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  • 深度解讀丨針對IOT應用設計的MESH網絡選擇


    前言

    隨著5G+AIoT緊密結合,物聯網行業的“春風”讓人民生活變得更便利,多種智能設備在功能和實用性上,持續帶給客戶最好的智能化體驗。IoT設備是智能家居行業發展的核心產品,通過技術不斷更新,突破了傳統的多種束縛,IoT產品在外觀、功能和便捷程度上,改變了智能家居產業的發展趨勢,迎合了消費者需求,解決了眾多智能家居發展的痛點和難題。

    IoT設備在研發過程中,Mesh網絡是關鍵的組成部分。由于智能家居在安全、節能、舒適等方面優勢明顯,使得用戶對智能設備的接受程度比過去更高,但用戶也對智能產品提出了更高的要求,包含對智能產品的需求程度、功能多樣化和售后服務等。IoT設備通過多年的研發后,在產業結構中扮演了舉足輕重的角色。

    在智能家居系統構成中,Mesh網絡隨著行業變化,在持續更新和優化,Zigbee協議、BLE Mesh、Wi-Fi Mesh、LoRa組網和基于IEEE 802.11等是智能家居發展很重要的協議。由于智能家居系統的節點數在不斷增加,導致網絡要做到負載平衡,需要合理創建路由和選擇路由,Mesh網絡的選擇和搭建也要持續優化。本文將針對IoT應用設計的Mesh網絡,分析不同協議下Mesh組網技術的優勢和劣勢,結合IoT Mesh系統解決方案企業案例,解讀適合不同IoT場景中的Mesh網絡,分析應用Mesh網絡產品的創新趨勢。

    概念認知:從Wi-Fi Mesh到Matter

    無線Mesh網絡由路由器和客戶端組成,通過互相連接、通信的路由器和終端組成的網狀結構。簡單來說,它使用最可靠的通信鏈路,實現從一個設備到另一個設備完成的信息傳遞過程。與傳統無線網絡相比,無線Mesh網絡屬于新型無線網絡技術。Wi-Fi Mesh網絡是一種基于多跳路由和對等網絡的技術,最早在物聯網領域內被廣泛應用,但由于不同廠商的路由器不兼容,導致Wi-Fi Mesh產品無法得到大面積推廣和應用。

    BLE Mesh是IoT設備中較為重要的全球通用無線標準,作為一種低功耗無線網絡技術,它是基于BLE的星形網狀拓撲結構,每一個BLE設備都是節點,通過采用多對多的通信方式,讓數據在節點之間進行傳遞,從而具備構建大范圍網絡覆蓋的通信效能。比如瑞瀛物聯BLE Mesh模組REX3T250,它為客戶提供完整、高性能、低功耗和低成本的2.4GHz BLE系統,擁有出色的鏈路預算,最高可達110dBm,還具有豐富的存儲資源,可運用在智能家居產品上,讓企業智能家居成品在行業市場中提高競爭力。

    Zigbee協議是一種低功耗、短時延、可容納大量節點的無線網上協議,在IoT設備中得到了廣泛應用,同時也具有廣闊的使用前景。Zigbee協議主要有星形、樹形、環形等組網方式,Mesh網絡是Zigbee協議常采用的一種類型。瑞瀛物聯是國內首批研究Zigbee協議的企業之一,在Zigbee技術上有著深厚的經驗,是行業內知名的Zigbee產品解決方案提供商。其著重解決Zigbee技術模組成本高、穩定性、互操作性等問題,在Zigbee普及上,瑞瀛物聯推出REXBEE Zigbee快速開發套件,可以提供一整套應用代碼,適合應用市場各類主流Zigbee芯片,讓Zigbee設備智能化變簡單,讓客戶具備Zigbee研發能力,為推動國內智能家居Zigbee技術做出了重大貢獻。

    LoRa Mesh網絡是物聯網應用中的技術之一,它是一種單跳星形拓撲網絡結構,是基于非授權頻譜的廣域網通信技術。Matter協議是一種基于IPv6 的智能家居互聯協議,實現兼容不同的物理介質和數據鏈路標準,對國內廠商來說,目前大多數公司還處于研究階段。

    利與弊:針對IoT設備應用側重點不同

    針對IoT設備應用的無線協議,各有利弊,使用場景和應用范圍不同,側重點也有區別。Wi-Fi Mesh網絡在穩定性、高帶寬和非視距傳輸等方面優勢大,而且安裝便捷度高,無需通過復雜網絡布局即可實現通訊,但Wi-Fi Mesh網絡缺點也明顯,在通訊延遲、安全性和網絡節點容量限制等問題上,讓Wi-Fi Mesh網絡無法在IoT設備中得到深度拓展。

    BLE Mesh網絡在IoT設備應用中,具有數據丟失率低、延遲低、低成本和安全性等優勢,得到了廠家的反復驗證,弊端在于BLE Mesh網絡應用場景有限,在低功耗領域應用市場上開拓程度不深。

    Zigbee協議的優勢在于低速、低功耗、支持大量網上節點,可滿足無線傳感器的低能量、高容錯性等要求,由于Zigbee協議無法直接連接到互聯網,需要通過網關“中轉”,這在一定方面上阻礙了Zigbee的推廣。

    LoRa Mesh網絡在數字擴頻、數字信號處理和長距離通訊技術等方面優勢大,性能提升明顯,但在安全性、抗干擾性和有效負載等方面劣勢明顯。Matter協議在特性和基本構想上,還需要經過研究和市場的佐證,但Matter協議可以讓不同協議的智能家居設備互相通信,在概念和標準上的先進性,使其成為未來智能家居領域主流協議之一,市場前景廣闊。瑞瀛物聯Matter協議也在持續研究中,致力于為客戶提供最好的網絡服務。

    適合不同IoT場景中的Mesh網絡:性能、功耗、成本是關鍵指標

    在行業市場中,由于無線技術和Mesh網絡眾多,如何選擇契合智能家居發展的協議,成為多個廠商考量的方向。同時,選擇適合不同IoT場景中使用的Mesh網絡,對企業在產品的性能、可靠性、延遲性、成本和覆蓋范圍等方面有重大意義。在產品應用場景上,智能照明是IoT設備技術的先驅應用場景,后來,隨著市場需求擴大,應用場景更豐富,B端和C端需求增強之后,Mesh網絡在IoT中的地位變得更高。

    隨著物聯網快速發展,平臺、廠商和服務商在廣闊的市場中如魚得水,設備之間互聯互通的趨勢更加明顯,也保持了高速增長。在AIoT場景下,IoT設備需要包括多場景、多繁雜化的需求,不僅要滿足實時數據的處理要求,還需要有本地時延性需求,同時,在產品的安全性和便捷性上,對Mesh網絡提出了更高的要求。瑞瀛物聯通過多年的創新與努力,打造以Zigbee為核心的無線通信領域,拓展Bluetooth協議和技術,同時,瑞瀛物聯利用自身Mesh網絡優勢,將Zigbee協議和BLE Mesh網絡應用到IoT設備中,推出的全屋智能智能網關,它支持接入Zigbee、BLE Mesh、Wi-Fi Mesh等多個主流物聯網協議,并實現產品間的互聯互通。

    由于IoT設備網絡拓撲通常基于星形或樹形構建,但隨著物聯網持續應用,愈發復雜的網絡拓撲結構成為趨勢,Mesh網絡憑借多對多通信的優勢,可以有效地將數據從通用源路由到通用目的地,極大地提升數據傳輸效率,成為行業市場內廠商重點發展的方向。針對市場中出現的多個Mesh網絡,根據企業多年的適配經驗,在綜合考慮多種因素之后,適合不同IoT場景的Mesh網絡主要包含BLE Mesh網絡、Zigbee協議和未來具備廣闊前景的Matter協議。

    總之,性能、功耗、成本是IoT設備快速應用和普及的重要指標因素。

    產品創新趨勢:高性能、低功耗和低成本

    隨著物聯網市場逐步擴大,企業之間的合作力度增強,基于BLE Mesh網絡、Zigbee協議和其它網絡協議的產品投入到市場中,一些高性能、低功耗和低成本的模組得到了市場用戶的認可,這些產品可互操作和可擴展性強,產品內部提供了一個靈活的中間層,從而解決了用戶諸多痛點,通過自主創新的方式,用創新型的產品助推行業市場發展。瑞瀛物聯積極抓住行業發展趨勢,創新產品,推出的REX3TP Zigbee/藍牙雙無線模塊,它是一款可以提供完整、高性能、低功耗和低成本的無線通信系統,符合 IEEE802.15.4規范和Zigbee 3.0標準,在智能家居、樓宇與自動化監控和可穿戴設備上具備廣闊的應用前景。

    產品是智能家居發展的核心,由于行業市場的競爭力逐年提高,如何提升產品的綜合創新力?如何更好地提供服務給客戶?在Mesh網絡產品的構建中,需要企業用實力說話。瑞瀛物聯秉著IoT Mesh系統解決方案專家的初心,持續賦能產品,通過構建系統體系化方式,搭載物聯網互聯新生態,利用瑞瀛物聯核芯技術,讓智能家居單品走出孤島,構建智慧家庭智能生態鏈體系。

    總 結

    目前市場中存在各種不同的無線技術,不同的協議和網絡技術基本上解決了設備連接需求,滿足用戶對智能化的要求。未來Mesh網絡可實現隨時伸縮,將廣泛應用于多個智慧場景之中。同時,安全是Mesh網絡一直重視的問題,在IoT設備中,需要構建安全標準,保證用戶信息安全,同時加強安全防衛機制,讓智能家居領域的“蛋糕”越做越大。

    來源:數智網

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