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常見(jiàn)問(wèn)題

干貨:無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h1>

返回 發(fā)布日期: 2019.03.01

本文來(lái)源: 中電合創(chuàng) 責(zé)任編輯:
【文章導(dǎo)讀】

選擇最合適的網(wǎng)絡(luò)布局對(duì)于任何系統(tǒng)的高效運(yùn)行至關(guān)重要。對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò),這是高度相關(guān)的,因?yàn)樗c延遲、功率、速度和冗余等因素息息相關(guān)。

選擇最合適的網(wǎng)絡(luò)布局對(duì)于任何系統(tǒng)的高效運(yùn)行至關(guān)重要。對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò),這是高度相關(guān)的,因?yàn)樗c延遲、功率、速度和冗余等因素息息相關(guān)。

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)由許多不同類型的設(shè)備組成,比如路由器、智能手機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)和智能燈泡,網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)設(shè)備都被稱為“節(jié)點(diǎn)”。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿枋隽司W(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)如何相互連接和通信。

干貨:無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? src=簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?nbsp;

業(yè)界存在許多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>,每種拓?fù)涠季哂胁煌膬?yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的。這是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的單一網(wǎng)絡(luò)連接。實(shí)際上,除了某些關(guān)鍵或特殊應(yīng)用之外,現(xiàn)在很少需要僅僅連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。一個(gè)現(xiàn)代的示例是通過(guò)藍(lán)牙進(jìn)行的即席(ad-hoc)連接,用于蘋(píng)果的Airdrop文件共享服務(wù)或者模型飛機(jī)等物品的遠(yuǎn)程控制等。

在網(wǎng)絡(luò)增添更多節(jié)點(diǎn)的最簡(jiǎn)單方法是使用菊花鏈接,它有兩種形式:線性和環(huán)形。

線性菊花鏈?zhǔn)菍⒌谌齻€(gè)節(jié)點(diǎn)連接到現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)之一,第四個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到第三個(gè)節(jié)點(diǎn),依此類推。這是一種簡(jiǎn)單的方法,但隨著添加更多的節(jié)點(diǎn),這種方法很快變得不切實(shí)際了。 

在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中,第三個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)連接到兩個(gè)現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn),每個(gè)其他節(jié)點(diǎn)添加在兩個(gè)現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)之間,以創(chuàng)建環(huán)路。每個(gè)節(jié)點(diǎn)恰好連接到另外兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)在一個(gè)方向或兩個(gè)方向上圍繞環(huán)形傳輸,每個(gè)節(jié)點(diǎn)檢查數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行操作,或者重新傳輸直到它到達(dá)目的地。

菊花鏈可用于為連接設(shè)備(比如智能燈泡)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò),但對(duì)于大多數(shù)用例,都有其它更好的解決方案。 

用于擴(kuò)大規(guī)模的解決方案

一旦我們向網(wǎng)絡(luò)增添了大量的節(jié)點(diǎn),點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和菊花鏈就變得效率低下。如果位于1,000個(gè)節(jié)點(diǎn)環(huán)形的兩側(cè)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)想要通信,那么它們的數(shù)據(jù)必須首先通過(guò)500個(gè)其他節(jié)點(diǎn)。菊花鏈也容易出現(xiàn)錯(cuò)誤,因?yàn)閱蝹€(gè)故障節(jié)點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致大量中斷,并且在最壞的情況下會(huì)導(dǎo)致消息根本無(wú)法通過(guò)。 

在總線拓?fù)渲校覀儗⑺械脑O(shè)備連接到中央主干(稱為總線),這類似于線性拓?fù)洌蔷哂袔е鄠€(gè)單一分支的單一線路。這是有線網(wǎng)絡(luò)中的常見(jiàn)拓?fù)洌跓o(wú)線世界中沒(méi)有任何真正類似的拓?fù)洹?

雖然了解上述這些拓?fù)浞浅V匾诂F(xiàn)代無(wú)線生態(tài)系統(tǒng)中,這些拓?fù)渚怀R?jiàn)。現(xiàn)在,我們將去了解更常見(jiàn)的架構(gòu)。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的星形拓?fù)?/span>

目前對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最有用的拓?fù)涫切切瓮負(fù)洌渲校總€(gè)節(jié)點(diǎn)都連接到一個(gè)中心集線器,該集線器將數(shù)據(jù)分發(fā)到任何需要到達(dá)的位置。 

最明顯的示例是家庭網(wǎng)絡(luò),所有節(jié)點(diǎn)(電話、打印機(jī)、平板電腦等)都連接到無(wú)線接入點(diǎn)(集線器),這通常既是本地網(wǎng)絡(luò)的路由器,也是到互聯(lián)網(wǎng)的橋梁。星形網(wǎng)絡(luò)非常適合同時(shí)無(wú)縫連接有線和無(wú)線節(jié)點(diǎn)。

這是實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一種簡(jiǎn)單方法,但它存在兩個(gè)主要難題。處于系統(tǒng)中心的集線器是單一故障點(diǎn)。如果集線器發(fā)生故障,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將不再存在,導(dǎo)致設(shè)備根本無(wú)法通信。此外,星形拓?fù)渲械脑O(shè)備均必須位于集線器的一定距離內(nèi)。 

為了增加彈性,以及通信范圍,我們需要更聰明的點(diǎn)子。

Mesh網(wǎng)絡(luò) 

Mesh網(wǎng)絡(luò)有兩種類型,完整的和部分的。在完整的Mesh網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)直接連接到每個(gè)其他節(jié)點(diǎn),這對(duì)彈性很有幫助,但無(wú)法增加通信范圍。這些網(wǎng)絡(luò)僅僅在100%冗余是必不可少的軍事網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。

另一方面,部分Mesh網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都連接到一個(gè)或多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)。連接到多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)增加了彈性,因?yàn)闆](méi)有了單點(diǎn)傳輸失敗。同時(shí),它還改善了通信范圍,因?yàn)楣?jié)點(diǎn)A可能與節(jié)點(diǎn)C不在直接通信范圍內(nèi),但是消息仍然可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)B來(lái)傳輸。

Mesh網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)中的最大發(fā)展領(lǐng)域,它們理論上允許無(wú)限的設(shè)備跨越無(wú)限的距離來(lái)連接。使用Mesh網(wǎng)絡(luò),具有彈性的智能家居、智能企業(yè)和智能城市變成為現(xiàn)實(shí)。

混合網(wǎng)絡(luò) 

如今,使用單一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞氖纠龑?shí)際上越來(lái)越少。大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都是結(jié)合了一種或多種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的混合體。

樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)是在一個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)上將多個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)連接在一起。當(dāng)存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)集群(例如在WAN網(wǎng)絡(luò)中)時(shí),通常會(huì)使用此種方法。在這種情況下,每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到路由器以形成星形網(wǎng)絡(luò),然后將各個(gè)路由器連接在一起,在它們之間創(chuàng)建總線連接。這也可以通過(guò)雪片(Snowflake)網(wǎng)絡(luò)完成,該網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)連接到單一中心節(jié)點(diǎn),有如星形的星星(Star of Stars)。

互聯(lián)網(wǎng)是終級(jí)的混合網(wǎng)絡(luò),它包括許多每種類型的單獨(dú)網(wǎng)絡(luò),其中,總線、星形、環(huán)形和Mesh網(wǎng)絡(luò)都組合在一起。

標(biāo)準(zhǔn)化 

增加Mesh網(wǎng)絡(luò)采用的關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)化。由于Mesh領(lǐng)域中的參與廠商急于通過(guò)業(yè)界對(duì)Mesh網(wǎng)絡(luò)的需求來(lái)獲利,因此通常會(huì)出現(xiàn)多種標(biāo)準(zhǔn)。盡管我們可能會(huì)看到市場(chǎng)上出現(xiàn)一個(gè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn),但是,許多不同的標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)在這個(gè)細(xì)分市場(chǎng)中共存。

目前的智能家居可能存在來(lái)自一家供應(yīng)商的Mesh網(wǎng)絡(luò)燈泡和來(lái)自其他供應(yīng)商的加熱控制Mesh網(wǎng)絡(luò),這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)都連接到常規(guī)的星形網(wǎng)絡(luò),允許用戶通過(guò)智能手機(jī)來(lái)控制它們。顯然,這種方案是低效的,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看對(duì)大家都沒(méi)有好處。 

業(yè)界的主要目標(biāo)是建立標(biāo)準(zhǔn)的Mesh網(wǎng)絡(luò),所有的節(jié)點(diǎn),無(wú)論是智能手機(jī)、筆記本電腦、燈泡還是傳感器,都可以加入其中。在這個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)之前還有一段路要走,不過(guò),如果一旦實(shí)現(xiàn),物聯(lián)網(wǎng)將能夠發(fā)揮真正的潛力。


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