Uma rede Mesh é um grupo de dispositivos conectados entre si, por exemplo, um gateway IoT que atua como uma única rede em sua sala, rede mesh é uma fonte múltipla de conectividade, não apenas um gateway. Desde a década de 1960, a tecnologia de rede se desenvolveu rapidamente. A LAN tradicional tem 6 tipos de estruturas de aplicativos, como fornecer estrutura, estrutura de tipo, outros tipos de estruturas, e assim por diante. Eles operam em escala global, fornecendo tecnologia de dados e muita estabilidade. Hoje, apresentaremos a tecnologia de redes mesh em detalhes para você.
1. O que é tecnologia de rede mesh？
O desenvolvimento da tecnologia de rede trouxe grandes mudanças para a sociedade humana. Tornou a comunicação mais fácil para as pessoas, mais conveniente para transmissão de informações, e até contribuiu para a revolução tecnológica e a modernização industrial. O desenvolvimento da rede desde a primeira rede com fio e rede militar até a atual rede sem fio e rede de longa distância reduziu bastante o custo de comunicação entre as pessoas. A tecnologia de rede permite que as pessoas conheçam instantaneamente os assuntos mundiais para o comércio e comércio global, e realmente realiza a igualdade na troca global de informações. No entanto, o caminho escolhido pela tecnologia de rede local tradicional no processo de desenvolvimento parece ter hoje certos gargalos e limitações devido a limitações técnicas. A forma de resolver este problema é “voltar à intenção original” e avançar em direção à rede Mesh, aquilo é, a estrutura da rede mesh.
2. O que é uma rede IoT Mesh?
A rede mesh é um método de topologia de rede local. Combina o uso de nós de infraestrutura (como pontes, dispositivos, e interruptores) que são diretamente, dinamicamente, e conectados não hierarquicamente para mover dados de e para clientes com eficiência. Este tipo de topologia de rede garante que nenhum nó dependa de transferência de dados. Por isso, se um nó falhar, a rede pode “se reparar” e redirecionar os dados usando algoritmos como “ponte de caminho mais curto” (São Petersburgo), que são descritos no padrão IEEE 802.1aq. Isso torna as redes mesh mais confiáveis quando a conectividade é fundamental e alguns nós funcionam mal ou ficam desestabilizados.
Uma rede mesh usará inundação, ou roteamento, uma técnica que geralmente vem com um tipo de dados. Com o método de inundação, cada pacote recebido é entregue em todas as conexões de saída disponíveis, exceto a conexão que chega dele. Usando técnicas de roteamento, os dados saltam por outros nós até chegarem ao seu destino, e então é enviado para sua localização. A rede mesh então se configura para garantir que conexões contínuas sejam permitidas e que os dados sejam redirecionados em torno de caminhos indisponíveis. De novo, isso permite que a rede atinja o padrão de confiabilidade e elasticidade que é desesperadamente necessário para as organizações que desejam aproveitar as vantagens do baixo consumo, aplicativos IoT com baixa taxa de dados.
3. Como funciona uma rede Mesh?
Atualmente a SIG MESH adota a tecnologia de rede MESH construída no protocolo de inundação.
A rede Mesh consiste em telefone celular e nó, onde Mobile é um smartphone e serve como terminal de controle da rede Mesh.
Nó é um dispositivo de nó na rede. A rede BLE Mesh é implementada por meio de transmissão. Os passos básicos são:
• a. Envie dados de controle ou leitura do terminal móvel para o nó A.
•b. A mensagem é transmitida pelo nó A.
•c. Quando o nó B recebe a mensagem do nó A, ele transmite a mensagem do nó A.
•d. Por analogia, use o método de infecção para espalhar a mensagem de dez em dez, para que todos os dispositivos dentro do alcance sem fio possam receber esta mensagem.
O MESH também realizará criptografia especial nos dados da rede para evitar o roubo de dados da rede usando monitoramento e ataques man-in-the-middle..
4. Arquitetura de rede mesh
Topologia de rede básica
A estrutura básica do rede local inclui estrutura de árvore, estrutura de ônibus, estrutura estelar, estrutura distribuída, e assim por diante. A estrutura em estrela é a mais utilizada atualmente. As vantagens desta estrutura são a alta taxa de pontualidade, estrutura simples, e fácil gerenciamento. Suas desvantagens são a baixa confiabilidade e o custo mais elevado que outras estruturas. A estrutura em estrela toma o meio e o nó como ponto central, e outros nós estão conectados a este ponto central. A estrutura do tipo barramento tem uma estrutura relativamente simples e forte expansibilidade, mas tem as desvantagens de ser difícil de manter e difícil encontrar falhas na estrutura do ramal. A estrutura do tipo barramento não tem centro óbvio, e cada dispositivo de rede está conectado a um barramento. Para uma utilização mais segura e eficiente, Atualmente, a grande maioria das LANs comerciais em operação adota uma combinação de uma variedade de padrões de topologia de rede para garantir o máximo desempenho da LAN e evitar obstáculos.
Malha Típica (malha de rede) estrutura
Quando se trata de malha, significa “rede”, “Malha” ou “Malha”. É muito simples. Do significado básico de Mesh, a topologia de uma rede mesh é a seguinte: todos os nós da rede são conectados um por um para formar uma rede completa, e um nó está conectado a pelo menos mais um nó. Na era de uma rede limitada, é muito difícil realizar a rede com um layout Mesh baseado no cabo de rede. Na era sem fio, sem as restrições dos cabos de rede e o uso de várias novas tecnologias, o layout das redes Mesh sem fio é relativamente simples.
5. Tecnologia sem fio em redes mesh
Negociação multicanal
Quando a rede mesh sem fio acessa todos os tipos de canais, os nós MP na rede só podem ouvir um canal uma vez. Em nome de usar mais canais, os nós devem alternar dinamicamente entre os diferentes canais disponíveis. Isto requer um mecanismo de coordenação para garantir dois canais de comunicação. Todos os nós funcionam no mesmo canal. Uma maneira de lidar com isso é particionar a linha do tempo em separações de beacon, no início de cada separação de beacon, construir uma janela de tempo chamada ATIM, e exigir que no início da janela de tempo ATIM, todos os nós da rede são forçados a alternar para o mesmo canal. Na janela ATIM, o nó que tem dados para enviar usa a mensagem de controle para negociar o canal com o receptor.
Atribuição de canal
A tecnologia de alocação de canais é amplamente aplicada ao gerenciamento e uso de mais canais em uma rede Mesh sem fio multicanal. Ao garantir uma boa conectividade de rede, reduz a probabilidade de conflito de canais na rede Mesh e melhora a eficiência da rede. Ao contrário da tecnologia de negociação multicanal, A tecnologia de alocação de canais consiste em alocar vários canais em uma rede mesh na direção da divisão de recursos de frequência do canal. Por exemplo, um conjunto de canais é definido para interconexão entre MPs, e outro conjunto de canais é definido para interconexão entre MAP e MeshSTA. A divisão de grupo é um esquema de alocação de canal de rede Mesh sem fio comumente usado. Ele particiona todos os nós vizinhos de nós MP arbitrariamente em lotes, e depois nomeia
canais para cada lote uniformemente; os canais alocados para cada grupo são selecionados dentro da vizinhança de conflito de nós. O canal menos utilizado é atribuído e a interligação entre grupos é garantida.
Descoberta de rede
A tecnologia de descoberta de rede é usada principalmente para descobrir novos nós e nós vizinhos na rede Mesh e estabelecer listas de informações correspondentes. A descoberta de rede é amplamente realizada por meio de manutenção de lista e varredura de rede. A varredura de rede significa que os nós MP na rede Mesh sem fio monitoram seus nós vizinhos ao redor, enviando ou monitorando ativamente sinais Beacon, enquanto a manutenção da lista é passar pela rede. As informações dos nós vizinhos pertencentes à mesma rede Mesh encontradas pela varredura são adicionadas à lista. Se o nó adjacente for considerado novo, então toda a rede pode usar a tabela de roteamento para descobri-la.
Encaminhamento de rota
Conexões mesh e pathfinding determinam muitos recursos técnicos e vantagens das redes mesh sem fio. A eficiência de utilização das conexões mesh em redes Mesh e o desempenho da rede dependem do projeto de roteamento e encaminhamento. Ao projetar um protocolo de roteamento de rede Mesh sem fio, deve-se notar que, em primeiro lugar, o roteamento não deve ser baseado apenas na “contagem mínima de saltos”, mas deve considerar de forma abrangente uma variedade de métricas de desempenho e fazer seleções de roteamento após uma avaliação abrangente. Em segundo lugar, tolerância a falhas de rede deve ser fornecida. e um forte suporte podem escolher prontamente uma rede fungível para evitar a interrupção do fornecimento de serviços quando a rede sem fio terminar. Em terceiro lugar, é necessário ser capaz de utilizar a tecnologia de engenharia de tráfego para realizar o balanceamento de carga entre diversas estradas e maximizar o uso dos recursos do sistema. Em quarto lugar, é necessário suportar MP e MeshSTA ao mesmo tempo. Os protocolos de roteamento Mesh sem fio comumente usados podem referir-se aos protocolos de roteamento da rede AdHoc. Vários protocolos de roteamento típicos incluem Dynamic Source Routing Protocol (DSR), Protocolo de roteamento de vetor de distância de sequência de destino (DSDV), Algoritmo de roteamento de pedidos temporários (TORA), e protocolo de roteamento de vetor de distância sob demanda Ad Hoc (AODV), etc. DSR é o protocolo de roteamento auto-organizado reativo baseado em topologia ponto a ponto mais comum, que é caracterizado pela adoção de uma estratégia de cache ativa e pela extração de informações de topologia do roteamento de origem, e criando rotas através de comparação.
Segurança de malha
O ponto de acesso multi-hop de recurso único do próprio Mesh visa realizar sua segurança exclusiva, organizar o gerenciamento e implementação de um Mesh da rede; cada alvo e área de nós Mesh; Proteção contra deficiência. A tecnologia de segurança Mesh foi proposta para resolver esses problemas de segurança.
Para resolver esses problemas de segurança de maneira direcionada, Tecnologia de segurança mesh é proposta.
6. Exemplos de aplicação de tecnologia de rede mesh
• Comunicação no campo de batalha: A rede ad hoc sem fio é a tecnologia preferida para comunicação digital no campo de batalha devido às suas características de ausência de instalações de rede., desenvolvimento rápido, e forte robustez. Ele pode ser usado no campo de batalha para completar tarefas como força amiga e monitoramento de equipamentos, força inimiga e reconhecimento de terreno, avaliação de danos de guerra, posicionamento e rastreamento, e detecção de ataques bioquímicos; grupos de batalha de frota que requerem comunicação também podem ser estabelecidos através de redes móveis ad hoc. comunicação sem ter que depender de sistemas de comunicação terrestre ou via satélite. Além das guerras, tempos de paz também usam redes de sensores sem fio para detectar intrusões inimigas através da classificação e análise de sinais sonoros e vibratórios, de modo a realizar a proteção da segurança nacional.
• Comunicações de emergência: Depois de desastres como terremotos, inundações, e fortes tempestades tropicais. As instalações da rede fixa de comunicação podem ser destruídas ou deixar de funcionar normalmente. Para resgate de emergência e educação em desastres, uma rede ad hoc sem fio, uma tecnologia de rede que pode ser implantada rapidamente sem depender de instalações de rede fixa, é preciso.
• Monitoramento ambiental: EUn cenários de rede, como proteção da vida selvagem, monitoramento do solo, e monitoramento atmosférico, existem problemas como um grande número de nós, uma ampla variedade de tipos de dados, uma enorme quantidade de dados, e uma vasta área de monitoramento. Vários nós de monitoramento formam uma rede sem fio auto-organizada para atingir o objetivo de construir uma rede autônoma de grande área a baixo custo e, em seguida, conectar-se à rede pública através de um gateway para monitorar o ambiente sem estabelecer e manter um grande número de infraestruturas.
• Desenvolvimento espacial: É uma tarefa impossível cobrir totalmente a infraestrutura no espaço. Os métodos de comunicação por satélite existentes têm fraca escalabilidade e não conseguem satisfazer os requisitos de largura de banda dos serviços civis em grande escala.. Através da rede auto-organizada sem fio entre nós, combinado com o modo de roteamento oportunista store-carry-forward, a função de comunicação móvel no processo de desenvolvimento do universo é realizada.
• Campo industrial: Nas áreas de minas de carvão e petroquímica com problemas inflamáveis e explosivos, redes de sensores sem fio podem ser usadas para coletar dados em ambientes perigosos, e alarmes anormais podem ser detectados a qualquer momento, melhorando assim a precisão e a velocidade da resposta em situações perigosas e reduzindo as vítimas. . Além disso, no campo da fabricação moderna, trabalhadores, desde linhas de produção até máquinas e equipamentos complexos, estão tentando instalar nós sensores correspondentes, de modo a manter-se atualizado sobre a saúde de funcionamento do equipamento, detectar problemas precocemente e lidar com eles a tempo, reduzindo assim efetivamente perdas e acidentes. incidência.
• Campo médico: Sredes sensoras em redes ad hoc sem fio também têm certas aplicações em áreas médicas e de saúde. Como o médico oferece grande comodidade.
7. Prós e contras da rede mesh
• Interconexão de nós: Cada um desses nós na rede local é concatenado um por um para apresentar uma situação descentralizada óbvia, e cada nó está conectado a pelo menos dois outros nós. Todos os APS consistiam em links de retransmissão sem fio ponto a ponto, expandindo os “hot spots” sem fio em WLANs ortodoxas em “hot pints” sem fio que realmente alcançam uma grande área de cobertura.
• Autoconfiguração: Os APs na rede mesh sem fio facilitam o gerenciamento e a manutenção da rede por meio de seus próprios recursos de configuração automática e gerenciamento central.
• Autocura： O AP na rede mesh sem fio fornece outros caminhos por meio de suas próprias funções de descoberta automática e conexão de roteamento de inverno para resolver o impacto de uma única falha nos serviços.
• Alta largura de banda: Ele expande o “hot spot” sem fio da WLAN tradicional para o “hot spot” sem fio que realmente cobre uma grande área， e atualiza o original devido ao aumento da distância WLAN e à velocidade lenta da banda larga. Além disso, usando o sistema de estrutura Mesh, o sinal pode evitar a interferência de obstáculos na área cega e transmitir o sinal suavemente.
• Alta taxa de utilização: Em uma rede de salto único, um AP fixo está conectado e usado por muitos dispositivos, e a disponibilidade da rede de comunicação do AP é inversamente proporcional ao número de dispositivos de rede. Em uma rede Mesh, o problema de que a disponibilidade da rede de comunicação do AP diminui não ocorrerá. Porque qualquer nó da rede Mesh é um AP, se a disponibilidade de uma das redes de comunicação AP não estiver disponível, os dados serão reconectados automaticamente ao novo AP.
• Compatibilidade: Mesh adota formato padrão 802.11b/g/n/ac, que é amplamente compatível com terminais de clientes sem fio.
8. A rede mesh é melhor que o WiFi?
Rede de malha sem fio, também chamada de rede “multi-hop”, é um novo tipo tecnologia de rede sem fio isso é totalmente diferente das redes sem fio ortodoxas, A rede mesh sem fio é um novo tipo de estrutura de rede. Roteamento multi-hop e tecnologia de rede ponto a ponto são a base da malha sem fio. Tem as peculiaridades da banda larga móvel. Além disso, é capaz de se estender dinamicamente, auto-equilíbrio, autocura, autogerenciado, e redes auto-organizadas. Wireless Mesh é mais avançado que Wi-Fi em termos de método de rede, mobilidade, e distância de transmissão, e também possui as características de Wi-Fi.
Portanto, a rede Mesh sem fio pode fornecer Wi-Fi com ajuda para aumentar a distância de transmissão e mobilidade, e fornece grande ajuda na expansão de aplicativos Wi-Fi. Além disso, com base na atual aplicação popular de terminais, Wireless Mesh pode ser rapidamente promovido por Wireless Mesh. Portanto, Redes Mesh sem fio e Wi-Fi são compatíveis e complementares entre si.
Em uma rede local de área sem fio ortodoxa (WLAN), se um usuário quiser se comunicar, ele deve primeiro se conectar a um ponto de conexão fixo (PA), e cada usuário deve se conectar à linha wireless associada ao AP para acessar a rede. Rede de salto. Em contraste, qualquer nó de dispositivo sem fio na rede Mesh sem fio pode desempenhar a função de roteador e AP ao mesmo tempo. A comunicação direta um-para-um ou um-para-muitos é possível entre cada nó, e cada nó pode transmitir e receber sinais.
9. A história do desenvolvimento da tecnologia de rede mesh
Em 2001, Inter e outros fabricantes propuseram pela primeira vez a arquitetura de rede sem fio Mesh, que foi usado principalmente como rede interna dos militares dos EUA no início do experimento.
Em 2003, A Nortel Networks lançou uma solução ponto a ponto Wi-fi além da arquitetura de rede ad hoc Mesh e planos para combiná-la com redes de telecomunicações tradicionais para formar uma rede complementar de roaming contínua no futuro.
Desde 2004, Redes mesh sem fio ad hoc têm sido usadas na construção de redes de banda larga em áreas metropolitanas, especialmente nas novas “cidades de banda larga sem fio” e na construção da integração de múltiplas redes nos últimos anos.
Uma rede mesh ad hoc é um tipo de rede local sem fio, aquilo é, uma rede de estrutura de malha, também conhecida como rede “mulTI-hop”. Em uma rede Mesh, todos os nós estão conectados a um deles, cada nó possui vários canais de conexão, e todos os nós formam uma rede holística, uma tecnologia que cria dinamicamente novos links para se conectar com outros nós, tem rede. Suas vantagens incluem escalabilidade, rede simples e conveniente, e assim por diante. Com base nessas vantagens, pode reduzir significativamente o custo e a complexidade da implantação de rede para os usuários.
