Topología de red en malla:ventajas y desventajas de la comunicación M2M

Si se dirige a la fase de diseño inicial de su aplicación de IoT, probablemente esté averiguando qué sistema de comunicación va a utilizar. Cuando intente determinar su costo por nodo, el costo de instalación del sistema y los costos de implementación de hardware y software, tenga en cuenta que el tipo de topología de red que utilice afectará a todas estas cosas.

Una topología de malla, un tipo de red en la que todos sus nodos distribuyen datos de forma cooperativa, es una de sus opciones. Para ayudarlo a determinar si esta es la mejor opción para su aplicación, hemos creado una lista de ventajas y desventajas de una topología de malla.

Ventajas de una topología de malla

1. Escalabilidad

Una de las ventajas de una topología de malla es que (en teoría) no es necesario agregar enrutadores a la red, ya que cada nodo puede actuar como un enrutador. Si está trabajando en una red de malla para la iluminación de su edificio de oficinas y desea agregar una luz en una habitación en particular, debería poder agregar la luz y hacer que se conecte automáticamente a la red. No es necesario realizar una gran cantidad de administración adicional, lo que hace que la red sea escalable.

2. Robustez

Otro beneficio de una topología de red en malla es que si uno de los nodos falla, no necesariamente hace que toda la red caiga. La red puede curarse a sí misma alrededor de un nodo defectuoso si otros nodos pueden completar la malla. Además, si necesita obtener más rango de un sistema de malla, puede agregar otro nodo y los mensajes pueden saltar a través de la malla de regreso a la puerta de enlace, por lo que algunos creen que las redes de malla son más robustas.

Debido a que todos los nodos de una malla reciben y traducen información, existe cierta redundancia en una topología de malla; sin embargo, también puede ganar velocidad con el exceso de ancho de banda. Si una ruta resulta ser lenta, una red en malla podría encontrar una mejor ruta y optimizarse.

Desventajas de una topología de malla

1. Complejidad

Cada nodo necesita tanto enviar mensajes como actuar como un enrutador, lo que hace que la complejidad de cada nodo aumente de manera bastante significativa. Supongamos que está fabricando un dispositivo pequeño y de bajo consumo, como un sensor de ocupación de habitaciones, y busca obtener un mejor alcance de su sistema. Los nodos ahora tienen que realizar un seguimiento de los mensajes de cinco o 10 de sus "vecinos", lo que aumenta exponencialmente la cantidad de datos con los que tiene que lidiar el nodo para transmitir un mensaje. Por lo tanto, si agrega sensores adicionales a la malla solo para beneficiar el rango, naturalmente está haciendo que el sistema sea más complejo.

2. Planificación de red

Como mencionamos anteriormente, las redes de malla a menudo se consideran altamente escalables y, por lo general, agregar un nodo a la red no es muy complicado. Pero planificar la red en su conjunto es una historia diferente. Supongamos que tiene poca latencia en un área de su edificio (que discutiremos a continuación) y necesita una luz particular para encenderse más rápido de lo que se enciende actualmente. Con una red de malla, necesitaría agregar un nodo dedicado que solo reenvía mensajes. Pero esto complica la planificación de su red, porque ahora tiene que implementar un equipo solo para que sus mensajes se enruten correctamente en un período de tiempo razonable.

3. Latencia

Como se mencionó, la latencia (el tiempo que tarda un mensaje en llegar desde un nodo a la puerta de enlace) puede afectar la planificación de su red de malla. Curiosamente, puede mejorar algo de latencia utilizando una red de malla con un sistema de mayor escala con más ancho de banda, memoria y potencia. Pero la latencia se convierte en un problema en las redes más pequeñas de área amplia y baja potencia (LPWAN) porque no tiene la capacidad de procesamiento para manejar la mensajería. Por lo tanto, si tiene una malla WiFi, es probable que los mensajes se traduzcan mucho más rápido que una malla ZigBee. Esto es algo a considerar según el protocolo que utilizará y la latencia que requiere su aplicación.

4. Consumo de energía

Debido a que cada nodo en una malla tiene que actuar como un punto final y un enrutador, tiene que consumir más energía para funcionar. Por lo tanto, si tiene nodos de bajo consumo que funcionan con baterías, una malla puede ser difícil de implementar sin mucha planificación de la red.

Supongamos que tiene nodos que funcionan con baterías en ventanas y puertas para su sistema de seguridad inteligente. El cliente mantiene el panel de control en el sótano, pero todos los sensores están en el primer y segundo piso. Entonces, si bien una ventana del segundo piso puede tener poca energía, porque solo transmite mensajes, los sensores en el primer piso tendrán que manejar los mensajes de las ventanas y puertas del segundo piso. En otras palabras, está acumulando la cantidad de datos que cada nodo tiene que manejar en una malla, por lo que es probable que las baterías de algunos nodos se agoten más rápido.

En resumen

Dejando a un lado estas ventajas y desventajas, realmente necesita mirar la aplicación que está implementando para determinar qué topología de red es ideal para su proyecto. Si está haciendo una red pequeña y simple con 10-20 nodos para algo como iluminación interior, una red de malla puede funcionar para usted. Si necesita usar la misma cantidad de nodos en un espacio mucho más grande, una banda de frecuencia de 2.4 GHz (que es donde opera ZigBee) puede ser muy difícil y puede terminar comprando bastantes nodos adicionales para repetir la señal de manera apropiada. Evalúe sus opciones y, si tiene alguna pregunta, no dude en consultarnos.