O que é topologia de malha? [Definição A]

A topologia em malha é um tipo de rede em que todos os nós cooperam para distribuir dados entre si. Esta topologia foi desenvolvida originalmente há mais de 30 anos para aplicações militares, mas hoje, eles são normalmente usados ​​para coisas como automação residencial, controle HVAC inteligente e edifícios inteligentes. Neste artigo, forneceremos uma visão geral de como funciona a topologia em malha, os benefícios e as considerações associadas a redes em malha, padrões da indústria e alternativas.

Aqui está um exemplo de produto WiFi que usa rede mesh.

Como funcionam as topologias de malha?

Muitas redes mesh permitem que os rádios se organizem espontaneamente usando algo chamado vetorização de distância sob demanda ad hoc . Este é um reativo protocolo usando algumas características de roteamento pró-ativo - o que significa que o desenvolvedor cria algumas das rotas e identifica os nós para desempenhar diferentes funções, como um nó final ou repetidor. Em termos simplificados, um ponto de extremidade não atua apenas como destino e fonte de dados, mas também como um ponto de retransmissão .

Os sistemas de malha geralmente dependem de uma tabela de roteamento , que informa a cada nó (a) como se comunicar com o ponto de acesso e (b) como um nó deve direcionar o tráfego que está tentando ir para algum lugar. A tabela de roteamento assume que não há comunicação direta em qualquer lugar da rede, exceto por nós que têm uma rota para o ponto de acesso. É como um grande jogo de telefone - se você não sabe a rota, envia a mensagem para alguém que estabeleceu a rota. As tabelas de roteamento são compostas por:

• Identificador de origem
• Identificador de destino
• Número da sequência de origem
• Número da sequência de destino
• Identificador de transmissão
• Hora de viver

(Esses são tópicos bastante técnicos e não os cobriremos com muitos detalhes aqui.)

As redes mesh operam de duas maneiras:por roteamento os dados ou inundação os dados. Quando você está encaminhando uma mensagem em uma rede mesh, ela se propaga ao longo de um caminho predefinido, pulando de nó em nó até chegar ao seu destino. Para estabelecer essas rotas e garantir que os caminhos estejam disponíveis, a rede precisa estar continuamente conectada e se configurando. Em outras palavras, ele precisa trabalhar constantemente para encontrar caminhos quebrados e criar algoritmos de autocura para construir tabelas de rotas. Como há muito tráfego de camada dois (MAC) fluindo na rede para estabelecer essa rota, as redes em malha podem ser menos eficientes do que as redes em estrela (que abordaremos em breve).

Uma rede mesh mais simples leva uma inundação abordagem, onde os dados fluem continuamente por toda a rede. Se um módulo vê dados com seu endereço, ele simplesmente os pega. Isso funciona devido ao tempo de vida, ou TTL, valor em que as mensagens podem se propagar pela malha por apenas um número fixo de saltos antes de serem removidas.

Benefícios

• Você pode mover muitos dados pela rede se a malha estiver funcionando corretamente.
• É relativamente eficiente em termos de energia e, portanto, permite uma vida útil da bateria decente.
• Existem muitos rádios mesh de baixo custo por aí, como o ZigBee.
• Há menos atraso na configuração da conexão com redes mesh.

Considerações

• Se você não tiver nós distribuídos por todo um edifício (ou onde quer que esteja tentando ir), você pode acabar com gargalos e problemas de link. ZigBee, por exemplo, pode transmitir apenas cerca de 30 a 50 pés de nó a nó. Isso pode ser um problema se você não tiver a implantação de sensores realmente densos em todo o edifício.
• As redes mesh têm um alcance muito curto por natureza. Conversamos com um instalador de HVAC que admitiu adicionar termostatos extras em um prédio apenas para que os links pudessem ser feitos corretamente.

Padrões da indústria em torno de topologias de malha sem fio

Uma das redes mesh mais populares e conhecidas é a ZigBee. Outras topologias de malha bem conhecidas incluem:

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

Uma alternativa à topologia de malha

As redes mesh não são a única maneira de resolver as necessidades de redes de baixo consumo de energia para aplicações inteligentes empresariais e industriais. Na verdade, a grande maioria das tecnologias de rede remota de baixa potência (LPWAN) usam uma rede de topologia em estrela , onde os pontos de extremidade são conectados diretamente ao ponto de acesso. Certifique-se de fazer sua devida diligência em todos os tipos de rede antes de chegar à topologia que funcionará melhor para você.