Mesh 组网

Mesh(网格)是一种无中心、自组织的高度业务协同的网络。通常分为无线Mesh和有线Mesh，但在实际应用场景，有线Mesh实现有很多障碍，所以无线Mesh组网逐渐成为主流。

Mesh组网的本质是动态自组织网络，拓扑结构具有以下特点：

• 无固定形态: 节点根据信号质量、负载情况等动态调整连接。
• 多路径冗余: 优先选择路线最短或最优路径传输数据。
• 混合架构: 支持分层或分区域的灵活组网。

Mesh组网能够实现在当前节点信号没有其他信号优质的时候，自动切换到另一个更优质的节点上，这样即使在某些节点发生故障、堵塞的情况下，依然能通过多次跳跃完成通信。

Mesh组网的利用率同样很高，传统单跳网络中，多个终端设备共用一个固定节点，随设备增多，单个节点通讯网络质量会明显下降；但每个Mesh节点都能广播同一个网络，当节点通信质量下降，设备会自动重新选择一个节点连接。

无线Mesh与无线中继的区别

① 网络架构: 无线Mesh采用网状分布式结构，让所有的节点形成多跳网络，节点之间可以直接通信，数据通过动态路径选择最优传输；无线中继采用星型或者链式结构，主路由器和中继器是但相连接的，不同中继器之间不能直接通信。

② 信号稳定性与速度: 无线Mesh存在多路径冗余特性，能避免单点故障，信号比较稳定，且支持带宽的动态分配，优先使用高带宽链路，延迟更低；当设备不能连到主路由器时，无线中继信号必须通过主路由器->中继设备->终端设备来传输，衰减较明显，且主路由器与中继器共享带宽，传输速率较低。

③ 覆盖范围与拓展性: 无线Mesh可通过灵活添加节点来拓展，理论上是没有上限的；无线中继在设置时就已经设定好，信号衰减强，难以更改与拓展。

④ 设备管理与无线漫游: 无线Mesh所有节点都统一管理，使用同一个SSID，设备可以自动漫游(不会因为断网影响用户体验)；无线中继要手动配置多个独立SSID，设备需手动切换网络，存在断网现象。

Mesh组网在Wi-Fi中的应用（Wi-Fi Mesh）

Mesh组网技术在Wi-Fi网络中应用广泛，尤其在家庭和办公室环境中，用于解决无线信号覆盖的问题。Wi-Fi Mesh网络由多个 Mesh节点(路由器)组成，通过多个 Mesh 节点覆盖更大面积，消除传统Wi-Fi路由器信号的盲区；Wi-Fi Mesh 系统通常配有一个统一的管理平台，用户可以通过一个应用程序来控制和监控整个网络的运行状态。

Wi-Fi Mesh系统的工作方式：
① 主路由器通过与互联网的连接提供网络入口。
② 子路由器通过无线方式与主路由器以及其他子路由器连接，扩展信号覆盖范围。
③ 子路由器自动处理网络流量，确保每个设备都能接收到最佳信号。

基于Mesh拓扑的UWB技术可行性

① 技术优势
覆盖范围扩展: Mesh拓扑通过多跳通信可以显著扩展UWB网络的覆盖范围，适合大范围应用（如智能城市、工业物联网）。

网络可靠性: Mesh拓扑具有冗余路径，即使某个节点失效，数据仍可通过其他路径传输，提高网络可靠性。

动态适应能力: Mesh网络支持动态节点加入和离开，适合动态环境（如移动设备、资产跟踪）。

② 潜在应用场景
大规模定位系统: 如智能工厂中的设备跟踪、仓储物流中的资产定位。

分布式传感器网络: 如环境监测、智能农业。

智能城市: 如交通管理、公共安全。

③ 技术挑战
定位精度: UWB的高精度定位依赖于精确的时间同步和直接通信。在多跳Mesh网络中，定位误差可能随着跳数增加而累积；可以考虑结合TOA（到达时间）、TDOA（到达时间差）等技术，开发适用于Mesh拓扑的定位算法(如分布式定位算法)，并通过时间同步协议等来减少误差。

功耗延迟: Mesh网络中的多跳通信可能增加节点功耗和传输延迟，与UWB的低功耗优势相冲突；应当优化路由协议和功耗管理策略，使用分布式同步协议，减少中心节点的依赖，减少不必要的通信和能量消耗。

干扰管理: Mesh网络中节点密度增加可能导致信号干扰，影响通信质量和定位精度；可以采用动态信道分配和干扰避免技术，优化网络资源利用来解决。

协议设计: UWB的Mesh网络需要设计新的协议栈，包括路由协议、时间同步机制和安全机制；可以借鉴现有Mesh网络协议（如OpenThread、Zigbee），并结合UWB的特性进行优化。

星型拓扑 / Mesh拓扑的UWB技术比较

① 网络架构: 星型拓扑结构简单、便于管理，适合小规模集中的控制场景；相对而言，Mesh拓扑的自组织特性更适合大型、复杂的环境。

② 定位性能: 星型拓扑依赖中心点，比较适合固定的场景(如商场导航等)；Mesh拓扑的无固定形态特点，使其更适合于动态场景(如物流机器人等)，适应性更强。

③ 功耗延迟: 星型拓扑的子节点休眠较灵活，功耗较低，且实时性更强；Mesh拓扑每个节点都参与路由转发，休眠时间短，功耗大、实时性较大，这是利用Mesh拓扑需要优化的问题之一。

④ 安全性: 星型拓扑的密钥通常在中心节点集中管理，成本低，便于统一升级，但泄露风险较大；Mesh拓扑的多节点协调，成本高，能增强密钥安全性，但相应的更新复杂度会更高。

综上所述，星型UWB可以用在实时性要求高、固定区域且便于维护的场景，而Mesh的UWB更适合用于变化复杂、需要临时组网或者对可靠性较高的环境。