有線mesh無(wú)線mesh哪個(gè)好？

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心就是使網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備能都互通互聯(lián)，這就意味著要解決兩個(gè)問(wèn)題：1. 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間如何通信2. 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間怎么建立鏈路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很大的不同。有線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)跟節(jié)點(diǎn)之間連接的電纜有直接關(guān)系，如果所有的節(jié)點(diǎn)被連接成一個(gè)環(huán)，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渚褪窍鄬?duì)穩(wěn)定的環(huán)形結(jié)構(gòu)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則會(huì)復(fù)雜很多，因?yàn)樗械墓?jié)點(diǎn)共享同一無(wú)線資源，由于無(wú)線信號(hào)的碰撞以及節(jié)點(diǎn)物理位置的相對(duì)變化都會(huì)使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化，很難用模型去描述。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕?lèi)型有星型、總線型和環(huán)型三種，如下圖所示： 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)僅與自己相鄰的節(jié)點(diǎn)相連。數(shù)據(jù)報(bào)文可以按照順時(shí)針或者逆時(shí)針的方式在在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行傳遞。當(dāng)收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文，節(jié)點(diǎn)首先會(huì)判斷是否是發(fā)給自己的，如果是則接收否則將該報(bào)文傳遞給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型通常是用電纜連接的有線網(wǎng)絡(luò)，也可以被想象成特殊的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的距離都很遠(yuǎn)以至于每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能跟相鄰的節(jié)點(diǎn)才能直接通信。 總線型網(wǎng)絡(luò)，所有的節(jié)點(diǎn)都共享、搶占同一個(gè)通信介質(zhì)。典型的是采用 CSMA 類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)。由于使用同一個(gè)傳輸介質(zhì)，碰撞和重傳隨著網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷的增加而增加。對(duì)于有線的情況，這樣網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)是通過(guò)以太網(wǎng)集線器相連的計(jì)算機(jī)組成的局域網(wǎng)。對(duì)于無(wú)線的情況，就會(huì)變得復(fù)雜很多，因?yàn)闊o(wú)線信道其實(shí)就是一個(gè)共享的通信介質(zhì)。盡管無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的路由可以按照星型、環(huán)型或者其他的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，但本質(zhì)上來(lái)說(shuō)往往是總線型的網(wǎng)絡(luò)。因此在本文中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是總線型。 星型網(wǎng)絡(luò)，所有的節(jié)點(diǎn)都與一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。中心節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)。星型網(wǎng)絡(luò)的在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用十分廣泛。對(duì)于有線的情況如以太網(wǎng)交換機(jī)連接的局域網(wǎng)，交換機(jī)就是中心節(jié)點(diǎn)。對(duì)于無(wú)線的情況如 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，AP 就是中心節(jié)點(diǎn)，所有的數(shù)據(jù)報(bào)文都通過(guò) AP 進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)。但是所有的 Wi-Fi 設(shè)備與 AP 通信必須搶占同一個(gè)無(wú)線資源，用的卻是總線型網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議 CSMA。 Mesh 網(wǎng)絡(luò)，增加了節(jié)點(diǎn)間的互連性，節(jié)點(diǎn)之間連接路徑很多，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同于之前的定義的三種情況。對(duì)于全連接的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)，每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)都能直接相連。對(duì)于部分 Mesh 網(wǎng)絡(luò)，一些節(jié)點(diǎn)與其它所有的節(jié)點(diǎn)相連，但是另外一些節(jié)點(diǎn)可能只和部分節(jié)點(diǎn)相連。下圖是全連接Mesh 網(wǎng)絡(luò)的示意圖，圖中一共有 5 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能與其它節(jié)點(diǎn)直接相連。 全連接的網(wǎng)絡(luò)往往很難實(shí)現(xiàn)，除非網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模非常小。全連接的網(wǎng)絡(luò)隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加很快變得非常復(fù)雜。對(duì)于有線方式的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)，由于節(jié)點(diǎn)之間的連接電纜的數(shù)目非常多而復(fù)雜，因此幾乎沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。實(shí)際中，一個(gè) Mesh 網(wǎng)絡(luò)中只有部分節(jié)點(diǎn)具有路由的功能，其它的節(jié)點(diǎn)作為終端不具備路由的能力。下圖給出了三種不同的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例，綠色的節(jié)點(diǎn)是終端，黃色的節(jié)點(diǎn)是路由器，紫色的節(jié)點(diǎn)是協(xié)調(diào)器用來(lái)將節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)或者移除網(wǎng)絡(luò)。星型結(jié)構(gòu)的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)僅有一個(gè)路由器和多個(gè)終端組成。分類(lèi)樹(shù) Mesh 網(wǎng)絡(luò)中由多個(gè)能夠相互連接的路由器和掛接在每個(gè)路由器下的終端組成。Peer-to-Peer Mesh 網(wǎng)絡(luò)是完全對(duì)等的網(wǎng)絡(luò)，所有的節(jié)點(diǎn)都有路由和終端的功能。有線網(wǎng)絡(luò)幾乎完全不可能是 Mesh 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌鵁o(wú)線網(wǎng)絡(luò)則很可能是 Mesh 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｏ鄬?duì)于有線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)重要不同點(diǎn)： 由于無(wú)線信號(hào)的傳播性質(zhì)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)把節(jié)點(diǎn)之間的多連接變成現(xiàn)實(shí)。而在有線網(wǎng)絡(luò)里由于成本太高或者不容易布線等因素，把網(wǎng)絡(luò)中每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)都用電纜相連幾乎是不可能的。 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路往往受到噪聲、干擾的影響，相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線鏈路具有不可預(yù)知性和不確定性 正是因?yàn)闊o(wú)線信道給了我們更多的自由度以及無(wú)線鏈路的不確定性才導(dǎo)致需要一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、連接鏈路眾多的無(wú)線網(wǎng)絡(luò) – Mesh 網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線 Mesh 網(wǎng)絡(luò)需要解決的一些難題：無(wú)線鏈路的訪問(wèn) – 既然所有的節(jié)點(diǎn)都共享同一無(wú)線鏈路資源，對(duì)鏈路的監(jiān)聽(tīng)比發(fā)送更重要。如果有兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)在發(fā)送就會(huì)產(chǎn)生報(bào)文碰撞，導(dǎo)致沒(méi)有節(jié)點(diǎn)都能正確接收。因此，無(wú)線 Mesh 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的鏈路層必須有很好的碰撞避免機(jī)制。路由的發(fā)現(xiàn) – 由于無(wú)線環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湓诓煌５淖兓虼诉x擇無(wú)線 Mesh 網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的路徑變得非常困難。通常的做法有兩個(gè)：提前選擇好整條路徑；或者每前進(jìn)一步都重新選擇下一步的路由。通常是這兩個(gè)做法相結(jié)合，首先是每一步都選擇路由，在整條路徑建立完畢，就可以按照建立好的路徑進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化 – 在無(wú)線特別是移動(dòng)的環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線鏈路可能不斷的消失或者重新出現(xiàn)。無(wú)線 Mesh 網(wǎng)絡(luò)需要大量的路由的維護(hù)工作。低功耗 – 由于采用無(wú)線的方式，節(jié)點(diǎn)往往沒(méi)有電源線，只能采用電池供電，因此需要有效的措施降低功耗。通常采用的電源管理的方法是在節(jié)點(diǎn)不工作的時(shí)候進(jìn)入睡眠或者待機(jī)狀態(tài)。這個(gè)方式聽(tīng)起來(lái)很好，但是節(jié)點(diǎn)在睡眠的時(shí)候無(wú)法接收也無(wú)法發(fā)送，需要解決節(jié)點(diǎn)睡醒的時(shí)間同步等問(wèn)題 比較準(zhǔn)則我們從可靠性、可裁剪性、吞吐量、功耗、安全性、以及成本去比較目前業(yè)內(nèi)幾種不同的Mesh 網(wǎng)絡(luò)的綜合性能。可靠性 – 報(bào)文能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的概率。如果，所有的報(bào)文都能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，則是非常可靠的網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)時(shí)性的要求不苛刻的情況下，報(bào)文能否到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)可以作為可靠性的度量依據(jù)。下面列出了評(píng)估無(wú)線 mesh 網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)因素：頻率靈活度 – 對(duì)網(wǎng)絡(luò)周?chē)鷿撛诘念l率干擾的檢測(cè)和避免的能力。 報(bào)文丟失 – 報(bào)文在節(jié)點(diǎn)之間向前傳遞的過(guò)程中是否會(huì)有丟失的可能。網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)重建路由選擇別的路徑的方式去盡可能的避免報(bào)文的丟失，并且能夠丟棄通過(guò)不同路徑接收到的重復(fù)報(bào)文。自愈性 – 用來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的位置變化和無(wú)線信道的不穩(wěn)定因素去動(dòng)態(tài)改變路由的能力，在路由變化同時(shí)能夠防止報(bào)文的丟失。節(jié)點(diǎn)故障 – 網(wǎng)絡(luò)中的一些節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成怎么樣的影響，怎樣去恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的功能。 功耗 – 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)會(huì)經(jīng)常被客戶(hù)問(wèn)到的一個(gè)問(wèn)題就是用設(shè)備用電池供電能夠工作多久？設(shè)備的功耗越低，系統(tǒng)的維護(hù)成本也就越低。Mesh 網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備類(lèi)型可能有三種：終端、路由器和協(xié)調(diào)器，設(shè)備的類(lèi)型不同對(duì)功耗的要求也有所不同。一般來(lái)說(shuō)會(huì)要求終端設(shè)備有最低的低功耗，這是因?yàn)檫@些設(shè)備最有可能遠(yuǎn)離市電。其次是路由器，對(duì)于采用電池供電或者能休眠的路由器來(lái)說(shuō)會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牟淮_定性。對(duì)功耗要求最低的是協(xié)調(diào)器，這些設(shè)備通常采用固定電源而不是電池供電。對(duì)于能休眠的節(jié)點(diǎn)需要計(jì)算平均功耗，需要關(guān)注醒來(lái)的頻率和醒來(lái)的時(shí)間，以及射頻發(fā)射的時(shí)間和接受的時(shí)間。因?yàn)椋O(shè)備在射頻發(fā)射時(shí)往往消耗的功耗最大，因此有效降低射頻發(fā)射時(shí)間至關(guān)重要。 可裁剪性 – 能有效支持多大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。幾乎業(yè)內(nèi)流行的 mesh 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都支持上萬(wàn)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，也有例外如 Z-Wave 僅支持 232 個(gè)節(jié)點(diǎn)。但實(shí)際應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模要小的多，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的規(guī)模跟實(shí)際應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性有很大的關(guān)系。如果一張 mesh 網(wǎng)絡(luò)不會(huì)遇到路由失效的問(wèn)題，路由表項(xiàng)不需要去維護(hù)而且很有效率，也幾乎不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤重傳的問(wèn)題，這樣的穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模可以很大。可裁剪性還需要依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)量，可以分為 3 種數(shù)據(jù)類(lèi)型：少量數(shù)據(jù)、突發(fā)數(shù)據(jù)和流數(shù)據(jù)。少量數(shù)據(jù)是指周期很長(zhǎng)、數(shù)據(jù)量不大的周期性數(shù)據(jù)。流數(shù)據(jù)是指不間斷的固定流量的數(shù)據(jù)。如果 mesh 網(wǎng)絡(luò)僅傳輸少量數(shù)據(jù)那么網(wǎng)絡(luò)規(guī)模可以很大，而且對(duì)于節(jié)點(diǎn)能夠休眠的網(wǎng)絡(luò)也很容易處理。但是對(duì)于需要傳輸流數(shù)據(jù)的 mesh 網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對(duì)要小而且很難對(duì)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用休眠機(jī)制。 吞吐量 – 這里不去考慮網(wǎng)絡(luò)裁剪性等特性，僅考慮網(wǎng)絡(luò)的處理數(shù)據(jù)的能力。對(duì)于不同的應(yīng)用需求其衡量標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。例如對(duì)于實(shí)時(shí)、大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用和允許非實(shí)時(shí)、小數(shù)據(jù)量的應(yīng)用的衡量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該有所不同。網(wǎng)絡(luò)的吞吐量需要在 5 個(gè)方面進(jìn)行折中考慮：數(shù)據(jù)速率、延時(shí)、包大小、分片機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。 安全性 – 我們更多的考慮應(yīng)用中的實(shí)際威脅，然而安全性更容易用一些傳統(tǒng)的參數(shù)去評(píng)估。首先是加密，用來(lái)保護(hù)信息本身，現(xiàn)在流行的加密算法是密匙最小長(zhǎng)度為 128-bit 的 AES128。然后是認(rèn)證，怎么去驗(yàn)證偽造的節(jié)點(diǎn)，典型的手段是通過(guò)密鑰的交換和數(shù)字證書(shū)。最后是授權(quán)，就是通過(guò)密鑰和數(shù)字證書(shū)的認(rèn)證的結(jié)果決定是否給予權(quán)限。另外，還有其它與認(rèn)證和授權(quán)相關(guān)的參數(shù)。 成本 – 成本包括幾個(gè)方面：設(shè)備成本、安裝成本和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)成本。其中維護(hù)成本很難去衡量，最容易衡量的是每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)價(jià)格。對(duì)于支持休眠采用電池供電的設(shè)備來(lái)說(shuō)，情況會(huì)有些復(fù)雜。比如，有些 Mesh 網(wǎng)絡(luò)不支持路由器休眠僅支持終端休眠，需要通過(guò)部署不能休眠的路由器等設(shè)備來(lái)支持終端設(shè)備的休眠；另外一些 Mesh 網(wǎng)絡(luò)的終端具備路由的功能而且能夠睡眠。即使所有終端、路由器等設(shè)備的價(jià)格相同，不支持路由器休眠的網(wǎng)絡(luò)所需的設(shè)備數(shù)量要遠(yuǎn)大于支持路由器休眠的網(wǎng)絡(luò)。因此，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備成本不能單看每個(gè)終端設(shè)備的成本。 幾種 Mesh 網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)其實(shí)是一個(gè)簡(jiǎn)單的星型網(wǎng)絡(luò)而不是一個(gè)真正的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)，但經(jīng)常被看作最簡(jiǎn)單的 mesh 網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)的空口調(diào)制方式常見(jiàn)是跳頻擴(kuò)頻和直接序列擴(kuò)頻方式如 802.15.4。需要指定網(wǎng)絡(luò)的PAN ID、路由和安全策略。終端節(jié)點(diǎn)都和中心路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，終端節(jié)點(diǎn)之間不直接通信。終端節(jié)點(diǎn)可以睡眠而中心路由節(jié)點(diǎn)不能睡眠。典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示，所有的節(jié)點(diǎn)都在相同的物理信道或者相同的跳頻信道。網(wǎng)絡(luò)的帶寬和吞吐量的瓶頸在于中心節(jié)點(diǎn)的并發(fā)能力。對(duì)于大數(shù)據(jù)量或者節(jié)點(diǎn)數(shù)目很多的網(wǎng)絡(luò)，空口報(bào)文碰撞會(huì)很顯著，需要采用一定的分時(shí)、輪詢(xún)的機(jī)制來(lái)避免碰撞的發(fā)生。 優(yōu)點(diǎn)：最大的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)是簡(jiǎn)單。由于沒(méi)有多跳和中級(jí)的問(wèn)題，空口報(bào)文碰撞避免也可以用很多的方法解決，因此網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南鄬?duì)確定性好。由于沒(méi)有路由發(fā)現(xiàn)和路由的維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)，物理帶寬可以達(dá)到很高的利用率。理解和管理起來(lái)很容易。對(duì)于特定的應(yīng)用，由于協(xié)議很簡(jiǎn)單，設(shè)備成本很低。缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍十分有限，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模小。網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力和自愈能力差。如果某個(gè)終端節(jié)點(diǎn)受到遮擋或者受到外界干擾不在中心路由節(jié)點(diǎn)有效空口覆蓋范圍之內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有辦法通過(guò)尋找新的路由等方式進(jìn)行自我修復(fù)。 ZigBee 2007ZigBee 的物理層和鏈路層是基于 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)，用的是 2.4GHz 的 DSSS 調(diào)試方式。網(wǎng)絡(luò)有3 種設(shè)備組成：可以休眠的終端、不能休眠的路由器以及一個(gè)用于啟動(dòng)和控制網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器組成。ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)不同的版本：2004，2006 和 2007。其中 ZigBee 2004 不再使用，并且 ZigBee 2006 有很多的局限性。ZigBee 2007 引入了很多關(guān)鍵特性如：頻率跳變、消息分片、密鑰的管理等。網(wǎng)絡(luò)的路由結(jié)構(gòu)是之前提到的分簇樹(shù)型，路由的發(fā)現(xiàn)和維護(hù)工作由每簇的簇頭節(jié)點(diǎn)（路由器）來(lái)實(shí)現(xiàn)。終端節(jié)點(diǎn)之間不能直接通信，必須通過(guò)路由器中轉(zhuǎn)。網(wǎng)絡(luò)的路由維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)小，但是網(wǎng)絡(luò)中需要大量的路由器。在路由器之間建立路由，路由協(xié)議采用 AODV 算法。ZigBee 網(wǎng)絡(luò)由三種典型的設(shè)備組成。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè) ZigBee 協(xié)調(diào)器（ZC – ZigbeeCoordinator）用來(lái)初始化整張網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)初始化完畢之后，協(xié)調(diào)器就轉(zhuǎn)變一個(gè)路由器。ZigBee 路由器（ZR – ZigBee Router）是網(wǎng)絡(luò)的可選組件，沒(méi)有路由器的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)就完全變成之前提到的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。路由器負(fù)責(zé)路由維護(hù)和數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)工作。最后是ZigBee 終端（ZED – ZigBee End Device），終端不參與路由不負(fù)責(zé)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，沒(méi)有任何的組網(wǎng)責(zé)任。ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)示意圖如下： 優(yōu)點(diǎn)：由于終端節(jié)點(diǎn)沒(méi)有任何的組網(wǎng)責(zé)任，功耗可以很低。分簇樹(shù)型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的大大節(jié)點(diǎn)間路由的數(shù)量，因此路由的效率很高。ZigBee 2007 允許按照一定的跳頻規(guī)則，在需要的時(shí)候能夠從有干擾的信道切換到別的信道。由于支持報(bào)文的分片，因此能夠傳輸長(zhǎng)度很長(zhǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)文。支持分布式的密匙，網(wǎng)絡(luò)的安全性很好。最后，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模可以很大。缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中的路由器和協(xié)調(diào)器不能休眠，功耗是一個(gè)很大的問(wèn)題。由于采用的是簇樹(shù)型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如果網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，就會(huì)影響很多節(jié)點(diǎn)間的通信鏈路，新路由的發(fā)現(xiàn)和維護(hù)期間網(wǎng)絡(luò)幾乎癱瘓。由于節(jié)點(diǎn)間的路由鏈路利用率不高，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量不高，大數(shù)據(jù)量時(shí)報(bào)文的碰撞明顯，會(huì)有潛在的數(shù)據(jù)的丟失。最后，協(xié)調(diào)器需要啟動(dòng)和管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，如果協(xié)調(diào)器不能工作，則就不能增加新的節(jié)點(diǎn)甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 Wireless HARTWireless HART 是由 Dust Networks 創(chuàng)建的采用時(shí)間同步的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（TSMP – TimeSynchronized Mesh Protocol）。與其它的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同，該系統(tǒng)基于時(shí)間片鏈路層采用時(shí)分的方式。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)都是路由器并且所有節(jié)點(diǎn)都能睡眠，是一個(gè)低功耗的網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)的睡醒機(jī)制需要在時(shí)間片上嚴(yán)格同步，網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)網(wǎng)關(guān)來(lái)負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步。和ZigBee 一樣，該協(xié)議基于 802.15.4 DSSS，但是增加了一個(gè)更精確的跳頻算法。安全策略包括加密和授權(quán)。 下圖是 Wireless HART 網(wǎng)絡(luò)的典型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有的節(jié)點(diǎn)都是路由器。路由根據(jù)在不同時(shí)間片內(nèi)和不同的跳頻信道能看到的不同節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)改變。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間會(huì)動(dòng)態(tài)協(xié)商一個(gè)時(shí)間片進(jìn)行通信，因此就會(huì)降低報(bào)文碰撞的可能性。當(dāng)節(jié)點(diǎn)睡眠的時(shí)候，會(huì)在屬于自己的時(shí)間片內(nèi)醒來(lái)去監(jiān)聽(tīng)有沒(méi)有傳輸?shù)娜蝿?wù)。節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘由網(wǎng)關(guān)保持同步。優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有路由的能力而且功耗非常低，大部分時(shí)間都處在監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。報(bào)文的傳輸都在分配好的時(shí)間片內(nèi)完成，采用跳頻技術(shù)降低了沖突的發(fā)生，因此會(huì)大大降低報(bào)文的碰撞和重傳。每個(gè)消息都有 ACK，通訊的可靠性高。網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模可以達(dá)到 1000 個(gè)節(jié)點(diǎn)左右。安全策略包括加密和授權(quán)。缺點(diǎn)：由于采用時(shí)間分片的方式，傳輸延時(shí)很長(zhǎng)和確定性。需要很長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的初始化，所有的節(jié)點(diǎn)都必須協(xié)商自己的時(shí)間片。由于劃分了時(shí)間片，可用的 802.15.4 的物理帶寬被切分，因此網(wǎng)絡(luò)的吞吐量很低，尤其在網(wǎng)絡(luò)中有突發(fā)數(shù)據(jù)流量的情況下。一個(gè)上電的網(wǎng)關(guān)必須要時(shí)刻都能正常工作，如果網(wǎng)關(guān)不能工作那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在一個(gè)時(shí)間片周期之后便會(huì)癱瘓。最后，和其它的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)相比設(shè)備成本非常昂貴。 6LoWPAN6LoWPAN 是低功耗無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的 IPv6 版本的縮寫(xiě)。目前這只是一個(gè)基于 IETF RCF4944 的提案，也是基于 802.15.4 的芯片和射頻。和傳統(tǒng)的 IPv6 不同，6LoWPAN 的最大傳輸報(bào)文大小只有 128 字節(jié)而不是 IPv6 標(biāo)準(zhǔn)的 1280 字節(jié)，以便能用在內(nèi)存有限的低廉設(shè)備中。到今天為止，還只是一個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的系統(tǒng)，但基于 Mesh 路由的草案正在討論之中。 下圖是 6LoWPAN 組網(wǎng)的拓?fù)鋱D，這樣到現(xiàn)在為止還是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。與別的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D不同，這張圖顯示的是從宿主計(jì)算機(jī)到終端設(shè)備的端到端的基于 IP 的連接。終端設(shè)備的 IP 地址由網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端的宿主計(jì)算機(jī)分配。圖中終端設(shè)備的網(wǎng)關(guān)提供在數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議轉(zhuǎn)換和報(bào)文的拆裝。 優(yōu)點(diǎn)：可以支持現(xiàn)有的廣泛流行的 TCP/IP 協(xié)議，能夠利用 IETF 現(xiàn)有的協(xié)議組、QoS 和網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的架構(gòu)。因此，能夠無(wú)縫地路由 Internet IP 報(bào)文。缺點(diǎn)：系統(tǒng)非常新目前只是一個(gè)草案。因?yàn)槟壳斑€在公眾評(píng)審階段，將來(lái)可能會(huì)有很多的變化。事實(shí)上，Mesh 路由工作組目前正處在組建階段，因此該協(xié)議被廣泛應(yīng)用前還有很長(zhǎng)一段路要走。因此，能與 Internet 互聯(lián)目前只是個(gè)構(gòu)思，還沒(méi)有證明其可能性。由于該協(xié)議還不成熟，目前還沒(méi)有相關(guān)的產(chǎn)品問(wèn)世，估計(jì)產(chǎn)品的價(jià)格不會(huì)便宜。 DigiMesh和 Wireless HART 很相似，DigiMesh 也是為低功耗的傳感器網(wǎng)絡(luò)所設(shè)計(jì)的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備路由功能且都可以用電池供電。DigiMesh 可以工作在多個(gè)頻段如 2.4GHz DSSS 和 900MHzFHSS。該協(xié)議在 2.4GHz DSSS 頻段工作時(shí)并不完全遵循 802.15.4 的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的標(biāo)準(zhǔn)。路由協(xié)議采用類(lèi)似 AODV 算法，路由表在需要時(shí)才被建立，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是 Peerto-Peer mesh 而不是 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的分簇樹(shù)結(jié)構(gòu)。所有的節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以具備路由的能力并且都可以睡眠。碰撞避免采用的是時(shí)間同步的 CSMA 算法。有安全策略。DigiMesh 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示，為典型的 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。DigiMesh 的路由只有在需要時(shí)才去建立，而不像 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間的路由是時(shí)刻被維護(hù)的。DigiMesh網(wǎng)絡(luò)中不是使用的路由不會(huì)占據(jù)路由表項(xiàng)，路由在每次使用時(shí)都會(huì)進(jìn)行更新。DigiMesh 為了支持休眠節(jié)點(diǎn)之間的睡醒時(shí)間片必須進(jìn)行同步，節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步有專(zhuān)門(mén)的節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)廣播同步報(bào)文來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)自治的目的，負(fù)責(zé)時(shí)間同步的節(jié)點(diǎn)并不是協(xié)調(diào)器或者網(wǎng)關(guān)來(lái)完成，由提名機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中選舉產(chǎn)生。 優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備路由能力并且都可以休眠。每個(gè)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)都采用 ACK 應(yīng)答的方式保證系統(tǒng)的可靠性。路由僅在需要時(shí)才去建立，因此系統(tǒng)不會(huì)被沒(méi)有必要的路由發(fā)現(xiàn)工作占據(jù)太多的帶寬。支持頻率的跳變和安全機(jī)制加密和鑒權(quán)。支持報(bào)文分片。缺點(diǎn)：低功耗就意味著響應(yīng)時(shí)間慢和不確定性。雖然系統(tǒng)的瞬時(shí)吞吐量不受時(shí)間片的限制，但是會(huì)影響路由的發(fā)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最多能支持 500 個(gè)節(jié)點(diǎn)左右的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小數(shù)據(jù)流變化小的網(wǎng)絡(luò)支持的規(guī)模會(huì)大一些。 Z-WaveZ-Wave 是針對(duì)家居自動(dòng)化應(yīng)用定制的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，射頻采用 FSK 調(diào)制方式，波特率為9.6Kbps 或者 40kbps，發(fā)射功率最大為 0dBm，工作頻率為 868.42MHz 或 908.42MHz，鏈路層有碰撞避免機(jī)制。Z-Wave 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目最多為 232 個(gè)，每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)都有唯一的 4 字節(jié)網(wǎng)絡(luò)地址，Z-Wave 網(wǎng)絡(luò)會(huì)為每個(gè)組網(wǎng)設(shè)備動(dòng)態(tài)分配 1 字節(jié)的節(jié)點(diǎn)地址。設(shè)備類(lèi)型大致分為控制節(jié)點(diǎn)和受控節(jié)點(diǎn)兩種，支持休眠節(jié)點(diǎn)和可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。對(duì)休眠的支持采用異步模式，節(jié)點(diǎn)間不需要同步時(shí)間片。支持單播、多播和廣播，其中單播是可靠的而多播和廣播是不可靠的。Z-Wave 網(wǎng)絡(luò)拓下圖所示的 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)。Z-Wave 網(wǎng)絡(luò)中控制節(jié)點(diǎn)擁有全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并計(jì)算路由，受控節(jié)點(diǎn)不能自己計(jì)算路由但具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的能力。Z-Wave 采用“源路由”的路由方式，控制節(jié)點(diǎn)在發(fā)送命令時(shí)根據(jù)全網(wǎng)路由表計(jì)算出一條最佳路徑，并將路由信息內(nèi)嵌在命令報(bào)文中一起發(fā)送。Z-Wave 網(wǎng)路有可以有多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)但只能有一個(gè)主控節(jié)點(diǎn)，只有主控節(jié)點(diǎn)有添加和刪除網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、分配網(wǎng)絡(luò)地址的權(quán)利。 優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)發(fā)功能，支持休眠和移動(dòng)的控制節(jié)點(diǎn)。報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)采用 ACK 應(yīng)答的方式保證系統(tǒng)的可靠性。休眠為異步模式，休眠節(jié)點(diǎn)不需要進(jìn)行時(shí)間片同步。缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很小，最大支持 232 個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用領(lǐng)域狹窄，主要針對(duì)家居自動(dòng)化應(yīng)用，報(bào)文長(zhǎng)度很短用來(lái)發(fā)送命令信息。工作方式簡(jiǎn)單，控制節(jié)點(diǎn)和受控節(jié)點(diǎn)之間主要以應(yīng)答模式為主。網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)主控節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的地址分配和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如果主控節(jié)點(diǎn)不能工作，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)癱瘓需要重新初始化網(wǎng)絡(luò)才能正常工作，而網(wǎng)絡(luò)初始化需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間。另外雖然支持可移動(dòng)的控制節(jié)點(diǎn)，這里移動(dòng)其實(shí)是便攜的意思與移動(dòng)自組網(wǎng)是完全不同的概念。 WaveMeshWaveMesh 是為低功耗、低成本的 MANET（Mobile Ad-Hoc Network 移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)）所設(shè)計(jì)的 Peer-to-Peer Mesh 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。與其它的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同，WaveMesh 是唯一能夠有效支持節(jié)點(diǎn)快速移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)流能夠在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中無(wú)縫地在不同的路徑之間切換。WaveMesh 物理層可以采用不同調(diào)制方式和不同頻段，鏈路層采用先進(jìn)的碰撞避免算法，能夠自動(dòng)信道跳變和速率自適應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)層采用私有路由協(xié)議 OLDM（On-demand Light-weightDynamic Multipath）。WaveMesh 是一個(gè)完全分布式的網(wǎng)絡(luò)，所有節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的，沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)都?jí)蛐菝撸季邆渎酚赡芰ΑaveMesh 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示，路由協(xié)議 OLDM 是多徑路由協(xié)議，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)維護(hù)到其它節(jié)點(diǎn)盡可能多的路由，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的路由數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r(shí)感知拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，在現(xiàn)有路由失效之前主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的新路由，能夠支持快速移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)休眠的支持有兩種模式：同步模式和異步模式，兩種模式可以靈活切換以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。支持上萬(wàn)節(jié)點(diǎn)的超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，不需要網(wǎng)絡(luò)初始化過(guò)程，即插即用。網(wǎng)絡(luò)層和物理層有智能的并行機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)吞吐量比其它網(wǎng)絡(luò)高很多倍。支持單播、多播和廣播，其中單播是可靠的而多播和廣播是不可靠的。 優(yōu)點(diǎn)：支持快速移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，完全分布式的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備路由能力并且都可以休眠。節(jié)點(diǎn)能感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并計(jì)算路由，采用私有的 OLDM 多徑路由協(xié)議和并行機(jī)制保證了路由的健壯性和高吞吐量。報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)采用 ACK 應(yīng)答的方式保證了可靠性。組網(wǎng)速度快，不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)初始化，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，支持頻率跳變、速率自適應(yīng)和安全機(jī)制。休眠節(jié)點(diǎn)可以工作在同步模式或者異步模式，并且在兩種模式下靈活轉(zhuǎn)換，采用特有的 MAC 層全網(wǎng)喚醒技術(shù)進(jìn)行時(shí)間片的同步。另外產(chǎn)品價(jià)格低廉、應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。 缺點(diǎn)：低功耗就意味著響應(yīng)時(shí)間慢和不確定性。 節(jié)點(diǎn)休眠技術(shù)簡(jiǎn)介一些應(yīng)用要求無(wú)線 Mesh 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用電池供電能正常工作很多年，對(duì)節(jié)點(diǎn)的功耗要求十分苛刻。上述的 Wireless HART、DigiMesh 和 WaveMesh 網(wǎng)絡(luò)全部節(jié)點(diǎn)都可以休眠并且都具備路由功能。Z-wave 網(wǎng)絡(luò)也能支持部分節(jié)點(diǎn)休眠并且具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)能力。ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)也具備休眠的能力但不具備報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)和路由的能力。在這里對(duì)不同的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)所采用的休眠技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。ZigBee 2007終端設(shè)備是 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中唯一能都休眠的設(shè)備，由于終端設(shè)備在休眠的時(shí)候不能接收到無(wú)線信號(hào)，因此需要路由器或者協(xié)調(diào)器為終端設(shè)備緩存數(shù)據(jù)報(bào)文。當(dāng)終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須要選擇一個(gè)路由器或者協(xié)調(diào)器作為父節(jié)點(diǎn)組成父子關(guān)系。當(dāng)終端設(shè)備醒來(lái)時(shí)會(huì)主動(dòng)向自己的父節(jié)點(diǎn)詢(xún)問(wèn)是否緩存了屬于自己的數(shù)據(jù)報(bào)文，父節(jié)點(diǎn)在收到請(qǐng)求后會(huì)向終端節(jié)點(diǎn)返回 MAC 層的ACK 報(bào)文告訴終端是否有緩存報(bào)文。當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)被告知沒(méi)有緩存的數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，終端可以再次進(jìn)入休眠或者待機(jī)模式。如果有緩存的數(shù)據(jù)報(bào)文，則終端繼續(xù)處于工作模式接收和處理屬于自己的報(bào)文。這種終端輪訓(xùn)的機(jī)制可以使終端在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下有效地減少功耗。終端設(shè)備只能與自己的父節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，無(wú)論是單播還是廣播報(bào)文終端都轉(zhuǎn)發(fā)給其父節(jié)點(diǎn)，有父節(jié)點(diǎn)代表終端進(jìn)行路由查找和報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)。由于父節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存空間有限，緩存報(bào)文和路由信息很有可能會(huì)耗盡父節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存。ZigBee 引入超時(shí)機(jī)制，如果超時(shí)發(fā)生父節(jié)點(diǎn)會(huì)刪除緩存的報(bào)文甚至刪除與子節(jié)點(diǎn)的父子關(guān)系，不同類(lèi)型的報(bào)文可以有不同的超時(shí)時(shí)間。從這個(gè)角度來(lái)看，ZigBee 協(xié)議的 MAC 層并不能保證可靠性。 ZIGBEE 3.0特性：支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌热琰c(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，自組網(wǎng)；低工作占空比能力，提供長(zhǎng)電池供電的可能；低延遲；采用DSSS擴(kuò)頻技術(shù)；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最高可支持65,000節(jié)點(diǎn)128-bit AES 加密碰撞避免，重試和應(yīng)答確認(rèn) ZigBee標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)各種標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，拉開(kāi)了ZigBee聯(lián)盟統(tǒng)一ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的序幕。簡(jiǎn)單說(shuō)，ZigBee聯(lián)盟將不再針對(duì)家庭自動(dòng)化、智能建筑、能源管理等細(xì)分領(lǐng)域，在ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上發(fā)展不同的標(biāo)準(zhǔn)，而是全部統(tǒng)一為ZigBee3.0，如此以來(lái)，為基于ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的家庭自動(dòng)化、智能照明等設(shè)備互聯(lián)互通奠定基礎(chǔ)。一是網(wǎng)絡(luò)層的標(biāo)準(zhǔn)化，基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，工作頻率為2.4 GHz（全球通用頻率），使用ZigBee PRO網(wǎng)絡(luò)；二是應(yīng)用層的標(biāo)準(zhǔn)化，定義網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備運(yùn)行之間的一切連接方式，使不同供應(yīng)商的設(shè)備可以無(wú)縫協(xié)作。 ZigBee 3.0軟件棧集成了一個(gè)“基礎(chǔ)設(shè)備”，它為配置節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)提供一致的行為。它提供了一套通用的配置方法，包括Touchlink，一種通過(guò)鄰近節(jié)點(diǎn)的配置入網(wǎng)的方法。 ZigBee 3.0增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全特性，有兩種安全的方法來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)： 集中式安全入網(wǎng):這種方法采用協(xié)調(diào)器/信任中心來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)，管理網(wǎng)絡(luò)資源和連接密鑰。 分布式安全入網(wǎng)：這種方法沒(méi)有協(xié)調(diào)器/信任中心，它通過(guò)路由節(jié)點(diǎn)為其它節(jié)點(diǎn)提供入網(wǎng)密鑰。 Zigbee 3.0支持越來(lái)越多和越大的網(wǎng)絡(luò)， ZigBee網(wǎng)絡(luò)有強(qiáng)大的自愈能力能應(yīng)對(duì)各種場(chǎng)景的變化。ZigBee具有向前兼容能力， ZLL 1.0和ZHA 1.2已經(jīng)支持ZigBee 3.0。ZigBee smart energy在功能上兼容zigBee 3.0，但它有額外的安全要求僅在這個(gè)profile中處理。Wireless HART （SmartMesh WireLess HART ）Wireless HART 使用時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)來(lái)協(xié)調(diào)設(shè)備間的通信，TDMA 數(shù)據(jù)鏈路層指定了在設(shè)備之間建立鏈路連接并進(jìn)行通信的時(shí)間片和信道頻率。采用“超級(jí)幀”周期性地對(duì)設(shè)備間的鏈路信息進(jìn)行管理和廣播。可以允許多個(gè)不同周期的“超級(jí)幀”同時(shí)存在，以滿(mǎn)足周期性和非周期性的傳輸需要。節(jié)點(diǎn)間的鏈路可以被某個(gè)實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用專(zhuān)用，也可以被很多應(yīng)用共享物理帶寬。時(shí)間被劃分為 10ms 為單位的時(shí)間片，所有節(jié)點(diǎn)的時(shí)間片完全同步的。時(shí)間片是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕鹃g隔單位，可以在一個(gè)時(shí)間片進(jìn)行多次數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)收發(fā)必須在一個(gè) 時(shí)間片內(nèi)結(jié)束，如果一塊數(shù)據(jù)不能在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)發(fā)送完畢，則需要被分片以便在多個(gè)時(shí)間片分別傳輸。節(jié)點(diǎn)在不同的時(shí)間內(nèi)可以處于不同的狀態(tài)：發(fā)送、接收和空閑，在空閑狀態(tài)的時(shí)間片內(nèi)節(jié)點(diǎn)可以休眠。由數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元（DLPDU）和帶有時(shí)間信息的 ACK 報(bào)文連續(xù)進(jìn)行全網(wǎng) TDMA 的時(shí)間片的同步。最開(kāi)始，節(jié)點(diǎn)剛加入網(wǎng)絡(luò)并不知道當(dāng)前時(shí)間，可以通過(guò)接收到 DLPDU 報(bào)文的時(shí)間計(jì)算出下一時(shí)間片的起始時(shí)間。當(dāng)節(jié)點(diǎn)再接收到 DLPDU 報(bào)文時(shí)會(huì)比較自己與發(fā)送節(jié)點(diǎn)的時(shí)間差，接收節(jié)點(diǎn)會(huì)在相應(yīng)的 ACK 報(bào)文中添加時(shí)間調(diào)整信息。接收到 ACK 報(bào)文的節(jié)點(diǎn)需要根據(jù)報(bào)文中的時(shí)間信息調(diào)整時(shí)間片。網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要指定一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為時(shí)間源獲得時(shí)間同步信息。在時(shí)間片同步失效的情況下，節(jié)點(diǎn)采用過(guò)采樣的方法把將時(shí)間片長(zhǎng)度縮短為正常值的 1/2-1/10 以減小重新同步的時(shí)間。 DigiMeshDigiMesh 網(wǎng)絡(luò)是周期性的休眠網(wǎng)絡(luò)，所有節(jié)點(diǎn)按照同步的方式在同一時(shí)刻進(jìn)行睡眠和醒來(lái)。由睡眠協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)廣播同步報(bào)文實(shí)現(xiàn)時(shí)間片的同步，睡眠協(xié)調(diào)器在每個(gè)醒來(lái)時(shí)間片開(kāi)始時(shí)刻發(fā)送一個(gè)同步報(bào)文，收到同步報(bào)文的節(jié)點(diǎn)對(duì)該報(bào)文進(jìn)行中繼實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)廣播。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自治目的，睡眠協(xié)調(diào)器由網(wǎng)絡(luò)中的普通節(jié)點(diǎn)采用“提名和選擇”的方式產(chǎn)生。DigiMesh 支持三種休眠模式，正常模式、周期睡眠模式和睡眠支持模式，其中正常模式和睡眠支持模式并不能睡眠，而且正常模式節(jié)點(diǎn)不能和周期睡眠模式、睡眠支持模式節(jié)點(diǎn)混合組網(wǎng)。同步報(bào)文包含本次睡醒周期的醒、睡時(shí)間長(zhǎng)度，因此 DigiMesh 的睡醒時(shí)間片可以變化。新上電的節(jié)點(diǎn)會(huì)一直不停監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)直到接收到一個(gè)同步報(bào)文，實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的同步。同步失效節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)減少在醒來(lái)時(shí)間片內(nèi)發(fā)送報(bào)文并且增加醒來(lái)時(shí)間片的長(zhǎng)度，還可以主動(dòng)發(fā)送報(bào)文請(qǐng)求同步報(bào)文，但這樣做會(huì)大大降低電池的續(xù)航能力。另外，改變睡醒時(shí)間片的參數(shù)會(huì)大大增加節(jié)點(diǎn)同步失敗的可能，對(duì)于最壞情況節(jié)點(diǎn)可以需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能重新同步。Z-WaveZ-Wave 在 ZDN5.0 版本后開(kāi)始支持特定類(lèi)型的休眠節(jié)點(diǎn)，但不是全部的節(jié)點(diǎn)都能休眠，休眠節(jié)點(diǎn)的時(shí)間片是異步模式。節(jié)點(diǎn)的睡醒時(shí)間點(diǎn)不需要進(jìn)行同步，但節(jié)點(diǎn)的時(shí)間片是固定的長(zhǎng)度，間隔為 250ms 或者 1s。對(duì)休眠節(jié)點(diǎn)的喚醒采用延長(zhǎng)物理層報(bào)文特殊前導(dǎo)信號(hào)的方式，休眠節(jié)點(diǎn)會(huì)在休眠周期結(jié)束之后自動(dòng)醒來(lái)很短暫的時(shí)間間隙監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，如果檢測(cè)到特殊的前導(dǎo)報(bào)文則會(huì)推遲睡眠進(jìn)行報(bào)文的接收和處理。喚醒休眠節(jié)點(diǎn)的特殊前導(dǎo)稱(chēng)之為 beam，其持續(xù)時(shí)間需要大于或者等于休眠節(jié)點(diǎn)的休眠周期。Beam 的結(jié)構(gòu)如下圖所示： Beam 方式喚醒的最壞情況發(fā)生在接收節(jié)點(diǎn)醒來(lái)剛好收到第一個(gè) beam 的分片，接收節(jié)點(diǎn)就必須等待很長(zhǎng)的時(shí)間直到 beam 結(jié)束。為了減少接收節(jié)點(diǎn)不必要的等待時(shí)間達(dá)到節(jié)電的目的，每個(gè) beam 分片都攜帶者剩余 beam 分片數(shù)目，接收節(jié)點(diǎn)可以重新進(jìn)入短暫的休眠并在 beam結(jié)束前重新醒來(lái)接收之后的報(bào)文。這就要求 Z-Wave 節(jié)點(diǎn)有高精度的時(shí)鐘并且對(duì)芯片物理層的能力有較高的要求。由于 Beam 的持續(xù)時(shí)間是固定的，休眠節(jié)點(diǎn)間的睡醒時(shí)間片同步的越好Beam 喚醒所帶來(lái)的系統(tǒng)時(shí)延就越大。WaveMeshWaveMesh 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的休眠有同步和異步兩種模式，不同模式有各自的適用場(chǎng)景，而且兩種模式可以隨時(shí)轉(zhuǎn)換。WaveMesh 支持不休眠節(jié)點(diǎn)和休眠節(jié)點(diǎn)混合組網(wǎng)。同步模式下，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的睡醒時(shí)間片是嚴(yán)格同步的，時(shí)間片的同步由網(wǎng)關(guān)或者指定節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)廣播同步報(bào)文實(shí)現(xiàn)。同步報(bào)文在醒來(lái)時(shí)間片的結(jié)束時(shí)而不是在開(kāi)始時(shí)進(jìn)行發(fā)送，同步報(bào)文指定點(diǎn)本次休眠時(shí)間片的長(zhǎng)度而不指定下次醒來(lái)時(shí)間片的長(zhǎng)度。WaveMesh 網(wǎng)絡(luò)不去假設(shè)和預(yù)測(cè)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，網(wǎng)絡(luò)中若沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)便可以立即進(jìn)入休眠而不需要等待某個(gè)預(yù)定的時(shí)間片結(jié)束，也不去限制網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸必須在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)結(jié)束。同步模式下節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)間片和醒來(lái)時(shí)間片的長(zhǎng)度是動(dòng)態(tài)變化的。異步模式下節(jié)點(diǎn)睡醒周期是固定的，但節(jié)點(diǎn)睡醒的時(shí)間點(diǎn)不需要進(jìn)行同步，節(jié)點(diǎn)的睡醒周期長(zhǎng)度可以根據(jù)需要設(shè)定。WaveMesh 網(wǎng)絡(luò)采用特殊的 MAC 全網(wǎng)異步喚醒技術(shù)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間片進(jìn)行同步，從異步模式轉(zhuǎn)變成同步模式。全網(wǎng)異步喚醒技術(shù)最大的特點(diǎn)是喚醒速度快，喚醒所用的時(shí)間幾乎是確定的，和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度以及網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模沒(méi)有太大關(guān)系。對(duì)于單播來(lái)說(shuō)，僅需要對(duì)于單點(diǎn)進(jìn)行喚醒， WaveMesh 采用重復(fù)發(fā)送短喚醒報(bào)文的方式。與 ZWave 的 Beam 喚醒方法相比，WaveMesh 降低了對(duì)射頻芯片物理層的要求同時(shí)大大縮短了喚醒時(shí)間。當(dāng)不同節(jié)點(diǎn)的時(shí)間片同步的很好時(shí)，喚醒帶來(lái)的時(shí)延就可以忽略。同、異步模式對(duì)于節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，都是按照時(shí)間片進(jìn)行周期性睡醒。新上電的節(jié)點(diǎn)默認(rèn)為異步模式。異步模式下的節(jié)點(diǎn)在接收到同步報(bào)文時(shí)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)自己的時(shí)間片變成同步模式，這種同步方式速度慢并且有不確性，在必要時(shí)可以采用全網(wǎng)異步喚醒機(jī)制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)的快速同步。為了降低功耗，同步模式節(jié)點(diǎn)如果在接收時(shí)間同步報(bào)文超時(shí)會(huì)自動(dòng)切換為異步模式。 SmartMesh IPADI公司的SmartMesh? IP產(chǎn)品為無(wú)線芯片和預(yù)認(rèn)證的PCB模塊，集成了立即可部署的無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)軟件。它們面向IP兼容性而構(gòu)建且基于6LoWPAN和802.15.4e標(biāo)準(zhǔn)。SmartMesh IP產(chǎn)品線支持低功耗，即使在惡劣和不斷變化的RF環(huán)境中，也能提供99.999%以上的數(shù)據(jù)可靠性。（參考鏈接：https://www.cnblogs.com/leime/p/9435239.html）其本質(zhì)協(xié)議還是WirelessHart技術(shù)。

SmartMesh IP 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

SmartMesh IP 網(wǎng)絡(luò)由高度可擴(kuò)展的自成形多躍點(diǎn)無(wú)線節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格和網(wǎng)絡(luò)管理器構(gòu)成，無(wú)線節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為智能微塵，用于收集和中繼數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)管理器用于監(jiān)控和管理網(wǎng)絡(luò)性能和安全，并與主機(jī)應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)。

圖4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

除了常見(jiàn)的“網(wǎng)格模式”外，SmartMesh IP 還支持一種稱(chēng)為閃爍模式的超低功耗漫游節(jié)點(diǎn)功能。

SmartMesh IP 智能微塵

SmartMesh IP 智能微塵是 SmartMesh IP 網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線節(jié)點(diǎn)。它們連接到傳感器/致動(dòng)器并路由來(lái)自其他智能微塵的數(shù)據(jù)，同時(shí)保持低功耗。

每個(gè)智能微塵都可以發(fā)送和接收消息（支持雙向數(shù)據(jù)）。每個(gè)智能微塵可以有不同的數(shù)據(jù)報(bào)告速率，網(wǎng)絡(luò)管理器會(huì)自動(dòng)協(xié)調(diào)各個(gè)成對(duì)通信以便高效地路由流量。

每個(gè)智能微塵可以有不同的供電能力（例如線路電源、電池電源或能量收集電源）。網(wǎng)絡(luò)管理器會(huì)相應(yīng)地對(duì)流量進(jìn)行負(fù)載平衡以便將時(shí)間延長(zhǎng)至網(wǎng)絡(luò)的第一次電池更換。

SmartMesh IP 網(wǎng)絡(luò)管理器

SmartMesh IP 網(wǎng)絡(luò)管理器針對(duì)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行兩種主要功能。首先，它們充當(dāng)接入點(diǎn)微塵，將無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)連接到客戶(hù)主機(jī)應(yīng)用。其次，網(wǎng)絡(luò)管理器運(yùn)行復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理算法以保持網(wǎng)絡(luò)的性能。

SmartMesh IP 網(wǎng)絡(luò)管理器具有兩種版本：EManager（支持多達(dá) 100 個(gè)智能微塵，可以運(yùn)行于嵌入式設(shè)備上）、VManager（支持多達(dá) 50,000 個(gè)智能微塵，運(yùn)行于 x86 虛擬機(jī) (VM) 上運(yùn)行）

藍(lán)牙Mesh

藍(lán)牙m(xù)esh并非無(wú)線通信技術(shù)，而是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)依賴(lài)于低功耗藍(lán)牙。低功耗藍(lán)牙技術(shù)是藍(lán)牙m(xù)esh使用的無(wú)線通信協(xié)議棧。

藍(lán)牙Mesh采用ble低功耗藍(lán)牙廣播的方式就行信息發(fā)送和接受，將信息從網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點(diǎn)，在藍(lán)牙m(xù)esh組網(wǎng)中，這種廣播模式也稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)泛洪。采用網(wǎng)絡(luò)泛洪的方式，通過(guò)可控的泛洪消息傳遞，不需要?jiǎng)?chuàng)建和管理復(fù)雜的路由表、路由發(fā)現(xiàn)表等，節(jié)省了維護(hù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的存儲(chǔ)器空間的開(kāi)銷(xiāo)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)泛洪消息傳播的本質(zhì)是多路徑（Multi path）的，確保了信息可以通過(guò)多條路徑傳遞到目的節(jié)點(diǎn)，因此網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)單點(diǎn)的故障也不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸造成致命性的影響，這使得網(wǎng)絡(luò)高度可靠。 特點(diǎn)單播、組播和廣播：藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)支持單播、廣播和組播，以支持單一節(jié)點(diǎn)、組或整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通訊需要；多路徑：藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通過(guò)繼電功能來(lái)發(fā)送有管理廣播信息，以提供多路徑傳送消息管理信息泛濫的問(wèn)題；消息存活時(shí)間（TTL）：TTL用于所有藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)消息，以控制消息將被中繼時(shí)的彈跳(hop)數(shù)；消息緩存：消息緩存由所有節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，用于防止最新接收的消息再次被傳輸；中繼具選擇功能：不是所有的節(jié)點(diǎn)都需要執(zhí)行中繼功能。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?p>中繼功能：可中繼信息，擴(kuò)展藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的范圍和規(guī)模，屬于選項(xiàng)功能

低功耗功能：休眠和輪詢(xún)(polling)朋友節(jié)點(diǎn)訊息,輪詢(xún)間隔時(shí)間可從毫秒到4天

朋友功能：可執(zhí)行消息緩存(cache)的附加功能，以支持低功耗節(jié)點(diǎn)

代理功能：可啟用藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和GATT設(shè)備之間的訊息代理功能

低功耗節(jié)點(diǎn)和Friend節(jié)點(diǎn)

在藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中，低功耗節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)減少射頻收發(fā)機(jī)（RF transceiver）開(kāi)啟的占空比來(lái)達(dá)到低功耗的目的，這些低功耗節(jié)點(diǎn)只有在需要進(jìn)行消息收發(fā)的時(shí)候才會(huì)打開(kāi)射頻收發(fā)器，其他時(shí)間都處于休眠狀態(tài)。

在藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中還有一類(lèi)節(jié)點(diǎn)是專(zhuān)門(mén)為低功耗節(jié)點(diǎn)服務(wù)的，其具有Friend特性，也可以稱(chēng)為Friend節(jié)點(diǎn)。Friend節(jié)點(diǎn)與低功耗節(jié)點(diǎn)可以建立Friendship關(guān)系。建立此種關(guān)系之后，F(xiàn)riend節(jié)點(diǎn)可以暫存發(fā)往低功耗節(jié)點(diǎn)的信息，待低功耗節(jié)點(diǎn)退出休眠模式之后，再?gòu)腇riend節(jié)點(diǎn)取回相關(guān)信息。

在實(shí)際應(yīng)用中，F(xiàn)riend節(jié)點(diǎn)可以是燈泡、機(jī)頂盒、路由器，這些設(shè)備都是通過(guò)市電供電的，對(duì)于功耗不是很敏感；低功耗節(jié)點(diǎn)可以是由電池供電的設(shè)備，如傳感器等。

基于低功耗藍(lán)牙m(xù)esh模塊SKB369，功耗極低！

Thread 協(xié)議

現(xiàn)在，三星、Nest、ARM又聯(lián)手推出了一種新的協(xié)議Thread。不知道Thread會(huì)加速行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)形成，還是讓原本已經(jīng)夠亂的通信協(xié)議更加“剪不斷、理還亂”。

現(xiàn)在比較常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有WiFi、藍(lán)牙、ZigBee、Z-Wave，不過(guò)都有不足：

WiFi的功耗比較大，適合傳輸大量的數(shù)據(jù)；藍(lán)牙功耗比較低，但現(xiàn)在還存在藍(lán)牙2.0與藍(lán)牙4.0并存的混亂局面，且不支持IPv6（藍(lán)牙版本4.1以下）；ZigBee布線比較復(fù)雜，更適合商用；Z-Wave由丹麥公司Zensys主導(dǎo)，暫時(shí)還沒(méi)有ZigBee聯(lián)盟強(qiáng)大。

不少大公司都在呼吁、倡導(dǎo)建立一個(gè)新的或者統(tǒng)一的新標(biāo)準(zhǔn)，這其中就包括了半導(dǎo)體生產(chǎn)商Freescale（飛思卡爾）、混合信號(hào)器生產(chǎn)商 Silicon Labs。

這次三星、ARM、Nest三家公司，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，推出Thread，改進(jìn)了上述協(xié)議中的不足，通過(guò)6LoWPAN技術(shù)支持 IPv6 。Thread可支持250個(gè)以上設(shè)備同時(shí)聯(lián)網(wǎng)，能夠覆蓋到家中所有的燈泡、開(kāi)關(guān)、傳感器和智能設(shè)備。優(yōu)化了功耗，超低能耗，設(shè)備可以運(yùn)行數(shù)年。此外，Thread是基于ZigBee的，也就是說(shuō)原有的ZigBee設(shè)備只需更新軟件即可兼容Thread。綜合來(lái)看，Thread很可能像Homekit、高通的 開(kāi)源框架AllJoyn一樣，是一種在頂層工作的頂層架構(gòu)。

比較結(jié)果采用在本文之前描述的比較準(zhǔn)則對(duì)幾種不同 mesh 網(wǎng)絡(luò)做出盡可能準(zhǔn)確的比較結(jié)果。 比較范疇 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)ZigBee 2007 Pro（1.0協(xié)議）Zigbee 2016 （3.0協(xié)議）Wireless HART6LoWPANDigiMeshZ-WaveWaveMeshSmartMesh IP藍(lán)牙MeshThread可靠性-跳頻機(jī)制-丟包率-自適應(yīng)性★★★★★ ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★電源管理-休眠策略-節(jié)點(diǎn)功耗★★★★ ★★★N/A★★★★★★★★★★★★★★★★★★可裁剪性-網(wǎng)絡(luò)規(guī)模-路由開(kāi)銷(xiāo)-覆蓋范圍★★★★★ ★★★N/A★★★★★★★★★★★★★★★★★★吞吐量-數(shù)據(jù)速率-并行機(jī)制-延時(shí)★★★★★★ ★N/A★★★★★★★★★★★★★★安全-加密-認(rèn)證-授權(quán)★★★★★★★ ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★成本-芯片成本-維護(hù)成本★★★★★★★ ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★ 最終選擇比較對(duì)于可靠性來(lái)說(shuō)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和 Z-Wave 系統(tǒng)的弱點(diǎn)來(lái)自于中心節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)壞掉整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。有些系統(tǒng)定義了頻率跳變，在 ZigBee 2007 之前的版本沒(méi)有頻率跳表機(jī)制，在 2007 版本引入了頻率跳變和報(bào)文分片機(jī)制。對(duì)于 Wireless HART 和 WaveMesh 網(wǎng)絡(luò)從設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)不會(huì)丟棄任何報(bào)文，因此可靠性比較高。而 ZigBee 和 DigiMesh 網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文有被丟棄的可能。對(duì) 6LoWPAN 可靠性的評(píng)估是基于現(xiàn)有的 TCP/IP 協(xié)議族。對(duì)于電源管理能力，Wireless HART、DigiMesh 和 WaveMesh 都能支持全部節(jié)點(diǎn)包括路由節(jié)點(diǎn)在內(nèi)都能進(jìn)行休眠，相比較之下 WaveMesh 的休眠技術(shù)比較靈活。ZigBee 和 Z-Wave只能支持部分節(jié)點(diǎn)休眠：ZigBee 的終端設(shè)備可以休眠；Z-Wave 網(wǎng)絡(luò)中傳感器類(lèi)設(shè)備可以休眠。對(duì)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)的評(píng)估參考了 Wi-Fi 和 Bluetooth 網(wǎng)絡(luò)的電池的續(xù)航能力。 可裁剪性主要評(píng)估網(wǎng)絡(luò)能支持多大的規(guī)模而且還能夠有效低工作。ZigBee 2007 Pro 的分類(lèi)樹(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢灾С謳兹f(wàn)節(jié)點(diǎn)規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，路由僅在路由器之間建立，路由的維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)小。WaveMesh 采用完全分布式的 peer-to-peer Mesh 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以支持幾萬(wàn)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，并且采用私有 OLDM 路由協(xié)議，路由開(kāi)銷(xiāo)很小。對(duì)于 Wireless HART 和 DigiMesh 網(wǎng)絡(luò)可以支持幾百點(diǎn)的規(guī)模，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模再變大網(wǎng)絡(luò)性能就會(huì)迅速降低。Z-Wave 只能支持最多 232 節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。點(diǎn)與多點(diǎn)網(wǎng)路顯然在這方面是最差的，所有節(jié)點(diǎn)必須在中心節(jié)點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)覆蓋范圍之內(nèi)。 吞吐量用來(lái)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)的能力。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫趾?jiǎn)單，具有確定的時(shí)延和高吞吐量。WaveMesh 網(wǎng)絡(luò)在物理層和網(wǎng)絡(luò)層有高度并行的機(jī)制，吞吐量比其它的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)高出很多倍甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。WaveMesh 網(wǎng)絡(luò)支持節(jié)點(diǎn)休眠，盡管休眠在一定程度上帶會(huì)來(lái)延時(shí)，但有特殊的全網(wǎng)喚醒機(jī)制能在必要時(shí)可以在很短時(shí)間內(nèi)喚醒全網(wǎng)。Wireless HART、DigiMesh 和 Z-Wave 系統(tǒng)為了支持節(jié)點(diǎn)休眠卻犧牲了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量并且增加了傳輸時(shí)延。對(duì)于 ZigBee 來(lái)說(shuō)由于路由器不能休眠，路由器之間的鏈路相對(duì)穩(wěn)定減少了系統(tǒng)的處理延時(shí)，但是 ZigBee 分簇樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由器之間物理帶寬要在很多終端節(jié)點(diǎn)間共享，這就大大降低了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。對(duì)于安全性，上述的幾種 mesh 網(wǎng)絡(luò)都是加密、認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制，基于 AES-128bits 的加密算法。ZigBee 和 6LoWPAN 系統(tǒng)的安全性比較靈活、協(xié)議詳細(xì)并且易于實(shí)現(xiàn)。對(duì)于成本，主要從硬件成本如芯片的價(jià)格和軟件成本如開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用兩個(gè)角度來(lái)考慮。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和 WaveMesh 系統(tǒng)芯片選擇非常靈活，市場(chǎng)上的芯片資源比較豐富；另外這兩個(gè)系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)也相對(duì)簡(jiǎn)單一些，維護(hù)成本也最低。ZigBee、DigiMesh 和 Z-Wave 協(xié)議規(guī)定了物理層需要選擇特定的芯片，成本稍高一些。而 Wireless HART 的芯片供貨商少，其價(jià)格是別的網(wǎng)絡(luò)的 10 倍左右。對(duì) 6LoWPAN 成本估計(jì)主要根據(jù) TCP/IP 協(xié)議棧的復(fù)雜度對(duì)內(nèi)存容量和處理器能力的要求等。 總結(jié)我們介紹了幾種不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)并給出 Mesh 網(wǎng)絡(luò)的評(píng)估方法，之后就幾種不同的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)做了介紹，并根據(jù)我們給出評(píng)估方法對(duì)這幾種 Mesh 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了比較客觀的比較。由于很難有統(tǒng)一的尺度去衡量不同的 Mesh 網(wǎng)絡(luò)，不同的網(wǎng)絡(luò)也有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。實(shí)際應(yīng)用中只能根據(jù)自己的實(shí)際需要多種因素綜合考慮，選擇能滿(mǎn)足需要的最佳網(wǎng)絡(luò)。不能否認(rèn)，在不同的評(píng)估準(zhǔn)則之間會(huì)有一個(gè)灰色地帶，比如功耗、可靠性和吞吐量之間的權(quán)衡。隨著市場(chǎng)和技術(shù)的發(fā)展，將來(lái)的比較結(jié)果可能會(huì)和本文中現(xiàn)在所得出的比較結(jié)果迥然不同。