干产品:无线网络拓扑

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选择最合适的网络设计是任何系统有效运行的基础。对于无线网络,这非常重要,因为它与延迟,功率,速度和冗余等因素密切相关。


现代网络由许多不同类型的设备组成,例如路由器,智能电话,蓝牙耳机和智能灯泡,并且网络中的每个设备被称为“节点”。
网络拓扑描述了网络的不同节点如何相互连接和通信。
简单的网络拓扑
业界有许多类型的网络拓扑,每种拓扑都有不同的优点和缺点。
最简单的网络是点对点的。这是两个节点之间的唯一网络连接。实际上,除了一些关键或特殊应用程序之外,现在很少只连接两个节点。一个现代的例子是通过蓝牙为Apple Airdrop文件交换服务或模型飞机等元素的远程控制进行临时连接。
向网络添加更多节点的最简单方法是使用一串雏菊,它有两种形式:线性和圆形。
线性连接串将第三节点连接到现有节点之一,将第四节点连接到第三节点,依此类推。这是一种简单的方法,但随着更多节点的增加,这种方法很快变得不切实际。
在环形网络中,第三节点同时连接到两个现有节点,并且在两个现有节点之间添加每个其他节点以创建循环。每个节点都连接到另外两个节点。数据在一个方向或两个方向上围绕环传输,并且每个节点检查数据并对其进行操作,或者将其重新传输直到它到达其目的地。
菊花链可用于为连接设备(如智能灯泡)创建网络,但对于大多数用例,还有其他更好的解决方案。
解决方案扩展
一旦我们向网络添加了许多节点,点对点和链接就会变得低效。如果1,000个节点的环的每一侧上的两个节点希望通信,则它们的数据必须首先通过另外500个节点。菊花链也容易出错,因为单个故障节点可能导致许多中断,并且在最坏的情况下,可能导致消息失败。
在总线拓扑中,所有设备连接到中央主链(称为总线),这是类似于线性拓扑结构,但具有几个单独的分支的单行。这是有线网络中的常见拓扑,但在无线世界中没有真正类似的拓扑。虽然理解这些拓扑很重要,但这些拓扑在现代无线生态系统中并不常见。现在让我们去了解最常见的架构。
无线网络的星形拓扑
当今无线网络最有用的拓扑是星型拓扑,其中每个节点都连接到中央集线器,中心集线器将数据分发到需要到达的任何位置。
最明显的例子是家庭网络,其中所有节点(电话,打印机,平板电脑等)都连接到无线接入点(集线器),该接入点通常是本地网络的路由器和到Internet的桥接器。星形网络是同时无缝连接有线和无线节点的理想选择。
这是实现无线网络的一种简单方法,但它有两个主要挑战。系统中心的集中器是单点故障。如果集线器发生故障,整个网络将不再存在,这将导致设备根本无法通信。此外,星型拓扑中的设备必须位于集线器的一定距离内。
为了增加沟通的灵活性和范围,我们需要更聪明的想法。
网状网
Mesh网络有两种类型,完整和部分。在全网状网络中,每个节点直接连接到每个节点,这对于灵活性非常有用,但不能增加通信范围。这些网络仅在诸如军事网络的应用中实现,其中100%冗余是必不可少的。
另一方面,部分网状网络的每个节点连接到一个或多个节点。与其他几个节点的连接增加了阻力,因为没有单点传输错误。同时,它还改善了通信范围,因为节点A可能不与节点C直接通信,但消息仍然可以通过节点B传输。
网状网络是物联网中最大的发展领域,理论上允许无限设备跨越无限距离连接。通过Mesh网络,智能灵活的住宅,智能企业和智能城市成为现实。
混合网络
如今,使用单个网络拓扑的示例越来越少。大多数网络是组合一种或多种不同拓扑的混合网络。
树形网络连接单个总线网络中的多个星形网络。当存在多组节点时(例如,在WAN网络中),通常使用此方法。在这种情况下,每个节点连接到路由器以形成星形网络,然后各个路由器相互连接以在它们之间创建总线连接。这也可以通过Snowflake网络完成,该网络将几个星形网络连接到单个中心节点,例如星之星。
互联网是一个混合终端网络,包括每种类型的许多独立网络,具有组合的总线,星形,环形和网状网络。标准化
增加Mesh网络采用的关键是标准化。鉴于参与Mesh领域的公司渴望从Mesh网络行业的需求中受益,通常有多种标准。虽然我们可以在市场上看到事实上的标准,但许多不同的标准将在这一市场中共存。
今天的智能家居可以拥有单源Mesh网络灯泡和其他供应商的加热控制网状网络,这些网络连接到常规星形网络,允许用户通过智能手机控制它们。显然,这种类型的方案效率低下,从长远来看不会使每个人受益。
该行业的主要目标是建立一个标准的Mesh网络,可以添加所有节点,无论是智能手机,笔记本电脑,灯泡还是传感器。要实现这一目标还有很长的路要走,但如果做到了,物联网就能发挥其真正的潜力。
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