Mesh

Ein Mesh ist ein Netzwerk von Knoten, in dem Nachrichten durch das Netz zum dedizierten Empfänger propagiert werden. Ein Mesh bezieht sich auf eine Mehrfachverbindung zwischen Geräten oder Knoten: Die Knoten/Geräte verbinden sich direkt, dynamisch und nicht-hierarchisch mit möglichst vielen anderen Knoten und kooperieren miteinander, um Daten effizient weiterzuleiten. Sie unterscheiden sich von herkömmlichen Netzwerktopologien, die auf der hierarchischen Verbindung zwischen einer kleinen Teilmenge von Knoten beruhen.

WE meet @ Digital Days 2021: Wirepas Mesh: From Concept to Prototyping

Konventionelle Netzwerktopologien

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Mesh-Netzwerk-Topologie

Was sind die wichtigsten Parameter und Eigenschaften eines Mesh-Netzwerks?

  • Geschwindigkeit
  • Stromverbrauch
  • Durchsatz
  • Maximale Anzahl von Knotenpunkten
  • Installationsaufwand
  • Robustheit

Mesh-Technologien

Mesh-Netzwerktopologien können in Flooding Mesh und Routing Mesh sowie in Asynchronous Mesh und Synchronous Mesh unterschieden werden.

Flooding Mesh

Jeder Knoten leitet die Nachricht einfach weiter. Es wird zwischen synchronem und asynchronem Flooding Mesh unterschieden.

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Vorteile:

  • Einfach zu bedienen
    • Keine Netzwerkorganisation (Installation, Änderung)
  • Größe spielt keine Rolle

Nachteile:

  • Erhöhter Datenverkehr
    • Duty Cycle Probleme

Routing Mesh

Der Netzwerk-Master oder jeder Knoten kennt den Pfad.

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Vorteile:

  • Kürzester/Günstigster Weg

Nachteile:

  • Zusätzlicher Netzwerkorganisationsverkehr
  • Größenbeschränkungen (Master behandelt)
  • Weniger robust bei Netzwerkänderungen
    • Master muss wissen, wenn ein Knoten hinzugefügt/entfernt wird

Asynchronous Mesh

Meldungen können jederzeit übertragen werden

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Vorteile:

  • Schnell
  • Kein Installationsaufwand
  • Keine Größenbeschränkung

Nachteile:

  • Hohe Energieverbrauchsrate (~100% RX)
  • Hohe Wahrscheinlichkeit für Funk-Paket-Kollisionen

Das WE-ProWare Asynchronous Flooding Mesh ist in folgenden Produkten integriert:

  • Thyone-I
  • Tarvos-III
  • Thebe-II
  • Thelesto-III
  • Themisto-I

Synchronous Mesh

Alle Knoten sind synchronisiert und senden/empfangen zu festgelegten Zeitschlitzen.

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Vorteile:

  • Energieeffizient (meist schlafend)
  • Zeit- und Frequenzhopping möglich

Nachteile:

  • Synchronisationsaufwand (Master erforderlich)
  • Größenbeschränkung
  • Geringer Durchsatz/Hohe Latenz

Welche Mesh-Lösungen können wir Ihnen heute anbieten?

Asynchronous Flooding Mesh kann unsere eigene Firmware abbilden mit den Modulen Thyone-I, Tarvos-III, Thebe-II, Telesto-III & Themisto-I.

Asynchronous und Synchronous Routing Mesh kann unser Wirepas Modul Thetis-I abbilden.

WE-ProWare Mesh Lösungen

In diesem Mesh-Netzwerk werden alle Funknachrichten weitergegeben, bis sie das Ziel erreichen. Es ist also ein echtes Mesh, bei dem jeder Knoten Daten an alle Knoten in Reichweite senden kann.

Wie kann ich das Mesh-Netz starten?

Das Mesh-Feature kann durch einen einfachen UART-Befehl aktiviert werden. Sobald die Funktion aktiviert ist, bauen die Funkmodule ohne weiteren Aufwand des Anwenders ein asynchrones Flutungsnetz auf.

Welche Stärke hat dieses Mesh-Netz?

Das Mesh ermöglicht ein einfaches und schnelles Einrichten und Verteilen von Funkdaten über das Netzwerk, mit minimalem Aufwand für den Benutzer.

Wie kann ich ein Prototypennetzwerk aufbauen?

Nehmen Sie mehrere Funkmodule auf Evaluation Boards oder deren USB-Stick-Varianten, die diese Funktion unterstützen. Schalten Sie sie ein und aktivieren Sie das Mesh. Das war's!

Mit Wirepas Mesh ein neues Anwendungsfeld erschließen

Was ist Wirepas?

Wirepas ist ein internationales Unternehmen mit Hauptsitz in Tampere, Finnland.

Wirepas ist auf IoT-Themen spezialisiert und bietet den Wirepas Mesh-Stack (nur Firmware) und Support für Großkunden an. Würth Elektronik kooperiert mit Wirepas, um den Wirepas Mesh-Stack in Funkchips zu integrieren und bietet unseren Kunden einen Service zur Entwicklung von Wirepas Mesh-Funkmodulen auf Basis der bestehenden nRF-Plattform von Nordic Semiconductor.

Würth Elektronik ist lizenziert, Standard- und kundenspezifische Wirepas Mesh-Funkmodule zu entwickeln, zu unterstützen und zu verkaufen.

Was ist Wirepas Mesh?

Wirepas Mesh ist ein Konnektivitätsprotokoll für Funkmodule, das für großflächige und energieeffiziente drahtlose Mesh-Netzwerke in der Frequenz 2,4 GHz optimiert ist. Mit dieser innovativen Technologie lassen sich große IoT-Netzwerke aufbauen, zum Beispiel mit batteriebetriebenen Sensoren, bei denen jeder Knoten auch als Router fungiert.

Bei einer Single-MCU-Lösung läuft die Anwendung auf dem Gerät selbst. Bei einer Dual-MCU-Lösung läuft die Anwendung auf einem Host-Mikrocontroller.

Was sind die Stärken des Wirepas Mesh-Protokolls?

Traditionelle Mesh-Netzwerke haben Probleme im großen Maßstab mit komplexen Netzwerktabellen, Überlastungen und Bandbreitenproblemen. Wirepas überwindet diese Probleme, indem es die Infrastrukturen des Netzwerks entfernt und die Intelligenz des Netzwerks auf die Knoten dezentralisiert. Alle Netzwerkentscheidungen werden lokal von den Knoten getroffen. Jeder Knoten:

  • scannt automatisch die Umgebung und wählt den besten Weg
  • passt die Sendeleistung an die Nähe der Nachbarn an
  • kann als Senke, Routing- oder Nicht-Routing-Knoten fungieren
  • kann im Low-Power- oder Low-Latency-Modus arbeiten
  • wählt die beste Frequenz für die lokale Verwendung
  • hat eine hohe Konfigurierbarkeit, Störungstoleranz, ultraniedriger Stromverbrauch: Die Wirepas Mesh-Software ist ideal für großflächige und batteriebetriebene Netzwerke.

Wie kann ich mit dem Aufbau meines Wirepas-Prototypennetzwerks beginnen?

Für Thetis-I bieten wir ein spezielles Evaluation-Kit an, das aus folgenden Komponenten besteht:

  • 1 Mini-Evaluierungsboard
  • 1 USB Funk-Stick
  • 3 batteriebetriebene Sensorknoten

Ihre spezifischen Funktionen sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Falls Sie ein größeres Testnetzwerk benötigen, können Sie Ihr Starterkit einfach erweitern, indem Sie eine der drei Hardwarekomponenten ( Mini-Evaluierungsboard, USB Funk-Stick, Sensorknoten) dazukaufen.

Zusammen mit unserem proprietären Software-Tool Wirepas Commander können Sie Ihr Wirepas-Netzwerk in wenigen einfachen Schritten einrichten und testen.

Sie brauchen Hilfe?

Sie benötigen weitere Beratung, um zu verstehen, welche Lösung Sie für Ihr Netzwerk benötigen? Lassen Sie sich jetzt von unseren Ingenieuren beraten und kontaktieren Sie uns per E-Mail: wireless-sales@we-online.com

Für mehr Informationen wenden Sie sich bitte an wireless-sales@we-online.com oder senden Sie direkt eine Anfrage an unseren technischen Support oder schauen bei unseren FAQs vorbei.

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