Topologie de réseau maillé :avantages et inconvénients de la communication M2M

Si vous vous dirigez vers la phase de conception initiale de votre application IoT, vous êtes probablement en train de déterminer quel système de communication vous allez utiliser. Lorsque vous essayez de déterminer votre coût par nœud, le coût d'installation du système et les coûts de mise en œuvre matérielle et logicielle, gardez à l'esprit que le type de topologie de réseau que vous utilisez aura un impact sur tous ces éléments.

Une topologie maillée, un type de réseau où tous vos nœuds distribuent des données de manière coopérative, est l'une de vos options. Pour vous aider à déterminer si c'est le meilleur choix pour votre application, nous avons créé une liste des avantages et des inconvénients d'une topologie maillée.

Avantages d'une topologie maillée

1. Évolutivité

L'un des avantages d'une topologie maillée est que (en théorie) vous n'avez pas besoin d'ajouter de routeurs au réseau, car chaque nœud peut agir comme un routeur. Si vous travaillez sur un réseau maillé pour l'éclairage de votre immeuble de bureaux et que vous souhaitez ajouter une lumière dans une pièce particulière, vous devriez pouvoir ajouter la lumière et la connecter automatiquement au réseau. Il n'y a pas beaucoup de gestion supplémentaire à faire, ce qui rend le réseau évolutif.

2. Robustesse

Un autre avantage d'une topologie de réseau maillé est que si l'un des nœuds tombe en panne, cela n'entraîne pas nécessairement la panne de l'ensemble du réseau. Le réseau peut se réparer autour d'un mauvais nœud si d'autres nœuds peuvent compléter le maillage. De plus, si vous avez besoin d'obtenir plus de portée d'un système maillé, vous pouvez ajouter un autre nœud et les messages peuvent traverser le maillage jusqu'à la passerelle. C'est pourquoi certains pensent que les réseaux maillés sont plus robustes.

Étant donné que tous les nœuds d'un maillage reçoivent et traduisent des informations, il existe une certaine redondance dans une topologie de maillage ; Cependant, vous pouvez également gagner en vitesse avec la bande passante excédentaire. Si un itinéraire est lent, un réseau maillé pourrait potentiellement trouver un meilleur itinéraire et s'optimiser.

Inconvénients d'une topologie maillée

1. Complexité

Chaque nœud doit à la fois envoyer des messages et agir en tant que routeur, ce qui augmente considérablement la complexité de chaque nœud. Supposons que vous fabriquiez un petit appareil à faible consommation, comme un capteur d'occupation de pièce, et que vous cherchiez à obtenir une meilleure portée de votre système. Les nœuds doivent désormais garder une trace des messages de cinq ou 10 de leurs « voisins », ce qui augmente de façon exponentielle la quantité de données que le nœud doit traiter pour transmettre un message. Ainsi, si vous ajoutez des capteurs supplémentaires au maillage juste pour profiter de la portée, vous rendez naturellement le système plus complexe.

2. Planification du réseau

Comme nous l'avons mentionné précédemment, les réseaux maillés sont souvent considérés comme hautement évolutifs et l'ajout d'un nœud au réseau n'est généralement pas très compliqué. Mais planifier le réseau dans son ensemble est une autre histoire. Disons que vous avez une faible latence dans une zone de votre bâtiment (dont nous parlerons ci-dessous) et que vous avez besoin d'une lumière particulière pour s'allumer plus rapidement qu'elle ne s'allume actuellement. Avec un réseau maillé, vous devez ajouter un nœud dédié qui uniquement transmet les messages. Mais cela complique la planification de votre réseau, car vous devez maintenant déployer un équipement juste pour que vos messages soient correctement acheminés dans un délai raisonnable.

3. Latence

Comme mentionné, la latence, c'est-à-dire le temps qu'il faut à un message pour passer d'un nœud à la passerelle, peut avoir un impact sur la planification de votre réseau maillé. Fait intéressant, vous pouvez améliorer une certaine latence en utilisant un réseau maillé avec un système à plus grande échelle avec plus de bande passante, de mémoire et de puissance. Mais la latence devient un problème dans les petits réseaux étendus à faible consommation (LPWAN) car ils n'ont pas la capacité de traitement pour gérer la messagerie. Ainsi, si vous avez un maillage WiFi, les messages seront probablement traduits beaucoup plus rapidement qu'un maillage ZigBee. C'est quelque chose à considérer en fonction du protocole que vous utiliserez et de la latence requise par votre application.

4. Consommation électrique

Étant donné que chaque nœud d'un maillage doit agir comme un point de terminaison et un routeur, il doit consommer plus d'énergie pour fonctionner. Ainsi, si vous avez des nœuds alimentés par batterie et à faible consommation, un maillage peut être difficile à déployer sans une grande planification du réseau.

Disons que vous avez des nœuds alimentés par batterie dans les fenêtres et les portes pour votre système de sécurité intelligent. Le client garde le panneau de contrôle au sous-sol, mais tous les capteurs sont au premier et au deuxième étage. Ainsi, alors qu'une fenêtre du deuxième étage peut être de faible puissance, car elle ne transmet que des messages, les capteurs du premier étage devront gérer les messages des fenêtres et des portes du deuxième étage. En d'autres termes, vous cumulez la quantité de données que chaque nœud doit gérer dans un maillage, et les batteries de certains nœuds risquent donc de mourir plus rapidement.

En résumé

Mis à part ces avantages et inconvénients, vous devez vraiment vous pencher sur l'application que vous déployez afin de déterminer quelle topologie de réseau est idéale pour votre projet. Si vous créez un petit réseau simple avec 10 à 20 nœuds pour quelque chose comme l'éclairage intérieur, un réseau maillé peut fonctionner pour vous. Si vous devez utiliser le même nombre de nœuds sur un espace beaucoup plus grand, une bande de fréquence de 2,4 GHz (c'est là que ZigBee fonctionne) peut être très difficile, et vous pouvez finir par acheter quelques nœuds supplémentaires pour répéter le signal de manière appropriée. Évaluez vos options et si vous avez des questions, n'hésitez pas à nous les poser.