網狀網路是一組相互連接的設備, 例如, 一個物聯網網關，充當您房間中的單一網絡, 網狀網路是多個連接來源而不僅僅是網關. 自1960年代以來, 網路技術發展迅速. 傳統的區域網路有 6 應用程式結構類型, 例如提供結構, 類型結構, 其他類型結構, 等等. 他們在全球範圍內運作, 提供數據技術和很多穩定性. 今天, 我們將為您詳細介紹Mesh網路技術.
1. 什麼是網狀網路技術？
網路技術的發展為人類社會帶來了巨大的變化. 它讓人們的溝通變得更容易, 訊息傳遞更便捷, 甚至推動了科技革命和產業升級. 網路從早期的有線網路、軍用網路發展到現在的無線網路、廣域網，大大降低了人們之間的通訊成本. 網路技術讓人們即時了解世界大事以進行全球交易和交易, 真正實現全球資訊平權交換. 然而, 傳統區域網路技術在發展過程中所選擇的路徑在今天看來由於技術的限制存在一定的瓶頸和局限性. 解決這個問題的方法是“回歸初心”，走向Mesh網絡, 那是, 網狀網路結構.
2. 什麼是物聯網網狀網絡?
網狀網路是一種局部網路拓撲方法。它結合了基礎設施節點的使用 (例如橋樑, 裝置, 和開關) 那些直接, 動態地, 和非分層連接，以有效地將資料移入和移出客戶端. 這種網路拓撲保證沒有單一節點依賴資料傳輸. 因此, 如果一個節點發生故障, 網路可以「自我修復」並使用「最短路徑橋接」等演算法重新路由數據 (SPB), IEEE 802.1aq 標準中對此進行了描述. 當連接至關重要並且某些節點發生故障或不穩定時，這使得網狀網路更加可靠.
網狀網路將使用洪氾, 或路由, 通常伴隨一種數據的技術. 用淹沒法, 每個傳入資料包都透過每個可用的傳出連線傳遞, 除了來自它的連接. 使用路由技術, 資料繞過其他節點直到到達目的地, 然後被送到它的位置. 然後，網狀網路進行自身配置，以確保允許連續連接，並圍繞不可用的路徑重新路由數據. 再次, 這使得網路能夠達到希望利用低消耗優勢的組織迫切需要的可靠性和彈性標準, 低數據速率物聯網應用.
3. 網狀網路如何運作?
目前SIG MESH採用的是基於泛洪協定所建構的MESH網路技術.
Mesh網路由手機和節點組成, 其中Mobile是智慧型手機，作為Mesh網路的控制端.
Node是網路中的節點設備. BLE Mesh網路透過廣播實現. 基本步驟是:
• A. 從行動終端向節點A發送控製或讀取數據.
• b. 該訊息由節點 A 廣播.
• C. 當節點B收到節點A發送的訊息時, 它廣播來自節點 A 的訊息.
• d. 類推, 利用感染的方式將消息從十傳十, 以便無線範圍內的所有裝置都可以收到此訊息.
MESH也會對網路中的資料進行特殊加密，防止利用監控和中間人攻擊等方式竊取網路數據.
4. 網狀網路架構
基本網路拓撲
基本結構 區域網路 包括樹結構, 總線結構, 星型結構, 分散式結構, 等等. 現在應用最廣泛的是星型結構. 這種結構的優點是準點率高, 結構簡單, 且管理方便. 其缺點是可靠性較低，成本較其他結構高。星型結構以中間和節點為中心點, 其他節點都連接到這個中心點. 總線式結構，結構相對簡單，擴展性強, but it has the disadvantages of being difficult to maintain and difficult to find faults in the branch structure. The bus-type structure has no obvious center, and each network device is attached to a bus. For safer and more efficient use, at present, the vast majority of commercial LANs in operation adopts a combination of a variety of network topology patterns to ensure maximum performance of the LAN and avoid obstacles.
典型網格 (網狀網路) 結構
When it comes to Mesh, it means “net”, “Mesh” or “Mesh”. It’s very simple. From the basic meaning of Mesh, the topology of a mesh network is as follows: all network nodes in it are connected one by one to form a complete network, 並且一個節點連接到至少一個另外的節點。在網路有限的時代, 基於網路線的Mesh佈局實現網路非常困難. 在無線時代, 不受網路線的限制，採用各種新技術, 無線Mesh網路的佈局比較簡單.
5. 網狀網路中的無線技術
多通路洽談
當無線Mesh網路連接到各種頻道時, 網路中的MP節點只能監聽一個頻道一次。代表使用更多管道, 節點必須在不同的可用通道之間動態切換. 這就需要一個協調機制來確保兩個溝通管道. 所有節點都工作在同一個通道上. 處理此問題的一種方法是將時間軸劃分為信標間隔, 在每個信標分離開始時, 建立一個名為 ATIM 的時間窗口, 並要求在 ATIM 時間窗口開始時, 網路中的所有節點都被迫切換到同一通道. 在 ATIM 視窗中, 有資料要傳送的節點使用控制訊息與接收方協商頻道.
頻道分配
頻道分配技術主要應用於多頻道無線Mesh網路中更多頻道的管理與使用. 在確保良好網路連線的同時, 降低Mesh網路中頻道衝突的機率，提高網路效率. 與多通路協商技術不同, 頻道分配技術是從頻道頻率資源劃分的方向對網狀網路中的多個頻道進行分配。例如, 定義一組通道用於 MP 之間的互連, 並定義另一組通道用於MAP和MeshSTA之間的互連. 分組劃分是一種常用的無線Mesh網路頻道分配方案. 它將任意MP節點的所有鄰居節點劃分為批次, 然後任命
統一分配到每個批次的頻道; 分配給每個群組的通道是在節點衝突鄰域內選擇的. 分配最少使用的通道並保證組間互連.
網路發現
網路發現技術主要用於發現Mesh網路中的新節點和鄰居節點，並建立相應的資訊列表. 網路發現主要透過清單維護和網路掃描來執行. 網路掃描是指無線Mesh網路中的MP節點透過主動發送或監聽Beacon訊號來監視其周圍的鄰居節點, 而清單維護則是透過網絡. 將掃描到的屬於同一Mesh網路的鄰居節點資訊加入到清單中。如果發現鄰近節點是新的, 那麼整個網路就可以利用路由表來發現它.
路由轉送
網狀連接和尋路決定了無線網狀網路的許多技術特徵和優勢. Mesh網路中Mesh連接的利用效率和網路的效能取決於路由和轉送的設計. 設計無線Mesh網路路由協定時, 應當指出的是, 首先, 路由不應僅基於“最小跳數”, 但應綜合考慮多種效能指標，綜合評估後做出路由選擇. 第二, 應提供網路容錯能力. 強大的支援可以及時選擇可替換的網絡，避免無線網路耗盡時服務提供中斷. 第三, 需要能夠利用交通工程技術在多條道路之間進行負載平衡，以最大限度地利用系統資源. 第四, 要求同時支援MP和MeshSTA. 常用的無線Mesh路由協定可以參考AdHoc網路的路由協定. 幾種典型的路由協定包括動態來源路由協定 (數位SR), Destination Sequence Distance Vector Routing Protocol (DSDV), Temporary Order Routing Algorithm (TORA), 和自組織按需距離向量路由協議 (AODV), ETC. DSR 是最常見的基於點對點拓撲的反應式自組織路由協定, 其特點是採用主動快取策略，從來源路由提取拓樸訊息, 並透過比較創建路線.
網狀安全
Mesh本身的單功能多跳接入點就是實現其獨特的安全性, 組織網路中Mesh的管理與實施; Mesh節點的每個目標和區域; 傷殘保障. Mesh安全技術的提出就是為了解決這些安全問題.
為了針對性地解決這些安全問題, 提出Mesh安全技術.
6. Mesh網路技術應用實例
• 戰場通訊: 無線自組網因其無需網路設施的特點，成為數位戰場通訊的首選技術, 快速部署, 和強大的穩健性. 可用於戰場上完成友軍、裝備監控等任務, 敵方兵力及地形偵察, 戰爭損失評估, 定位與追蹤, 和生化攻擊偵測; 也可以透過移動自組織網路建立需要通訊的艦隊戰鬥群. 無需依賴地面或衛星通訊系統進行通信. 除了戰爭, 和平時期也使用無線感測器網路透過對聲音和振動訊號進行分類和分析來偵測敵人的入侵, 從而做好國家安全保衛工作.
• 緊急通訊: 地震等災害發生後, 洪水, 和嚴重的熱帶風暴. 固定通訊網路設施可能被破壞或無法正常運作. 用於應急救援和災害教育, 無線自組織網絡, 一種無需依賴任何固定網路設施即可快速部署的網路技術, 需要.
• 環境監測: 我n 野生動物保育等網路場景, 土壤監測, 和大氣監測, 存在節點數量較多等問題, 各種各樣的數據類型, 大量數據, 以及廣闊的監控區域. Multiple monitoring nodes form a wireless self-organizing network to achieve the purpose of constructing a large-area autonomous network at low cost and then connecting to the public network through a gateway to monitor the environment without laying and maintaining a large number of infrastructures.
• Space development: It is an impossible task to fully cover the infrastructure in space. The existing satellite communication methods have poor scalability and cannot meet the bandwidth requirements of civilian services on a large scale. Through the wireless self-organizing network between nodes, combined with the store-carry-forward opportunistic routing mode, the mobile communication function in the process of universe development is realized.
• Industrial field: In the fields of coal mines and petrochemicals with flammable and explosive problems, wireless sensor networks can be used to collect data in dangerous environments, and abnormal alarms can be detected at any time, thereby improving the response accuracy and speed of dangerous situations and reducing casualties. . 另外, in the field of modern manufacturing, workers from production lines to complex machinery and equipment are trying to install corresponding sensor nodes, so as to keep abreast of the working health of the equipment, detect problems early and deal with them in time, thereby effectively reducing losses and accidents. incidence.
• Medical field: Sensor networks in wireless ad hoc networks also have certain applications in medical and health care. Such as the doctor provides great convenience.
7. 網狀網路的優點和缺點
• Node interconnection: Each of these nodes in the local area network is concatenated one by one to present an obvious decentralized situation, and each node is connected to at least two other nodes. The APS all consisted of wireless relay links in a peer-to-peer manner, expanding the wireless “hot spots” in orthodox WLANs into wireless “hot pints” that really achieve a large area of coverage.
• Self-configuration: The APs in the wireless mesh network make network management and maintenance easier through their own auto-configuration and central management capabilities.
• Self-healing： 無線Mesh網路中的AP透過自身的自動發現和冬季路由連接功能提供其他路徑，解決單一故障對業務的影響.
• 高頻寬: 將傳統WLAN中的無線“熱點”拓展為真正覆蓋大面積的無線“熱點”， 並因WLAN距離增加、寬頻速度慢而升級原有. 另外, 使用Mesh結構系統, 訊號可避開盲點障礙物幹擾，訊號順利傳輸.
• 使用率高: 在單跳網路中, 固定AP被許多設備連接和使用, and the AP’s communication network availability is inversely proportional to the number of network devices. In a Mesh network, 不會出現AP通訊網路可用性下降的問題. 因為Mesh網路的任何一個節點都是AP, 如果 AP 通訊網路之一不可用, 資料將自動重新連線到新的AP.
• 相容性: Mesh採用標準802.11b/g/n/ac格式, 廣泛相容無線用戶端.
8. Mesh 網路比 WiFi 更好嗎?
無線網狀網路, 也稱為「多跳」網絡, 是一種新型 無線網路技術 這與傳統的無線網路完全不同, 無線網狀網路是一種新型態的網路結構. 多跳路由和點對點網路技術是無線網狀網路的基礎. 它具有行動寬頻的特點. 另外, 它能夠動態擴展自身, 自平衡, 自癒, 自我管理, 和自組織網路。 Wireless Mesh在網路方式上比Wi-Fi更先進, 流動性, 和傳輸距離, 並且還具有Wi-Fi的特點.
所以, 無線Mesh網路可以提供Wi-Fi，有助於增加傳輸距離和移動性, 為拓展Wi-Fi應用提供極大協助. 另外, 基於目前終端流行應用, 無線Mesh可快速推廣無線Mesh. 所以, 無線Mesh網路和Wi-Fi是相容且互補的.
在傳統的無線區域區域網路中 (無線區域網路), 如果用戶想要交流, 他必須先連接到一個固定的連接點 (美聯社), and each user must link to the wireless line joined to the AP to access the network. Jump network. 相比之下, any wireless device node in the wireless Mesh network can play the role of router and AP at the same time. One-to-one or one-to-many direct communication is possible between each node, and each node can transmit and receive signals.
9. Mesh網路技術的發展歷史
在 2001, Inter and other manufacturers first proposed the Mesh wireless network architecture, which was mainly used as the internal network of the US military at the beginning of the experiment.
在 2003, Nortel Networks launched a point-to-point 無線上網 plus Mesh ad hoc network architecture and plans to combine it with traditional telecom networks to form a complementary seamless roaming network in the future.
自從 2004, Mesh wireless ad hoc networks have been used in the construction of broadband metropolitan area networks, especially in the new “wireless broadband cities” and multi-network integration construction in recent years.
A mesh ad hoc network is a kind of wireless local area network, 那是, a mesh structure network, also known as a “mulTI-hop” network. In a Mesh network, all nodes are connected to one of them, each node has multiple connection channels, and all nodes form a holistic network, a technology that dynamically creates new links to connect with other nodes, it has networking. Its advantages include scalability, simple and convenient networking, 等等. Based on these advantages, it can greatly reduce the cost and complexity of network deployment for users.
