不太远的桥梁:连接物联网设备

2022年12月2日

关键的外卖

主要的拓扑用于物联网的设计。
讨论的重要性(de)集中化网络。
返回结果比较基本的物联网拓扑。

连接物联网设备的历史可以追溯到一个著名的数学问题。

的哥尼斯堡七桥的是一个基本的数学问题,证明没有解决方案的强大的伦纳德·欧拉。问题问可以跨越这些7桥梁顺序在一个走在城市及其附加岛屿。欧拉当时不知道,他是为图论奠定了基础,一门学科的数学,后来导致拓扑结构的研究。

令人惊讶的是,连接物联网设备的方法严重依赖数学最初开发近400年前。这些知识可以补充发展电子产品和技术来帮助阐明网络可用的最佳布局取决于性能指标需要最小化或最大化。首先,介绍了一些最常见的拓扑理解背后的原因不同的网络配置。

连接物联网设备吗?从网络拓扑结构

物联网系统可以减少到三层:互补优势传感、网关、数据系统。这三个系统中的分组执行特定的功能,但是物联网设计可以查看更多的抽象节点和链接的集合。想象一组木棍和面料流行的儿童玩具:节点代表感兴趣的点或连接点,而用于直接连接相邻节点的链接在一起。这两个构建块是用于构建各种不同的网络拓扑。建立的拓扑代表不同的网络配置提取最佳性能最有效的方法:

点对点,最简单的网络,组成的两个节点之间的联系。两个thing-network不大可能看到很多使用在一个物联网设置由于沟通的范围有限,但动态点对点设计(允许切换目标节点)在某些情况下可以提供解决方案。总体而言,点对点模式严重制约了物联网,通常倾向于广播信息,而不是单一的单向或双向连接。
公共汽车,非常熟悉布局设计师、总线拓扑使用中央输电线路连接的所有节点。这样可以确保消息传播网络中的所有节点(除非中断),但两个主要限制网络的物理连接网络(减少范围和可伸缩性)和缺乏冗余在电缆故障的情况下。
菊花链- - - - - -所有节点连接在系列,可以采取两种形式。第一,线性的,有用的由于方向性:在最坏的情况,信号通过整个网络的长度如果从端点到端点。更有价值的实现是环变体,在端点连接到另一个。这不仅降低了整个网络一半的旅行时间最长的是什么直线行走,但网络的可靠性提高作为一个单独的两个节点之间的干扰,有效地返回一个线性链的网络。
明星,恒星外围所有节点拓扑关系到中央节点,它充当联系进行交流沟通的!因为每个额外的边缘节点只增加了一个连接,网络是高度可伸缩的明星,和外围国家之间缺乏直接的路径控制节点是一个安全特性。缺点是,高负荷中心的经验丰富的网络可能导致交通拥堵。
网-一个完整的网状网络关系每个节点到其他节点;网络中任意两个点之间的沟通能跳的最快路径控制。这个饱和网络的优点是中断任何一个链接可以通过节点之间迂回的路径控制,克服网络风格高度可靠。然而,这对于大型网络拓扑变得高度紧张,做一次真正的网状笨拙的节点数量达到一个可观的。此外,网格需要密集分布在相对较短的距离保持节点之间的信号强度,但这是弥补了低功耗和迅速在网络传播数据的能力。网的部分变化有助于规避的一些缺点全网状布局,关注连接关键节点或绕过长走在一个类似的恒星布局设置。

拓扑还可以杂化相结合的基本布局两种风格。这些包括树(个人明星网络连接由一个中央总线),star-rings(单个恒星的中央节点之间形成环形网络),和线性为计算机的星星。这些还可以包括self-hybridized网络分布式总线(公交巴士)或一个明星的明星。有均匀分布的方法强调连接节点,如网格布局,菊花链的超集,可以进一步推广到更高的维度。在尺寸大于1,网络不需要饱和与连接节点在每一个十字路口;换句话说,每个节点至少有两个相邻的邻居,邻居之间步行距离虽然是可变的。

集中的成本价值分析

拓扑还可以评估基于集中化的程度,或分散,包含在。极端的结束,一个完整的网状网络代表一个完全分散的网络,而星形网络显示完整的集中化。大多数网络的集中存在于这两种情况之间的光谱。

反补贴的力量引导连接包括网络冗余和可伸缩性。星形网络代表零冗余:损害或中断信号节点之间的隔离,特定的路径。更令人担忧的是,网络的中心代表一个单一故障点;高度集成节点相对于邻国代表连接的效率,但责任冗余。另一方面,在完全分散的网络节点之间的连接数,平方增长,很快就变得笨拙,甚至在中等大小的物联网网络。系统设计者需要平衡连接的鲁棒性和约束。

拓扑结构	相关的	优点	缺点	集中
点对点	N /一个	简单的直接	有限的物联网应用	N /一个
公共汽车	树分布式	广播给所有节点	单点故障	高
菊花链	环线性网格	良好的冗余(环) 改进的路径控制(环)	增加步行路径(线性) 可靠性(线性)	低
明星	树 Star-ring	最小化冗余成本效率	单点故障高带宽在中央节点	最大
网	完整的部分	为提高可靠性高冗余	成本范围设计的复杂性	最小(全) 低(部分)