メッシュトポロジとは何ですか？ [定義]

メッシュトポロジは、すべてのノードが連携してデータを相互に分散するネットワークの一種です。このトポロジは、もともと軍事用途向けに30年以上前に開発されましたが、現在では、通常、ホームオートメーション、スマートHVAC制御、スマートビルディングなどに使用されています。この記事では、メッシュトポロジの仕組みの概要、メッシュネットワークに関連する利点と考慮事項、業界標準、および代替案について説明します。

メッシュネットワークを使用するWiFi製品の例を次に示します。

メッシュトポロジはどのように機能しますか？

多くのメッシュネットワークでは、アドホックオンデマンド距離ベクトル化と呼ばれるものを使用して、無線機が自発的に組織化することができます。 。これは反応性です プロアクティブルーティングのいくつかの特性を使用するプロトコル。つまり、開発者はいくつかのルートを作成し、エンドノードやリピーターなどのさまざまな役割を果たすノードを識別します。簡単に言うと、エンドポイントはデータの宛先およびソースとして機能するだけでなく、リレーポイントとしても機能します。 。

メッシュシステムは通常、ルーティングテーブルに依存しています 、これはすべてのノードに（a）アクセスポイントとの通信方法、および（b）ノードがどこかに行こうとしているトラフィックをどのように転送するかを指示します。ルーティングテーブルは、アクセスポイントへのルートを持つノードを除いて、ネットワーク内のどこにも直接通信がないことを前提としています。これは電話の大物のようなものです。ルートがわからない場合は、ルートが確立されている人にメッセージを送信します。ルーティングテーブルは次のもので構成されます：

• ソース識別子
• 宛先識別子
• ソースシーケンス番号
• 宛先シーケンス番号
• ブロードキャスト識別子
• 存続時間

（これらはかなり技術的なトピックであり、ここでは詳しく説明しません。）

メッシュネットワークは、2つの方法で動作します。ルーティングのいずれかです。 データまたはフラッディング データ。 ルーティングしているとき メッシュネットワーク内のメッセージは、事前定義されたパスに沿って伝播し、宛先に到達するまでノードからノードへとホッピングします。これらのルートを確立し、パスが使用可能であることを確認するには、ネットワークを継続的に接続して構成する必要があります。言い換えれば、壊れたパスを見つけ、ルートテーブルを構築するための自己修復アルゴリズムを作成するために絶えず機能する必要があります。このルートを確立するためにネットワーク上を流れるレイヤー2（MAC）トラフィックが多いため、メッシュネットワークはスターネットワークよりも効率が低くなる可能性があります（これについては後で説明します）。

より単純なメッシュネットワークは洪水を取ります データがネットワーク全体に継続的に流れるアプローチ。モジュールがそのアドレスでデータを見る場合、それは単にそれを取得します。これは、メッセージが削除される前に、固定されたホップ数だけメッシュを介してメッセージを伝播できる存続時間（TTL）値のために機能します。

メリット

• メッシュが適切に動作している場合は、ネットワーク内で大量のデータを移動できます。
• 比較的電力効率が高いため、適切なバッテリー寿命が得られます。
• ZigBeeのように、低コストのメッシュ無線ハードウェアがたくさんあります。
• メッシュネットワークでは接続設定の遅延が少なくなります。

考慮事項

• 建物全体（または移動しようとしている場所）にノードが分散していない場合、チョークポイントやリンクの問題が発生する可能性があります。たとえば、ZigBeeは、ノード間で約30〜50フィートしか送信できません。これは、建物全体に非常に高密度のセンサーを配置していない場合に問題になる可能性があります。
• メッシュネットワークは本質的に非常に短距離です。リンクを適切に作成できるようにするために、建物にサーモスタットを追加することを認めたHVACインストーラーと話をしました。

ワイヤレスメッシュトポロジに関する業界標準

最も人気があり、よく知られているメッシュネットワークの1つはZigBeeです。その他のよく知られているメッシュトポロジは次のとおりです。

• Z-Wave
• 802.15.4
• DASH7
• 6LoWPAN
• ANT
• One-Net
• MiWi
• WirelessHART
• Wibree

メッシュトポロジの代替

メッシュネットワークは、エンタープライズおよび産業用スマートアプリケーションの低電力ネットワークのニーズを解決する唯一の方法ではありません。実際、低電力、広域ネットワーク（LPWAN）テクノロジーの大部分は、スタートポロジネットワークを使用しています。 、エンドポイントがアクセスポイントに直接接続されている場合。どのトポロジが最適かを判断する前に、すべてのネットワークタイプについてデューデリジェンスを行ってください。