Wi-Fi R-MESH

Wi-Fi R-MESH

概览

Wi-Fi R-Mesh 是一种创新的树形 Mesh 网络架构，专为扩展 Wi-Fi 覆盖范围而设计。它通过多级节点协作，有效解决传统网络中的信号死角问题，让远离接入点（AP）的设备也能享受稳定高速的网络连接。

如图所示，网络支持多个根节点，以满足更大的覆盖范围，由根节点 STA1、STA2 向下延申出 STA1-0~STA1-3、STA2-0~STA2-3 等多级子节点，形成层次分明的树状拓扑。

该技术特别适用于别墅、多层办公楼等大范围场景，通过多跳中继实现信号的无缝延伸，彻底告别网络盲区。

转发高效

传统 Mesh 网络的转发过程需要中继节点开启热点（SoftAP），且需要更上层的 NAT 协议帮助转发。

而 Wi-Fi R-Mesh 凭借其创新技术，直接在 Wi-Fi 底层实现数据转发，绕过了传统 TCP/IP 协议栈的复杂处理流程，对 Wi-Fi Driver 层也做了极大的简化（区别于传统 MESH 中间节点需要起热点并做 Wi-Fi 连线）。这种设计大幅降低了对 SRAM 内存和 MCU 算力的资源消耗。

如图所示，两侧设备的数据通讯对 R-MESH 转发无感，中间的转发节点通过 Wi-Fi MAC 实现节点间的底层转发。

环路避免

在传统的 Mesh 网络中，拓扑变动易造成环路。如图所示，当 STA1 掉电后，STA3 可能会改连到 STA4 作为新的上行节点，导致 STA3-STA4-STA5 之间形成环路。这个环路内的封包会在节点间反复转送，无法正确抵达 AP，且造成网络拥塞。

而 Wi-Fi R-Mesh 节点记录了后代节点的信息，会主动避免将后代节点选为自己的上行节点，从而避免了环路。

免路由管理

传统的 Mesh 网络通常需要在每个节点的上层软件中都维护一份路由表，在转发封包时由软件查询该路由表以寻找下一跳节点。

R-Mesh 则将父节点、子节点等路由信息直接记录在各节点的寄存器中，并设计了专门的电路用于识别、转发需要中继的封包，省去了软件维护、查询路由表的开销。

低数据延时

Wi-Fi R-Mesh 的极简架构设计显著提升了实时性效能，即使经过几跳的节点，仍可实现较高的吞吐量与极低的数据延时（Round-Trip Time，RTT），特别适用于对低功耗与高效率要求严格的物联网及智能家居场景。

如图所示，随着数据包大小增加，不同跳数（1 ~ 5 跳）的往返延迟增长极为平缓，即使数据经过 5 跳传输（绿色曲线），其延迟仍显著低于传统 Mesh 网络。

PC 端开发工具

基本功能

Gravitation 是一款开源的在 PC 端运行的 R-Mesh 可视化测试工具，提供以下基本功能：

展示网络宏观结构：以树状图呈现所有节点的连接关系
查看节点微观信息：显示各节点的 IP 地址、MAC 地址、最后在线时间等基本信息
监控网络连接强度：基于 Wi-Fi 信号强度计算得分，衡量各个节点与 AP 之间的链路质量
勘察节点周边同伴：查看节点周围是否存在其他 R-Mesh 节点
远程更新节点固件：通过 Wi-Fi 批量传输新版本固件至各节点以完成更新
测试延迟与丢包率：对各节点执行 ping 测试，统计平均 RTT 与丢包率

模拟测试

Gravitation 可通过串口给各节点发送调试命令，来修改节点间的信号强度，从而可以模拟不同的测试距离。

用户可用此功能模拟各种情境下的网络状况，以下为几种典型情境：

远端节点连线： 距离 AP 很远的节点扫描不到 AP Beacon，会借助距离较近的 R-Mesh 节点帮助其完成连线。

节点自由拖拽： 用户可在拓扑图上拖拽节点，随着节点的移动，其会自动侦测并切换到更适合的父节点，且切换过程中 ping 几乎没有丢包。

父节点断线： 当父节点断线时，子节点迅速切换到了候选父节点，且携其子节点一同切换；等原父节点恢复连线后，该子节点再携其子节点切换回了原父节点；在此切换过程中 ping 几乎没有丢包。

AP 切换信道： 当 AP 离开原有信道后，所有节点都断开了连接；待 AP 在新的信道启动后，R-Mesh 网络迅速完成了重建。

节点自动运动： 用户可令节点在拓扑图上自动运动，在运动过程中，其会自动侦测并切换到更适合的父节点，且切换过程中 ping 几乎没有丢包。

移动端开发工具

MGravitation 是一款开源的在移动端运行的 R-Mesh 可视化测试工具，提供以下功能：

展示网络宏观结构：以树状图呈现所有节点的连接关系
查看节点微观信息：显示各节点的 IP 地址、MAC 地址、最后在线时间等基本信息
监控网络连接强度：基于 Wi-Fi 信号强度计算得分，衡量各个节点与 AP 之间的链路质量
勘察节点周边同伴：查看节点周围是否存在其他 R-Mesh 节点
远程更新节点固件：通过 Wi-Fi 批量传输新版本固件至各节点以完成更新
辅助完成批量配网：依托 R-Mesh 配网协议（R-Mesh Provisioning Protocol，RPP），一键协助大量节点完成 Wi-Fi 配网

R-Mesh 配网协议

R-Mesh 配网协议旨在提升大量 R-Mesh 节点场景下的网络部署效率。

用户可先通过移动端 App 经由蓝牙将 Wi-Fi 验证信息下发至其中一个 R-Mesh 节点；当此节点成功接入 Wi-Fi 后，其余节点将遵循 R-Mesh 零配协议（Zero R-Mesh Provisioning Protocol，ZRPP）自动完成连网，从而实现大规模节点的快速布建。

方案优势

应用层开发无感

所有 Mesh 协议都在 Wi-Fi 驱动层实现，无论根节点还是子节点，应用层都可以将当前节点视为一个和 AP 连接的 Wi-Fi Station

百微秒级别的配对和切换

子节点可以快速切换父节点，切换过程不影响数据通信。一个节点可以携带其所有子节点一起切换到另一个父节点，所有节点的数据通信不受影响

高吞吐量和低延时

R-Mesh 数据转发都在底层驱动高效完成，软件处理时间极短，即使经过数跳的设备也具备较高的吞吐量

网络稳定性高

不需要算法维护路由表，整个网络非常稳定，传统 Mesh 网络的环路问题也不会发生

典型应用

智慧照明: 将灯具自动组网，无需中心网关即可联动，实现全屋灯光智能调控
智慧农业: 将土壤温湿度传感器、虫情摄像头等设备自动组网，突破农田复杂地形限制，实现广域农田环境数据同步采集与智能喷灌联动控制
光伏微逆: 将微逆设备自动组网，有效解决复杂建筑环境中信号覆盖难题，实现对分布式光伏单元的实时监控与远程控制

开发资源

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	R-MESH 试用版固件下载	查看
	R-MESH 开发指南	查看
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	R-MESH PC 端开发工具源码	查看
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