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Estado del producto y tendencias de las redes ad hoc MESH

Número Navegar:0     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2020-02-07      Origen:motorizado

1. Introducción de la red ad hoc MESH y sus principales tecnologías.


La red ad hoc MESH es un nuevo tipo de red inalámbrica que es completamente diferente de las redes inalámbricas tradicionales. Es una tecnología que establece dinámicamente nuevos enlaces para conectarse con otros nodos. Tiene las ventajas de una red autoorganizada, auto reparadora, cascada múltiple y autogestión de nodos.


Topología de red ad hoc MESH


En la actualidad, la red ad hoc MESH de la industria utiliza principalmente las siguientes tecnologías:


1) Según la banda de frecuencia de la red, Mesh se divide en redes de múltiples canales y múltiples frecuencias y redes de una sola frecuencia. Las redes de frecuencia única utilizan una frecuencia única para transmisión y recepción, reduciendo la capacidad de ancho de banda a la mitad. En redes de múltiples frecuencias y canales múltiples, el dispositivo utiliza múltiples frecuencias ortogonales para diferentes enlaces, lo que puede aumentar el rendimiento del sistema.


2) En términos de tecnología de radiofrecuencia, para mejorar la velocidad de transmisión y el rendimiento, tecnologías como OFDM, MIMO y antenas inteligentes se han utilizado ampliamente en los últimos años.


3) En términos de programación de recursos, generalmente se divide en modo CSMA / CA y modo TDMA. CSMA / CA utiliza un modo de competencia de recursos, pero cuando hay muchos nodos y saltos, y la carga de la red es alta, la utilización efectiva de los recursos es baja. El modo TDMA es un mecanismo de programación basado en la asignación de tiempo. Cuando la carga de la red es pesada, la eficiencia es mayor.


4) En términos de algoritmos de enrutamiento de red, a diferencia de los protocolos de enrutamiento RIP y OSPF utilizados por el enrutamiento fijo, los algoritmos de enrutamiento inalámbrico Mesh comunes incluyen DSDV, DSR, AODV, etc.


2. Productos inalámbricos basados ​​en la red ad hoc MESH


En los primeros días, los productos MESH de banda ancha utilizaban ampliamente la tecnología Wi-FiMESH basada en CSMA / CA. El diseño modular de múltiples frecuencias puede proporcionar soluciones de acceso inalámbrico de alta capacidad y bajo costo en la banda ISM. Los productos Wi-Fi MESH son ampliamente utilizados en la construcción de \"Ciudades de Banda Ancha Inalámbrica \" en países de Europa y América, y los operadores domésticos, escuelas, empresas, fábricas, etc. también son ampliamente utilizados. Durante este período, apareció una gran cantidad de fabricantes de Wi-FiMESH como SkyPilot y Azalea. Sin embargo, después de la comercialización de 3G / 4G, el mercado de acceso inalámbrico de banda ancha se ha reducido drásticamente, y muchos fabricantes han cerrado.


Diagrama modular de frecuencia múltiple Wi-Fi MESH


Wi-Fi MESH no es adecuado para comunicaciones de emergencia y otras industrias debido a problemas tales como bandas de frecuencia, ancho de banda y estabilidad. Los productos MESH que usan el mismo método TDMA de frecuencia se han convertido en puntos calientes en la industria. Este tipo de producto generalmente adopta la arquitectura de chip FPGA + ADC, que puede diseñar de manera flexible el protocolo de comunicación inalámbrica subyacente de acuerdo con las características del canal del escenario de la aplicación, y utiliza ampliamente OFDM, MIMO y otras tecnologías. Los productos que usan esta solución tienen costos más altos, mayor consumo de energía y ciclos de desarrollo de productos más largos. Hay muchas compañías que adoptan esta solución en el mercado.


Esquema MESH basado en FPGA


Además, existe una solución MESH que utiliza tecnologías relacionadas con LTE, que integra completamente la tecnología de capa física LTE y diseña especialmente su estructura de trama. Se pueden aplicar diferentes métodos de codificación y modulación para adaptarse a diferentes cambios de canal para obtener la máxima eficiencia de transmisión. LTE es una tecnología muy completa y madura, y se puede garantizar su fiabilidad y estabilidad. Sin embargo, este tipo de solución tiene altos umbrales de desarrollo, grandes inversiones y menos compañías que pueden hacer investigación y desarrollo subyacentes. En la actualidad, Chenxin Technology Co., Ltd., una subsidiaria de China Xinke Group, ha desarrollado una solución MESH basada en el protocolo LTE en su chip SDR CX1860. Adopta un protocolo de comunicación inalámbrica privado con alta seguridad y fiabilidad, y es compatible con el mecanismo de QoS para garantizar la calidad de los servicios de transmisión inalámbrica. El algoritmo considera completamente el entorno del canal de múltiples rutas y optimiza el diseño. También puede lograr una transmisión de alto rendimiento a larga distancia con el uso de una antena omnidireccional, hasta 150 km. La solución tiene la flexibilidad de la solución FPGA y el grado de integración. También tiene ventajas en el consumo de energía, lo cual es conveniente para desarrollar productos terminales miniaturizados. Los fabricantes relacionados pueden desarrollar rápidamente sus propios productos MESH basados ​​en esta solución.


Diagrama esquemático de MESH de un solo chip basado en LTE


3. Aplicación de la red ad hoc MESH


La red de autoorganización MESH se ha utilizado en la policía armada, protección contra incendios, emergencia de defensa aérea civil, emergencia de tres defensas, conservación de agua y prevención de inundaciones, inspección de energía, rescate de energía, \"Proyecto Xueliang \", rescate ferroviario, aplicación de la ley marítima , inspección de vigilancia marítima, control de fronteras aduaneras, monitoreo de terminales, prevención de incendios forestales, antirrobo de campos petroleros, reconocimiento militar, transmisión de televisión y otros campos. Proporcione transmisión móvil en tiempo real de imágenes, voz y datos de alta calidad en una variedad de entornos complejos como ciudades, mares y montañas.


En los últimos años, la mayoría de los proyectos del\"Proyecto Xueliang\" se han concentrado en las ciudades, y el trabajo que se realiza en los condados, municipios y ciudades sigue siendo débil. Una de las razones de la lenta implementación del \"Proyecto Xueliang \" en las áreas del condado y del municipio es que la infraestructura en algunas áreas rurales es relativamente débil y no existe un recurso de red de fibra óptica que cumpla con los requisitos. Al mismo tiempo, la topografía y otras razones han hecho que la construcción del cableado sea difícil y costosa. En zonas rurales, montañosas, de pastizales y otras áreas escasamente pobladas, el uso de la tecnología inalámbrica de videovigilancia MESH en el proyecto de construcción \"Proyecto Xueliang \" tiene las siguientes ventajas:


1) En comparación con la transmisión por cable, la transmisión inalámbrica puede ahorrar el costo de los cables de fibra óptica, y es rápida y conveniente de implementar, fácil de mantener y ahorra costos de mano de obra en la construcción;


2) No hay conexión aleatoria de cables ópticos; no afecta las líneas existentes y reduce los conflictos con otros departamentos de línea;


3) En comparación con los puentes inalámbricos, la función de salto múltiple MESH permite la transmisión a larga distancia sin línea de visión. Puede resolver el problema de que los postes utilizados en el\"Proyecto Xueliang\" generalmente tienen solo unos pocos metros de altura, y generalmente hay árboles, edificios, montañas, etc. entre dispositivos inalámbricos, lo que impide la transmisión.


4) En comparación con el puente Wi-Fi al aumentar la potencia de transmisión y usar antenas direccionales, LTE MESH puede lograr una mayor sensibilidad de recepción y usar antenas omnidireccionales para la transmisión a larga distancia, lo que puede evitar la instalación complicada de antenas direccionales y requiere la guía de Personal técnico. Propenso a problemas como sesgo.


4. Tendencias de desarrollo futuro de las redes ad hoc MESH


La miniaturización y la portabilidad de los equipos son una de las tendencias de desarrollo futuro de los productos MESH. Con la premisa de considerar completamente los escenarios de aplicación y garantizar el rendimiento funcional necesario, investigue sobre tecnología liviana e inteligente para cumplir con los requisitos del transporte de una sola persona y el transporte aéreo no tripulado.


En el campo de las comunicaciones de emergencia, la tecnología de red ad hoc Mesh también se usa ampliamente. La integración de Mesh con otras comunicaciones de redes privadas, comunicaciones satelitales y otros sistemas también es el foco del desarrollo futuro.


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