ問題を解決するためにメッシュセキュリティ技術が提案されました.
これらのセキュリティ問題を的を絞った方法で解決するために, メッシュセキュリティ技術を提案.
6. メッシュネットワーク技術の応用例
• 戦場でのコミュニケーション: ワイヤレス アドホック ネットワークは、ネットワーク設備を必要としないという特性により、デジタル戦場の通信に推奨されるテクノロジーです。, 迅速な展開, そして強い堅牢性. 戦場で友軍部隊や装備の監視などのタスクを完了するために使用できます。, 敵の部隊と地形の偵察, 戦災査定, 位置決めと追跡, 生化学的攻撃の検出; 通信を必要とする艦隊戦闘グループは、モバイル アドホック ネットワーク経由でも確立できます。. 地上通信や衛星通信システムに依存しない通信. 戦争に加えて, 平時も無線センサーネットワークを使用して、音と振動信号の分類と分析を通じて敵の侵入を検出します。, 国家安全保障を遂行するため.
• 緊急通信: 地震などの災害後, 洪水, そして激しい熱帯暴風雨. 固定通信網設備が破壊されたり、正常に動作しなくなる可能性があります。. 緊急救助や防災教育に, ワイヤレスアドホックネットワーク, 固定ネットワーク設備に依存せずに迅速に導入できるネットワーク技術, 必要です.
• 環境モニタリング: 私n 野生生物保護などのネットワーク シナリオ, 土壌モニタリング, 大気モニタリング, ノード数が多いなどの問題がある, 多種多様なデータ型, 膨大な量のデータ, 広大な監視エリア. 複数の監視ノードが無線自己組織化ネットワークを形成し、低コストで大規模な自律ネットワークを構築し、ゲートウェイを介して公衆ネットワークに接続して、多数のインフラストラクチャを敷設および維持することなく環境を監視するという目的を達成します。.
• 宇宙開発: 宇宙のインフラを完全にカバーするのは不可能です. 既存の衛星通信方式は拡張性が低く、大規模な民間サービスの帯域幅要件を満たすことができません。. ノード間の無線自己組織化ネットワークを介して, ストア・キャリー・フォワード・オポチュニスティック・ルーティング・モードとの組み合わせ, 宇宙発展の過程での移動通信機能を実現.
・産業分野: 引火・爆発の問題を抱える炭鉱・石油化学分野に, ワイヤレスセンサーネットワークを使用して危険な環境でデータを収集できる, 異常なアラームをいつでも検出できます, これにより、危険な状況への対応の精度と速度が向上し、死傷者が減少します。. . 加えて, 現代の製造業の分野で, 生産ラインから複雑な機械や設備に至るまでの作業者が、対応するセンサー ノードを設置しようとしています。, 機器の稼働状態を常に把握するため, 問題を早期に発見し、時間内に対処する, それにより損失と事故を効果的に削減します. 入射.
・医療分野: Sワイヤレス アドホック ネットワークのセンサー ネットワークは、医療およびヘルスケアにも特定の用途があります。. お医者さんなどにとても便利です.
7. メッシュネットワークの長所と短所
• ノード相互接続: ローカル エリア ネットワーク内のこれらの各ノードは 1 つずつ連結され、明らかな分散状況を示します。, 各ノードは少なくとも 2 つの他のノードに接続されています. APS はすべて、ピアツーピア方式の無線リレー リンクで構成されていました。, 従来の WLAN のワイヤレス「ホット スポット」を、実際に広いカバーエリアを実現するワイヤレス「ホット ポイント」に拡張します。.
• 自己設定: ワイヤレス メッシュ ネットワーク内の AP は、独自の自動構成機能と集中管理機能により、ネットワークの管理とメンテナンスを容易にします。.
• 自己修復： ワイヤレス メッシュ ネットワーク内の AP は、自動検出および冬季ルーティング接続の独自の機能を通じて他のパスを提供し、単一障害によるサービスへの影響を解決します。.
• 高帯域幅: 従来の WLAN のワイヤレス「ホット スポット」を、実際に広いエリアをカバーするワイヤレス「ホット スポット」に拡張します。， WLAN の距離が長くなり、ブロードバンド速度が遅いため、オリジナルをアップグレードします。. 加えて, メッシュ構造システムを使用した, 信号は死角領域の障害物の干渉を回避し、信号をスムーズに送信できます。.
• 高い稼働率: シングルホップネットワークの場合, 固定 AP が接続され、多くのデバイスによって使用されている, また、AP の通信ネットワークの可用性はネットワーク デバイスの数に反比例します。メッシュネットワークの場合, APの通信ネットワークの可用性が低下する問題は発生しません. メッシュ ネットワークのノードはすべて AP であるため、, いずれかの AP 通信ネットワークが利用できない場合, データは新しい AP に自動的に再接続されます.
• 互換性: メッシュは標準の 802.11b/g/n/ac 形式を採用, 無線クライアント端末と幅広く互換性があります.
8. メッシュネットワークはWiFiよりも優れていますか?
ワイヤレスメッシュネットワーク, 「マルチホップ」ネットワークとも呼ばれます, 新しいタイプです 無線ネットワーク技術 それは従来のワイヤレス ネットワークとはまったく異なります, ワイヤレスメッシュネットワークは新しいタイプのネットワーク構造です. マルチホップ ルーティングとポイントツーポイント ネットワーク テクノロジーはワイヤレス メッシュの基礎です. モバイルブロードバンドの特徴があります. 加えて, それ自体を動的に拡張することができます, 自己バランスをとる, 自己修復, 自己管理, そして自己組織化されたネットワーク。ワイヤレス メッシュは、ネットワーク方式の点で Wi-Fi よりも高度です, 可動性, と伝送距離, Wi-Fiの特徴もあります.
したがって, ワイヤレス メッシュ ネットワークは Wi-Fi を提供し、伝送距離とモビリティを向上させることができます。, Wi-Fi アプリケーションの拡張に大きく役立ちます. 加えて, 現在人気の端末アプリケーションに基づいています, ワイヤレスメッシュはワイヤレスメッシュによって迅速に推進できます. したがって, ワイヤレス メッシュ ネットワークと Wi-Fi には互換性があり、相互に補完的です.
オーソドックスな無線エリアのローカルネットワークで (無線LAN), ユーザーが通信したい場合, 最初に固定接続ポイントに接続する必要があります (AP), 各ユーザーは、ネットワークにアクセスするには、AP に接続されている無線回線にリンクする必要があります。. ジャンプネットワーク. 対照的に, ワイヤレス メッシュ ネットワーク内の任意のワイヤレス デバイス ノードは、同時にルーターと AP の役割を果たすことができます。. 各ノード間で1対1または1対多の直接通信が可能, 各ノードは信号を送受信できます.
9. メッシュネットワーク技術の開発の歴史
で 2001, Inter と他のメーカーが最初にメッシュ ワイヤレス ネットワーク アーキテクチャを提案しました, 実験開始当初は主に米軍の内部ネットワークとして使用されていた.
で 2003, Nortel Networks はポイントツーポイントを開始しました Wi-Fi さらに、メッシュ アドホック ネットワーク アーキテクチャと従来の通信ネットワークを組み合わせて、将来的に補完的なシームレスなローミング ネットワークを形成する計画です。.
以来 2004, メッシュ無線アドホック ネットワークは、ブロードバンド都市圏ネットワークの構築に使用されています。, 特に近年の新たな「ワイヤレスブロードバンドシティ」やマルチネットワーク統合構築においては.
メッシュ アドホック ネットワークは、無線ローカル エリア ネットワークの一種です。, あれは, メッシュ構造のネットワーク, 「マルチホップ」ネットワークとも呼ばれます. メッシュネットワークの場合, すべてのノードがいずれかのノードに接続されています, 各ノードには複数の接続チャネルがあります, すべてのノードが総合的なネットワークを形成します, 他のノードに接続するための新しいリンクを動的に作成するテクノロジー, ネットワークが備わっています。その利点には拡張性が含まれます, シンプルで便利なネットワーキング, 等々. こういったメリットを踏まえて, ユーザーのネットワーク展開のコストと複雑さを大幅に軽減できます。.
