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针对IOT应用设计的MESH网络选择

2023/10/30 爱搜客

随着5G+AIoT紧密结合,物联网行业的“春风”让人民生活变得更便利,多种智能设备在功能和实用性上,持续带给客户最好的智能化体验。IoT设备是智能家居行业发展的核心产品,通过技术不断更新,突破了传统的多种束缚,IoT产品在外观、功能和便捷程度上,改变了智能家居产业的发展趋势,迎合了消费者需求,解决了众多智能家居发展的痛点和难题。


IoT设备在研发过程中,Mesh网络是关键的组成部分。由于智能家居在安全、节能、舒适等方面优势明显,使得用户对智能设备的接受程度比过去更高,但用户也对智能产品提出了更高的要求,包含对智能产品的需求程度、功能多样化和售后服务等。IoT设备通过多年的研发后,在产业结构中扮演了举足轻重的角色。


在智能家居系统构成中,Mesh网络随着行业变化,在持续更新和优化,Zigbee协议、BLE Mesh、Wi-Fi Mesh、LoRa组网和基于IEEE 802.11等是智能家居发展很重要的协议。由于智能家居系统的节点数在不断增加,导致网络要做到负载平衡,需要合理创建路由和选择路由,Mesh网络的选择和搭建也要持续优化。本文将针对IoT应用设计的Mesh网络,分析不同协议下Mesh组网技术的优势和劣势,结合IoT Mesh系统解决方案企业案例,解读适合不同IoT场景中的Mesh网络,分析应用Mesh网络产品的创新趋势。


概念认知:从Wi-Fi Mesh到Matter

针对IOT应用设计的MESH网络选择


无线Mesh网络由路由器和客户端组成,通过互相连接、通信的路由器和终端组成的网状结构。简单来说,它使用最可靠的通信链路,实现从一个设备到另一个设备完成的信息传递过程。与传统无线网络相比,无线Mesh网络属于新型无线网络技术。Wi-Fi Mesh网络是一种基于多跳路由和对等网络的技术,最早在物联网领域内被广泛应用,但由于不同厂商的路由器不兼容,导致Wi-Fi Mesh产品无法得到大面积推广和应用。


BLE Mesh是IoT设备中较为重要的全球通用无线标准,作为一种低功耗无线网络技术,它是基于BLE的星形网状拓扑结构,每一个BLE设备都是节点,通过采用多对多的通信方式,让数据在节点之间进行传递,从而具备构建大范围网络覆盖的通信效能。比如瑞瀛物联BLE Mesh模组REX3T250,它为客户提供完整、高性能、低功耗和低成本的2.4GHz BLE系统,拥有出色的链路预算,最高可达110dBm,还具有丰富的存储资源,可运用在智能家居产品上,让企业智能家居成品在行业市场中提高竞争力。


Zigbee协议是一种低功耗、短时延、可容纳大量节点的无线网上协议,在IoT设备中得到了广泛应用,同时也具有广阔的使用前景。Zigbee协议主要有星形、树形、环形等组网方式,Mesh网络是Zigbee协议常采用的一种类型。瑞瀛物联是国内首批研究Zigbee协议的企业之一,在Zigbee技术上有着深厚的经验,是行业内知名的Zigbee产品解决方案提供商。其着重解决Zigbee技术模组成本高、稳定性、互操作性等问题,在Zigbee普及上,瑞瀛物联推出REXBEE Zigbee快速开发套件,可以提供一整套应用代码,适合应用市场各类主流Zigbee芯片,让Zigbee设备智能化变简单,让客户具备Zigbee研发能力,为推动国内智能家居Zigbee技术做出了重大贡献。


LoRa Mesh网络是物联网应用中的技术之一,它是一种单跳星形拓扑网络结构,是基于非授权频谱的广域网通信技术。Matter协议是一种基于IPv6的智能家居互联协议,实现兼容不同的物理介质和数据链路标准,对国内厂商来说,目前大多数公司还处于研究阶段。


利与弊:针对IoT设备应用侧重点不同

针对IOT应用设计的MESH网络选择


针对IoT设备应用的无线协议,各有利弊,使用场景和应用范围不同,侧重点也有区别。Wi-Fi Mesh网络在稳定性、高带宽和非视距传输等方面优势大,而且安装便捷度高,无需通过复杂网络布局即可实现通讯,但Wi-Fi Mesh网络缺点也明显,在通讯延迟、安全性和网络节点容量限制等问题上,让Wi-Fi Mesh网络无法在IoT设备中得到深度拓展。


BLE Mesh网络在IoT设备应用中,具有数据丢失率低、延迟低、低成本和安全性等优势,得到了厂家的反复验证,弊端在于BLE Mesh网络应用场景有限,在低功耗领域应用市场上开拓程度不深。


Zigbee协议的优势在于低速、低功耗、支持大量网上节点,可满足无线传感器的低能量、高容错性等要求,由于Zigbee协议无法直接连接到互联网,需要通过网关“中转”,这在一定方面上阻碍了Zigbee的推广。


LoRa Mesh网络在数字扩频、数字信号处理和长距离通讯技术等方面优势大,性能提升明显,但在安全性、抗干扰性和有效负载等方面劣势明显。Matter协议在特性和基本构想上,还需要经过研究和市场的佐证,但Matter协议可以让不同协议的智能家居设备互相通信,在概念和标准上的先进性,使其成为未来智能家居领域主流协议之一,市场前景广阔。瑞瀛物联Matter协议也在持续研究中,致力于为客户提供最好的网络服务。


适合不同IoT场景中的Mesh网络:性能、功耗、成本是关键指标

针对IOT应用设计的MESH网络选择


在行业市场中,由于无线技术和Mesh网络众多,如何选择契合智能家居发展的协议,成为多个厂商考量的方向。同时,选择适合不同IoT场景中使用的Mesh网络,对企业在产品的性能、可靠性、延迟性、成本和覆盖范围等方面有重大意义。在产品应用场景上,智能照明是IoT设备技术的先驱应用场景,后来,随着市场需求扩大,应用场景更丰富,B端和C端需求增强之后,Mesh网络在IoT中的地位变得更高。


随着物联网快速发展,平台、厂商和服务商在广阔的市场中如鱼得水,设备之间互联互通的趋势更加明显,也保持了高速增长。在AIoT场景下,IoT设备需要包括多场景、多繁杂化的需求,不仅要满足实时数据的处理要求,还需要有本地时延性需求,同时,在产品的安全性和便捷性上,对Mesh网络提出了更高的要求。瑞瀛物联通过多年的创新与努力,打造以Zigbee为核心的无线通信领域,拓展Bluetooth协议和技术,同时,瑞瀛物联利用自身Mesh网络优势,将Zigbee协议和BLE Mesh网络应用到IoT设备中,推出的全屋智能智能网关,它支持接入Zigbee、BLE Mesh、Wi-Fi Mesh等多个主流物联网协议,并实现产品间的互联互通。

由于IoT设备网络拓扑通常基于星形或树形构建,但随着物联网持续应用,愈发复杂的网络拓扑结构成为趋势,Mesh网络凭借多对多通信的优势,可以有效地将数据从通用源路由到通用目的地,极大地提升数据传输效率,成为行业市场内厂商重点发展的方向。针对市场中出现的多个Mesh网络,根据企业多年的适配经验,在综合考虑多种因素之后,适合不同IoT场景的Mesh网络主要包含BLE Mesh网络、Zigbee协议和未来具备广阔前景的Matter协议。

总之,性能、功耗、成本是IoT设备快速应用和普及的重要指标因素。

目前市场中存在各种不同的无线技术,不同的协议和网络技术基本上解决了设备连接需求,满足用户对智能化的要求。未来Mesh网络可实现随时伸缩,将广泛应用于多个智慧场景之中。同时,安全是Mesh网络一直重视的问题,在IoT设备中,需要构建安全标准,保证用户信息安全,同时加强安全防卫机制,让智能家居领域的“蛋糕”越做越大。

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