网状网络拓扑：M2M 通信的利弊

如果您正进入 IoT 应用程序的初始设计阶段，您可能正在确定要使用哪种通信系统。当您尝试确定每个节点的成本、系统安装成本以及硬件和软件实施成本时，请记住，您使用的网络拓扑类型会影响所有这些因素。

网状拓扑（一种所有节点协作分发数据的网络）是您的选择之一。为了帮助您确定这是否是您应用的最佳选择，我们创建了一个网状拓扑的优缺点列表。

网状拓扑的优势

1.可扩展性

网状拓扑的优点之一是（理论上）您不需要向网络添加路由器，因为每个节点都可以充当路由器。如果您正在为办公楼的照明使用网状网络，并且想要在特定房间中添加一盏灯，您应该能够添加灯并使其自动连接到网络。不需要进行很多额外的管理，这使得网络具有可扩展性。

2.稳健性

网状网络拓扑的另一个好处是，如果其中一个节点出现故障，它不一定会导致整个网络瘫痪。如果其他节点可以完成网格，网络可以在坏节点周围自我修复。此外，如果您需要从网状系统中获得更多范围，您可以添加另一个节点，消息可以通过网状网络跳回到网关——这就是为什么有些人认为网状网络更强大的原因。

由于网格中的所有节点都在接收和转换信息，因此网格拓扑中存在一些冗余；但是，您也可以通过多余的带宽提高速度。如果一条路由碰巧很慢，网状网络可能会找到更好的路由并进行自我优化。

网状拓扑的缺点

1.复杂性

每个节点都需要发送消息以及充当路由器，这会导致每个节点的复杂性显着增加。假设您正在制造一个小型、低功耗的设备（例如房间占用传感器），并且您希望获得更好的系统范围。节点现在必须跟踪来自五个或 10 个“邻居”的消息，这会成倍增加节点必须处理的数据量，以便传递消息。因此，如果您只是为了扩大范围而在网格中添加额外的传感器，您自然会使系统变得更加复杂。

2.网络规划

正如我们之前提到的，网状网络通常被认为是高度可扩展的，向网络添加节点通常不是很复杂。但将网络作为一个整体进行规划是另一回事。假设您在建筑物的某个区域（我们将在下面讨论）延迟很短，并且您需要比当前打开速度更快的特定灯打开。对于网状网络，您需要添加一个仅的专用节点 转发消息。但这会使您的网络规划复杂化，因为您现在必须部署一台设备才能在合理的时间内正确路由您的消息。

3.延迟

如前所述，延迟（消息从节点到网关所需的时间）会影响您的网状网络规划。有趣的是，您可以通过使用具有更大带宽、内存和功率的更大规模系统的网状网络来改善一些延迟。但在较小的低功耗广域网 (LPWAN) 中，延迟成为一个问题，因为它没有处理消息的处理能力。因此，如果您有 WiFi 网格，则消息的翻译速度可能会比 ZigBee 网格快得多。这需要根据您将使用的协议和您的应用程序所需的延迟来考虑。

4.功耗

因为网格中的每个节点都必须充当端点和路由器，所以它必须消耗更多的电力才能运行。因此，如果您有电池供电的低功耗节点，如果没有大量网络规划，网格可能难以部署。

假设您的智能安全系统的门窗中有电池供电的节点。客户将控制面板放在地下室，但所有传感器都在一楼和二楼。因此，虽然二楼的窗户可能是低功率的，因为它只传输消息，一楼的传感器将不得不处理来自二楼门窗的消息。换句话说，您正在使网格中每个节点必须处理的数据量复杂化，因此某些节点上的电池可能会更快耗尽。

总结

撇开这些优点和缺点不谈，您确实需要查看您正在部署的应用程序，以确定哪种网络拓扑最适合您的项目。如果您正在制作一个具有 10-20 个节点的小型简单网络，用于室内照明等用途，网状网络可能适合您。如果您需要在更大的空间上使用相同数量的节点，则 2.4 GHz 频段（ZigBee 运行的地方）可能非常困难，您最终可能需要购买相当多的额外节点来适当地重复信号。权衡您的选择——如果您有任何问题，请随时向我们提问。