Solucines posibles:
1) Red 485 half duplex. Muy buena, permite interconectar nodos hasta 1200mts de distancia. Puedes usar Modbus (que es un protocolo muy usado a nivel industrial) o crear el propio en 485.
2) CAN, no lo he usado pero claro que es viable. No se en cuanto a las conexiones por nodo.
3) I2C, lo estoy probando en este momento para un trabajo en el que tengo 10 nodos muy próximos al master. Anda muy rápido y uso cable USB para interconectarlos. Requiere el uso de los pines exclusivos del Arduino que puede quitar 2 entradas analógicas si hablamos de UNO.
4) nRF24L01 es una placa de radio en 2.4Ghz no WIFI compatible, permite interconectar muchos nodos. Es veloz, hasta 2Mbits/seg. Consume poco. 50 a 100 mts indoor sin problemas
5) ESP8266 es una placa WIFI to Serial que como el item 4, permite lo mismo, comunicarse via TCP/IP o UDP con un MASTER.
De todas personalmente me gustan 485, nRF y ESP