Tại sao các mạng lưới được sử dụng thường xuyên hơn cho các mạng IoT?


12

Nhiều giao thức truyền thông IoT phổ biến mà tôi đã nghiên cứu đã áp dụng cấu trúc liên kết lưới (ví dụ ZigBee , ThreadZ-Wave ), tương phản đáng kể với cấu trúc liên kết sao thông thường của Wi-Fi, nơi mọi thiết bị kết nối với một bộ định tuyến / trung tâm .

EETimes cũng nói rằng:

Mạng lưới đang nổi lên như một giải pháp thiết kế lý tưởng để kết nối một số lượng lớn các thiết bị mạng.

EETimes đề xuất rằng cải thiện độ tin cậy (ví dụ: truyền tự phục hồi) là một trong những lợi thế chính của mạng lưới, mặc dù đây có vẻ là một lợi thế nhỏ so với sự phức tạp thêm của việc thiết lập mạng lưới.

Đối với mạng IoT gia đình có khả năng chứa khoảng 10-20 thiết bị được kết nối mạng và trải rộng một phạm vi ngắn từ đầu đến cuối, điều gì làm cho mạng lưới phù hợp hơn so với cấu trúc liên kết sao thông thường? Là sự phức tạp thêm vào không đáng kể như tôi có thể tin là nó?

Câu trả lời:


10

TL; DR: Kinh tế

Mạng lưới có dây so với cấu trúc liên kết sao

Vâng, Internet là một mạng lưới. Tại sao? Bởi vì DARPA muốn nó hoạt động ngay cả khi một nửa nước Mỹ bị ném bom vào quên lãng nếu chiến tranh lạnh đang nóng. Quân đội muốn có một mạng lưới có độ tin cậy cao, không phụ thuộc vào bất kỳ nút nào. Chia lưới hoặc ít nhất là chia lưới một phần các nút mạng của bạn sẽ mang lại cho bạn độ tin cậy đó. Hạn chế lớn của mạng lưới (có dây) là chúng không hiệu quả về chi phí. Họ chi phí rất nhiều. Cáp mọi thành phần cho mọi thành phần khác là quá đắt. Vì vậy, mạng trục chính của Internet of Things đã là một mạng lưới có dây .

Cấu trúc liên kết hình sao chỉ cần một cáp trên mỗi nút, trong khi chia lưới sử dụng tối đa n * (n-1) / 2 cho lưới đầy đủ. Hệ thống cáp cho mạng lưới đắt hơn rất nhiều rất nhanh. Do đó, cấu trúc liên kết sao nổi lên như là tiêu chuẩn thống trị.

Bây giờ (hầu hết) các mạng lưới không dây mới

Việc thiết lập mạng lưới không dây sẽ tránh được nhược điểm lớn của mạng lưới có dây . Không có chi phí cáp để tạo ra một mạng lưới không dây. Do đó, việc tạo các mạng lưới không dây kết hợp các nhà tạo mạng đáng tin cậy luôn muốn với chi phí thấp của một vài dây cáp và tất nhiên tất cả các lợi thế khác của việc không dây.

Tuy nhiên, vẫn còn một vài nhược điểm của mạng lưới. Các nút phải tương đối thông minh cho việc định tuyến so với việc chỉ kết nối với một nút trung tâm. ZigBee sử dụng Định tuyến vectơ khoảng cách theo yêu cầu Ad hoc , yêu cầu các bảng định tuyến tại mỗi nút. Ngoài ra một khả năng song công nhất định của các nút là cần thiết để làm cho mạng hiệu quả. Mang lại điều đó trên một vi mạch có khả năng không dây, chi phí thấp đã mất một thời gian. Hôm nay chúng ta có những con chip đó.

Để một mạng lưới hoạt động đúng, phải có đủ các nút. Nó thực sự trở nên hiệu quả hơn với nhiều nút hơn (kết nối với ít nhất hai nút hiện có). Do đó, Internet of Things là mọi thứ có thể hoạt động như một nút là một kết hợp rõ ràng cho các mạng có lưới. Trong khi các cấu trúc liên kết khác có thể sẽ làm tắc nghẽn với nhiều nút lưới hơn, các mạng lưới thực sự bắt đầu tỏa sáng ở đó và trở nên nhanh hơn và đáng tin cậy hơn, nhiều nút được thêm vào.

Mạng nút 10-20 của bạn

Đối với một thiết lập nhà thông minh với một hoặc hai chục thiết bị, có một vài điều cần xem xét về cấu trúc liên kết. Đầu tiên, ZigBee thực sự cũng hỗ trợ cấu trúc liên kết sao. Thứ hai, bất kỳ loại định tuyến vectơ khoảng cách thường hoạt động với các giá trị vectơ có trọng số. Do đó, trong cài đặt nhà thông minh, kết nối trực tiếp rất có thể được đánh giá cao nhất và bạn sẽ kết thúc với cấu trúc liên kết sao không chính xác ngay cả khi nó được định cấu hình như một lưới.

Chỉ có thiết bị nằm ngoài phạm vi của một thành phần trung tâm như Cầu Huế (hoặc đánh giá kết nối trực tiếp đủ tệ) mới có thể sử dụng cấu trúc liên kết lưới. Đối với các thiết bị này, mạng lưới thực chất là một phần mở rộng phạm vi độ trễ thấp cho mạng của bạn. Vì vậy, bạn không phải mua một nút trung tâm khác. Điều đó tiết kiệm tiền. Vì vậy, điều tương tự đã giết chết các mạng lưới có dây trải rộng trước đây làm cho các mạng lưới không dây trở nên hấp dẫn ngày nay. Kinh tế học.


7

Mạng lưới có xu hướng cung cấp các tùy chọn cấu hình cục bộ tốt hơn cho mạng IoT. Mở rộng phạm vi đã đề cập đến mạng lưới nào vì mỗi thiết bị trong mạng sẽ giúp làm cho mạng lớn hơn mỗi thiết bị sẽ ở một mình. Một khía cạnh quan trọng khác là làm thế nào các tin nhắn được định tuyến. Trong khi một số thiết bị sẽ đứng yên, những thiết bị khác có thể được di chuyển xung quanh. Điều này có thể làm cho việc định tuyến tin nhắn theo một cách điển hình khó khăn, nhưng một mạng lưới sẽ có thể xử lý nó tốt hơn vì tất cả các nút sẽ có thể tìm kiếm thiết bị được đề cập.

Một ví dụ thực tế về điều này trong công việc là trong mạng ZWave, bạn có thể tìm lại tất cả các nút trong mạng của mình để bộ điều khiển và các nút khác có thể tìm ra đường dẫn tốt nhất cho các tin nhắn và các nút nào có thể nói chuyện với và không chuyển tiếp tin nhắn trên thiết bị khác nhau. Thông tin thêm về điều này có thể được nhìn thấy trên trang này trong phần "Lưới và định tuyến" .


5

IoT thường được sử dụng trong bối cảnh tự động hóa gia đình (cảm biến cửa, tấm ốp tường, ...) và chúng có xu hướng rất xa nhau, đặc biệt là trong các ngôi nhà lớn. Vì vậy, một mạng lưới cho phép các chướng ngại vật để giải quyết vấn đề khoảng cách.

Ngoài ra, tất cả các thiết bị IoT này phải cạn kiệt năng lượng để chúng không được lãng phí nó khi liên lạc đường dài.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.