メッシュネットワークトポロジ：M2M通信の長所と短所

IoTアプリケーションの初期設計段階に進んでいる場合は、使用する通信システムを把握している可能性があります。ノードあたりのコスト、システムのインストールコスト、ハードウェアとソフトウェアの実装コストを決定するときは、使用するネットワークトポロジの種類がこれらすべてに影響を与えることに注意してください。

メッシュトポロジ（すべてのノードが協調してデータを分散するネットワークの一種）は、オプションの1つです。これがアプリケーションに最適かどうかを判断するのに役立つように、メッシュトポロジの長所と短所のリストを作成しました。

メッシュトポロジの利点

1。スケーラビリティ

メッシュトポロジの利点の1つは、各ノードがルーターとして機能できるため、（理論的には）ネットワークにルーターを追加する必要がないことです。オフィスビルの照明用のメッシュネットワークで作業していて、特定の部屋に照明を追加したい場合は、照明を追加して、ネットワークに自動的に接続できるようにする必要があります。ネットワークをスケーラブルにするために必要な追加の管理はそれほど多くありません。

2。堅牢性

メッシュネットワークトポロジのもう1つの利点は、ノードの1つがダウンしても、必ずしもネットワーク全体がダウンするとは限らないことです。他のノードがメッシュを完成できる場合、ネットワークは不良ノードの周囲でそれ自体を修復できます。さらに、メッシュシステムからより多くの範囲を取得する必要がある場合は、別のノードを追加すると、メッセージがメッシュを経由してゲートウェイに戻ることができます。そのため、メッシュネットワークの方が堅牢であると考える人もいます。

メッシュ内のすべてのノードが情報を受信して​​変換しているため、メッシュトポロジにはある程度の冗長性があります。ただし、過剰な帯域幅で速度を上げることもできます。 1つのルートがたまたま遅い場合、メッシュネットワークはより良いルートを見つけて、それ自体を最適化する可能性があります。

メッシュトポロジのデメリット

1。複雑さ

各ノードは、メッセージを送信するだけでなく、ルーターとしても機能する必要があります。これにより、各ノードの複雑さが大幅に高まります。たとえば、部屋の占有センサーなどの小型で低電力のデバイスを作成していて、システムからより良い範囲を取得しようとしているとします。ノードは、5つまたは10の「ネイバー」からのメッセージを追跡する必要があります。これにより、メッセージを渡すためにノードが処理する必要のあるデータの量が指数関数的に増加します。したがって、範囲を拡大するためだけにメッシュにセンサーを追加すると、当然、システムがより複雑になります。

2。ネットワーク計画

前述したように、メッシュネットワークは多くの場合、拡張性が高いと見なされており、ネットワークへのノードの追加は通常、それほど複雑ではありません。しかし、ネットワーク全体を計画することは別の話です。建物の1つのエリア（以下で説明します）の待ち時間が短く、現在点灯しているよりも速く点灯するには特定のライトが必要だとします。メッシュネットワークでは、のみの専用ノードを追加する必要があります メッセージを転送します。ただし、メッセージを適切な時間内に適切にルーティングするためだけに機器を配備する必要があるため、これによりネットワーク計画が複雑になります。

3。レイテンシ

前述のように、遅延（メッセージがノードからゲートウェイに到達するのにかかる時間）は、メッシュネットワークの計画に影響を与える可能性があります。興味深いことに、より多くの帯域幅、メモリ、および電力を備えた大規模システムを備えたメッシュネットワークを使用することで、遅延を改善できる場合があります。ただし、メッセージングを処理する処理機能がないため、小規模な低電力ワイドエリアネットワーク（LPWAN）では遅延が問題になります。したがって、WiFiメッシュを使用している場合、メッセージはZigBeeメッシュよりもはるかに高速に変換される可能性があります。これは、使用するプロトコルとアプリケーションに必要なレイテンシに基づいて検討する必要があります。

4。消費電力

メッシュ内の各ノードはエンドポイントおよびルーターとして機能する必要があるため、動作するためにより多くの電力を消費する必要があります。したがって、バッテリ駆動の低電力ノードがある場合、多くのネットワーク計画がないとメッシュを展開するのが難しい場合があります。

スマートセキュリティシステムの窓やドアにバッテリー駆動のノードがあるとします。顧客はコントロールパネルを地下室に置いていますが、すべてのセンサーは1階と2階にあります。したがって、2階の窓は低電力である可能性がありますが、メッセージを送信するだけなので、1階のセンサーは、2階の窓とドアからのメッセージを処理する必要があります。つまり、各ノードがメッシュで処理する必要のあるデータの量を複合しているため、一部のノードのバッテリーはより早く消耗する可能性があります。

まとめ

これらの長所と短所はさておき、プロジェクトに最適なネットワークトポロジを決定するには、展開しているアプリケーションを実際に調べる必要があります。屋内照明などに10〜20ノードの小規模でシンプルなネットワークを使用している場合は、メッシュネットワークが適している可能性があります。はるかに広いスペースで同じ量のノードを使用する必要がある場合、2.4 GHzの周波数帯域（ZigBeeが動作する場所）は非常に困難になる可能性があり、信号を適切に繰り返すためにかなりの数の追加ノードを購入することになります。オプションを検討してください。ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。