Mesh网络

由于WiFi的特点,基于WiFi的物联网的设备覆盖范围比较小,信号受限于路由器的范围,导致了原本很多的应用受到了局限。

本文介绍了VM101模块针对此问题的解决方案,基于UP2P协议的无线自组网功能,即Mesh网络。

方案特点:

1. 基于UP2P协议的扩展。

2. 设备之间形成一个虚拟局域网,内部设备可互通,也可以直接访问云端服务器。

3. 网络节点故障时自动重组。

4. 设备可一键配对加入组网。

5. 手机可以在任意节点扫描到所有设备。

6. 完全兼容之前所有应用,只需更新SDK和模块固件。

?

方案描述:

UP2P的优势:

由于UP2P设计为基于UDP的,完全对等的,自带寻址功能的协议,因此UP2P协议可以平滑过渡到Mesh功能,以至于无需改动此协议的任何内容。

Mesh的实现机制:

VM101配置为支持Mesh模式时,将会生成AP+STA网络结构,AP用来提供下级节点的接入点,STA接入上级节点。

Mesh不需要TCP/IP的路由,我们创建了一个专门针对UP2P协议的路由机制,来实现UP2P的路由功能。

Mesh网络是树形结构,从一个根节点出发,形成了树形结构的网络,离主干越远的节点的其物理距离越远。每一个VM101模块既是一个设备,也是一个中转节点。根节点具有外网连接,可以将Mesh网络中的数据发送至服务器,或者局域网内的其他设备。

不受限制的网络层级数量:

由于采用了自学习的寻址算法以及UP2P的64位设备ID,此Mesh网络不限制节点数量,理论上可以无限扩展网络大小。但由于VM101的内存有限,最佳网络节点数应在1024以下,超过最佳节点数时寻址表会轮换更新,导致寻址效率略下降。但协议本身并没有对节点数进行限制。

完全透明网络:

此Mesh网络工作时表现得如所有设备同在一个局域网一样。不同于子网的概念,设备扫描、配置、连接时,此Mesh网络中的设备都相当于直接连在根路由器上,所以于API层,应用层,用户均感受不到Mesh的存在。

Mesh中的设备可以直接与任何本地节点,服务器,远程节点,远程APP通信,通信方式不会有任何不同。

自动组网:

为方便Mesh设备快速加入网络,我们设计一个快速组网按键,通过两个设备进行按键配对,可以将新设备快速加入Mesh网络中。

网络自恢复:

当网络中的任何节点失效时,设备之间会自动进行重组网,跳过故障节点,自动选择最优的拓扑结构恢复Mesh网络。

手机直连:

Mesh网络的任意节点均可以设置为显示出一个AP信号,以供手机直连,意味这在此网络覆盖范围内,用户可以使用手机连接到包括本地和远程的任何UP2P设备,但不具备普通的上网功能。

?

此Mesh网络适用于室内外物联网组网,智能家居控制,大范围设备直连,与433M的协议相比,具有网络直连,无限扩展功能;与zigbee相比,无需专用转接盒,基于IP的协议,通用性强,开发更简单。