Ожидается, что c внедрением «умных» домов, производств и так далее к сетям Интернета Вещей будут подключены тысячи устройств, начиная от датчиков и заканчивая системами безопасности. В случае «умных городов» их число увеличится на несколько порядков. Возникает проблематика обеспечения стабильного и качественного подключения устройств IoT, в том числе и беспроводного. Это особенно важно, когда речь заходит о системах безопасности, например, на дороге, и критически необходимым становится каждый отдельный узел в сети, чтобы она функционировала без каких-либо недостатков. Важнейшей задачей становится устранение «мертвых зон» (также называемых «белыми пятнами») из покрытия сети.

Наиболее простым решением является установка дополнительного оборудования, например точки доступа или ретранслятора, однако на практике это не всегда бывает осуществимо ввиду необходимости дополнительных затрат, сложности установки оборудования или ухудшения электромагнитной обстановки. Поэтому приходится искать другие решения, одним из которых является конфигурация ячеистой сети.

Беспроводная ячеистая сеть [1, 2] – это сеть связи, состоящая из радиоузлов, взаимодействующих друг с другом в ячеистой топологии. Каждый узел может взаимодействовать друг с другом (в пределах досягаемости. По сути, они образуют интеллектуальную сетку точек доступа, каждая из которых могут взаимодействовать друг с другом, чтобы эффективно маршрутизировать трафик через сеть. Преимущества и недостатки ячеистой сети представлены в таблице 1.

Таблица 1

Преимущества и недостатки ячеистой сети

Устройства, входящие в пиринговую сеть Интернета Вещей, можно разделить на активные и пассивные. Активные устройства – это те, которые нуждаются в постоянной передаче данных на сервера и с серверов, а также с других узлов, которые являются частью сети. «Умные» музыкальные колонки (например Яндекс.Станция), маршрутизаторы и так далее являются яркими примерами активных устройств. Пассивные устройства не требуют непрерывного потока данных. К ним относятся, например, «умные» светильники, «умные» дверные замки, «умные» розетки и так далее. Непрерывная передача данных на эти устройства была бы избыточной.

Пример пиринговой сети, сочетающей в себе активные и пассивные устройства, представлен на рисунке 1. Поскольку пассивные элементы будут повсеместными, то, как только они станут частью ячеистой сети наряду с другими активными элементами, они, таким образом, устранят все или большинство мертвых зон в помещении. Технические характеристики их приемопередатчиков и антенн могут быть разработаны в соответствии с требованиями к покрытию, мощность передачи и маршрутизация трафика могут быть динамически оптимизированы для достижения наилучшей производительности и эффективности.

Рисунок 1. Пример пиринговой IoT-сети

Из рисунка 1 видно, что диапазон, охватываемый тремя активными устройствами вместе, недостаточен для охвата всего помещения. Следовательно, пассивные устройства могут использоваться для расширения зоны покрытия сети. Пассивное устройство «P1» размещено в спальне, пассивное устройство «P2» размещено в подсобном помещении, пассивные устройства «P3» и «P4» размещены в гараже. В то время, как на другой стороне дома пассивное устройство «P5» находится в другой спальне, а пассивное устройство «P6» находится в кабинете. Пассивными устройствами могут быть «умные» светильники, «умные» дверные замки, «умные» жалюзи, датчики движения и так далее. Все устройства, как активные, так и пассивные, должны располагаться в пределах досягаемости других активных или пассивных устройств. Устройство «P1» находится в зоне действия «A1», следовательно, оно имеет связь с «A1». Устройство «P2» находится в зоне действия «A1», а также «P1», следовательно, оно образует сеть с ними обоими. Устройство «P3» находится в диапазоне «P2» и, хотя оно находится вне зоны действия всех активных устройств, оно все равно может подключаться к сети через устройство «P2». Аналогично, устройство «P4» будет подключаться к сети через устройство «P3». Устройство «P5» находится в зоне действия «A2», а устройство «P6» находится в зоне действия «A3». Когда все устройства соединены между собой, то в рассматриваемом помещении практически не остается мертвых зон.