「メッシュネットワーク」の現状課題まとめ

投稿日: カテゴリー: LPWA




メッシュネットワーク流行ってますね~。Bluetooth/WiFi/LPWAのどれもが、メッシュネットワークのための規格を出してます。最近でいえば、Bluetooth meshなどが記憶に新しいです。センサの数が急増している現状を考えると当然のことのようにも思います。メッシュネットワークとは、スマホを代表とするノードを経由して形成されるネットワークのことを指し、その様子が網の目状になっていることからその名が付けられました。これまでのBluetoothやWiFiなどの近距離無線の規格でも、マルチホッピングによって長距離無線通信(規格にもよりますが目安は1km前後)が理論上実現可能となることが強みですね。しかしながら、現状で大きく以下4つの課題があるみたいなので、備忘録としてまとめておきます。

 Mesh network popular! Both of Bluetooth / WiFi / LPWA are issuing standards for mesh networks. Recently, Bluetooth mesh etc are remembered to the memory. I think it is natural as we consider the current situation that the number of sensors is rapidly increasing. Mesh network refers to a network formed via a node that is representative of a smartphone and its name was given because its appearance is a net shape. Even in short distance wireless standards such as Bluetooth and WiFi, we strongly believe that theoretically feasible long distance wireless communication (standard depending on the standard but depending on the standard) is achieved by multi hopping. However, as it seems that there are four major problems at present, it is summarized as a memorandum.

 

① 最適経路検索用の帯域が通信用の帯域を圧迫

本来、近所のノードを「踏み台」に、マルチホッピングによって長距離無線を可能にするはずが、どの踏み台が最適な経路なのかを考える制御用の帯域にリソースを割きすぎてしまう問題。近所のノード数の二乗に比例して、使用する帯域が増加し、通信用の帯域を時間的に圧迫してしまう。ノードごとの消費電力も増加。

①  The optimum route search bandwidth squeezes the communication band

 Originally, the neighboring node as “stepping stone” should enable long-distance wireless by multi-hopping, but considering which stepping stand is the optimum route Issue to allocate resources too much for the control band. In proportion to the square of the number of nodes in the neighborhood, the band to be used increases, and the communication band is pressed in time. Power consumption per node also increased.

 

② 伝送エラーによる処理遅延

ネットワークの末端付近の実質的なエラー率が高くなる問題です。これは、マルチホップ回数が多いノードは、これまでホッピングしてきたノード間のエラー率が掛け算方式となることが要因です。結果的に、送信元のノードは複数回データを伝送する必要があり、全体的なデータ伝送速度が低下します。

②  Processing delay due to transmission error

 This is a problem of increasing the substantial error rate near the end of the network. This is due to the fact that the node with many multi-hop counts is multiplied by the error rate between nodes that have hopped so far. As a result, the source node needs to transmit data more than once, and the overall data transmission rate will decrease.

 

③ 1ユーザによるチャネルの占有

これは、②から派生する課題となります。②を解決しようとして、複数の周波数チャネルを束ねた際に、近所のノードが活用できる周波数チャネル数が減少してしまうといった内容です。

③  Occupation of the channel by one user

 This is an issue derived from ②. In trying to solve ②, when bundling multiple frequency channels, the number of frequency channels that neighbors can utilize decreases.

 

④ セキュリティ

マルチホッピングをする際に、近所のノードを見境なく使用することで、伝送距離を稼げることがメッシュネットワークの強みなのですが、やはり問題となるのセキュリティ。自分が送信しようとしたデータを、近所の人に勝手に覗かれる可能性を秘めているのは最大のデメリットかと思われます。しかしながら、新規ノードの認証は極力簡易的にしておかないとメッシュネットワークの利点が小さくなることもあり、このジレンマに悩まされているようです。

④  Security

It is a strength of the mesh network to make a transmission distance by using the neighboring node in an unnoticed manner when doing multi hopping, but security of a problem also becomes a problem. It seems that it is the greatest disadvantage that you have the possibility of being able to see the data of your own by yourself without permission. However, it seems that this dilemma is plagued by the fact that the advantage of the mesh network may be reduced unless authentication of the new node is made as simple as possible.

 

以上が、現状のメッシュネットワークの課題です。補足として、理論上は10kmもの通信が可能とされているWiFiの規格でも、実用上は最大1kmにも達していないようです。生まれたての規格ということを考慮して、実用できる日を心待ちにするとしましょう。2020年には実用化されてるんだろうか?

 This is the problem of the current mesh network. As a supplement, WiFi standard, which is theoretically capable of 10 km of communication, seems to have reached not more than 1 km in practical use. Let’s suppose that we are looking forward to a practical day considering the newborn standard. Will it be put into practical use in 2020?

 

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