메시 네트워크 토폴로지:M2M 통신의 장단점

IoT 애플리케이션의 초기 설계 단계로 향하고 있다면 어떤 통신 시스템을 사용할지 파악하고 있을 것입니다. 노드당 비용, 시스템 설치 비용, 하드웨어 및 소프트웨어 구현 비용을 결정할 때 사용하는 네트워크 토폴로지 유형이 이 모든 것에 영향을 미친다는 점을 염두에 두십시오.

모든 노드가 협력하여 데이터를 배포하는 네트워킹 유형인 메시 토폴로지는 옵션 중 하나입니다. 이것이 귀하의 애플리케이션에 가장 적합한지 판단하는 데 도움이 되도록 메시 토폴로지의 장점과 단점 목록을 만들었습니다.

메시 토폴로지의 장점

1. 확장성

메시 토폴로지의 장점 중 하나는 (이론적으로) 각 노드가 라우터 역할을 할 수 있으므로 네트워크에 라우터를 추가할 필요가 없다는 것입니다. 사무실 건물의 조명을 위한 메시 네트워크에서 작업 중이고 특정 방에 조명을 추가하려는 경우 조명을 추가하고 네트워크에 자동으로 연결되도록 할 수 있어야 합니다. 필요한 추가 관리가 많지 않으므로 네트워크를 확장할 수 있습니다.

2. 견고성

메시 네트워크 토폴로지의 또 다른 이점은 노드 중 하나가 다운되더라도 반드시 전체 네트워크가 다운되는 것은 아니라는 점입니다. 네트워크는 다른 노드가 메시를 완료할 수 있는 경우 불량 노드 주변에서 스스로 치유할 수 있습니다. 또한 메시 시스템에서 더 많은 범위를 확보해야 하는 경우 다른 노드를 추가할 수 있으며 메시지는 메시를 통해 다시 게이트웨이로 이동할 수 있습니다. 이것이 일부 사람들이 메시 네트워크가 더 강력하다고 믿는 이유입니다.

메시의 모든 노드가 정보를 수신하고 번역하기 때문에 메시 토폴로지에 약간의 중복성이 있습니다. 그러나 초과 대역폭으로 속도를 높일 수도 있습니다. 한 경로가 느려지면 메시 네트워크가 잠재적으로 더 나은 경로를 찾아 스스로 최적화할 수 있습니다.

메시 토폴로지의 단점

1. 복잡성

각 노드는 메시지를 보내고 라우터 역할을 해야 하므로 각 노드의 복잡성이 상당히 높아집니다. 실내 점유 센서와 같은 소형 저전력 장치를 만들고 시스템에서 더 나은 범위를 찾고 있다고 가정해 보겠습니다. 노드는 이제 5개 또는 10개의 '이웃'에서 보낸 메시지를 추적해야 하므로 노드가 메시지를 전달하기 위해 처리해야 하는 데이터 양이 기하급수적으로 증가합니다. 따라서 범위를 활용하기 위해 메시에 추가 센서를 추가하면 자연스럽게 시스템이 더 복잡해집니다.

2. 네트워크 계획

이전에 언급했듯이 메시 네트워크는 확장성이 뛰어난 것으로 간주되는 경우가 많으며 일반적으로 네트워크에 노드를 추가하는 것은 그다지 복잡하지 않습니다. 그러나 네트워크를 전체적으로 계획하는 것은 다른 이야기입니다. 건물의 한 영역(아래에서 논의할 것임)의 지연 시간이 느리고 현재 켜져 있는 것보다 더 빨리 켜지려면 특정 조명이 필요하다고 가정해 보겠습니다. 메시 네트워크를 사용하면 만 전용 노드를 추가해야 합니다. 메시지를 전달합니다. 그러나 이제 합리적인 시간 내에 메시지를 적절하게 라우팅하기 위해 장비를 배치해야 하기 때문에 네트워크 계획이 복잡해집니다.

3. 지연 시간

언급한 바와 같이 대기 시간(노드에서 게이트웨이로 메시지를 가져오는 데 걸리는 시간)은 메시 네트워크 계획에 영향을 줄 수 있습니다. 흥미롭게도 더 많은 대역폭, 메모리 및 전력을 갖춘 더 큰 규모의 시스템과 함께 메시 네트워크를 사용하여 대기 시간을 개선할 수 있습니다. 그러나 대기 시간은 메시징을 처리할 처리 기능이 없기 때문에 더 작은 LPWAN(저전력 광역 네트워크)에서 문제가 됩니다. 따라서 WiFi 메시가 있는 경우 메시지는 ZigBee 메시보다 훨씬 빠르게 번역됩니다. 이는 사용할 프로토콜과 애플리케이션에 필요한 지연 시간에 따라 고려해야 할 사항입니다.

4. 전력 소비

메시의 각 노드는 끝점과 라우터 역할을 해야 하기 때문에 작동하려면 더 많은 전력을 소비해야 합니다. 따라서 배터리로 구동되는 저전력 노드가 있는 경우 많은 네트워크 계획 없이 메시를 배포하기 어려울 수 있습니다.

스마트 보안 시스템을 위해 창문과 문에 배터리로 구동되는 노드가 있다고 가정해 보겠습니다. 고객은 제어반을 지하에 두지만 모든 센서는 1층과 2층에 있습니다. 따라서 2층 창문은 메시지만 전송하기 때문에 전력이 낮을 수 있지만 1층에 있는 센서는 2층 창문과 문의 메시지를 처리해야 합니다. 즉, 각 노드가 메시에서 처리해야 하는 데이터의 양을 합성하고 있으므로 일부 노드의 배터리가 더 빨리 소모될 수 있습니다.

요약

이러한 장점과 단점은 제쳐두고, 어떤 네트워크 토폴로지가 프로젝트에 이상적인지 결정하기 위해 배포 중인 애플리케이션을 살펴봐야 합니다. 실내 조명과 같은 용도로 10-20개의 노드가 있는 작고 간단한 네트워크를 수행하는 경우 메시 네트워크가 적합할 수 있습니다. 훨씬 더 넓은 공간에서 같은 양의 노드를 사용해야 하는 경우 2.4GHz 주파수 대역(ZigBee가 작동하는 곳)은 매우 어려울 수 있으며 결국 신호를 적절하게 반복하기 위해 꽤 많은 추가 노드를 구입해야 할 수 있습니다. 선택 사항을 고려하고 질문이 있는 경우 언제든지 문의해 주십시오.