网格无线数据
相反，网状无线网络是由具有多个重复链路的接收/发送节点组成的系统。节点之间互相帮助，沿着网络传输数据，特别适合恶劣的工作条件。安装电网时不需要过于谨慎。只要把它们扔在任何地方，它就会成为一个可靠而灵活的系统，可以随意扩展到千千成千上万的设备上。
MIT为mesh网络开发的拓扑是点对点或对等系统，即由具有重复接收/发送功能的节点组成的网络。每个节点可以接收/发送数据，并且像路由器一样，将数据发送到它的相邻点。通过中继处理，数据包通过具有可靠通信链路的中间节点，到达指定目标。
类似于因特网和其他对等路由网络，网状网络具有多个冗余通信路径。如果一条路径因任何原因中断(包括射频干扰中断)，网状网会自动选择另一条路径维持正常通信。通常，网状网络可以自动选择最短路径，这提高了连接的质量。根据实践，如果距离减少两倍，接收端的信号强度将增加四倍，在不增加节点发射功率的情况下，使链路更加可靠。在网状网络中，只要增加节点数量，就可以增加可达范围，或者通过增加冗余链路带来更多的可靠性。
自配置自修复复性网状网络具有自配置的特点，不需要人为干预。添加新设备或重新安置旧设备非常简单。只要电源连接到新站点，网格网络就会找到这个新节点，并自动将其纳入现有系统。
网状网络不仅本身高度可靠，而且适应性强。如果传感器或数据接收器离固定的射频通信源太远，只需要在它们之间布置几个中继节点，就可以填补空隙。
在有线互联网上，如果一个路由器停止工作，数据包会通过其他节点，选择另一条链路传输数据。同样，如果网状网络中的某个节点或链路出现故障，数据包会自动选择其他路径。第一，失去两个节点并不会对网格造成致命的影响，网状网络具有自愈能力，不需要外来人力重新安排路径。
冗余性和可扩展性现实世界中的冗余性意味着系统的安全储备程度和用户精心管理的紧张程序。没有冗余的系统是不可靠的系统；冗余太多的系统会带来太多的浪费。在网状网络的无线网络中，冗余是节点密度带来的基本功能。为了可靠性，需要一个设计良好的系统，只需要网格中多几个节点就可以完成。每个节点有多条链路，根据情况自动选择路由。在其他无线系统中，很少有这样的方法来获得冗余。
网状网络还具有出色的可扩展性，可以扩展到管理数百到数千个节点。因为在这个系统中没有中央控制单元，所以没有添加多个链接点或网关的麻烦。
可靠性、适应性和可扩展性是当今无线通信和工业控制中非常重要的特性。点对点网络可靠性好，但不能扩展到使节点有多条链路。点到多点网络可以管理多个端点，但其可靠性受到接入点和端点配置的限制。在环境条件恶劣的情况下，很难提高一对多网络的可靠性。相反，在环境或结构的限制下，网格具有内在的可靠性和自适应性，可以随意扩展到成千上万个端点。
当网格网络用于工业控制时，还可以实现分布式控制和诊断监控。现在的网络格式的无线局域网主要使用基于802.11a/b/g的标准，但是可以通过任何射频技术进行扩展，比如超宽带或者802.15.4 Zigbee。因为网络智能安装在每个节点上，没有任何中央交换。网格的运行只依赖于每个具有网络处理器、交换功能和系统软件的智能节点。
为了实现网格内节点之间的通信，每个节点都具有自我发现的能力。首先，他们必须决定是否在无线系统中只充当接入点，就像网络主干向另一个节点传输数据一样，还是扮演组合功能的角色。其次，这些特定节点使用查询/响应协议来确定其邻居。这些操作不应占用太多资源，并且不应超过链路可用带宽的1%到2%。
在节点的相互识别中，主要权衡的是路径信息，比如信号接收强度、吞吐量、误码率、等待时间等。这些数据必须在不占用太多带宽的情况下在相邻点进行交互。然后，根据这些数据，决定最佳路径。所以，当时最好的质量，随时都可以获得。
链路发现和路径选择都在后台进行，所以每个节点都知道当前存在哪些邻点，并频繁操作寻找最佳路径。如果一个节点由于任何原因停止工作，如维护、重新安排或故障，相邻节点会立即重新记录、重新计算并选择路径。这种自我修复或故障超越的能力是网状无线网络区别于其他无线通信的主要标志。
每个节点都是自我管理的节点，是网络的有机组成部分。可以从指定点管理和配置网络以形成一个实体。使用系统管理程序SNMP监控特定设备、节点、域或整个网络。发现协议简化了搜索和定位指定节点的过程，并将它们显示在管理器的屏幕上。
网格网络依赖于各种管理、控制和发现消息，因此需要安全措施，使用带内消息和加密隧道来防止窃听和攻击。802.1x、高级加密标准加密等标准化安全技术保证了节点和设备的安全性。业界的重量级公司，如Cisco和Intel，确认网格技术是无线通信的下一个逻辑扩展。网格的使用可以帮助企业快速建立新的无线网络，或者扩展现有的无线局域网，而不用有线连接基站。具有网状多链路的基站容易实现负载均衡，因为它们可以选择最佳路径进行数据传输。此外，工业用户还可以使用嵌入式无线网格快速建立传感器和控制器网络，用于工业管理和运输管理。
网格技术的新贵和传统的IT公司已经出售了具有网格功能的无线局域网。负责标准制定的相关机构正在制定补充规则，将网格纳入刚刚与公众见面的802.11(即WiFi)和802.16(即WiMax)标准。在嵌入式市场，网格技术开始形成标准，比如ZigBee。
事实上，网格的基本概念并不是什么新发明，只是将互联网连接世界中的实践扩展到了无线世界。PacketHop工程副总裁索特·伯克(Sott Burke)说:“今天的固定互联网是一个大型固定网格。”
当网格上的每台设备接收/发送自己的数据时，它还充当其他设备的路由器。每个设备的固有智能使其能够自动配置有效的网络，并在节点过载而出现故障时重新调整链路。网格网络的优点不仅是易于架设，而且可以从一个中心链路以无线方式扩展到覆盖一个很大的区域，具有很强的生存能力。
也许这是一个军事秘密，无线网格是五角大楼国防高级研究计划局推出的研究成果。PacketHop的早期技术源于斯坦福研究所为五角大楼进行的研究，为野战士兵配备了轻量级的高速无线数据网络。佛罗里达新兴公司MeshNetworks也起源于先进的国防研究机构，发展了网格技术。
军事部门和安全部门仍然是网格产品最直接的市场。“这个市场需求很大，”伯克说。北电和几家从事网格开发的新公司已经证实，网格格式的WLAN将为企业带来更多的好处。今年上半年，北电向市场推出了Wi-Fi网格产品——无线7200系列。“在传统的WLAN方案中，每个节点都连接到主干网络，但我们在网络格式WLAN中免除了这种需要，”无线网状网络的业务开发经理Peter Zwinkels说。“它使我们能够在布线困难或布线成本过高的地区实现无线局域网。”
这些区域包括大型室内和室外空间，如仓库和高尔夫球场。电源是问题之一。可能这里没有交通管理的红绿灯和路灯。但北电向公众承诺，只要能产生传统的有线网络，就可以利用以太网本身为节点供电。
在新泽西州达特茅斯大学的网格实验中，英特尔在校园空间的每个部分将每个学生连接到学校的网络。这一计划于春季实施，为学生提供宽带连接，需要向电话公司和有线电视公司付费。
这些研究表明，网格主要用于广域宽带无线连接。尽管市场信息显示，Wi-Fi热点正在美国的咖啡店、火车站和机场匆忙涌现，但无线ISP和电信公司认为，他们可以利用Wi-Fi热点的扩展网格来吸引用户，并将其作为销售互联网、标准手机和3G服务的礼物。网格技术可以大大加速宽带业务的发展趋势:不再需要大量的T1和ADSL线路，每个无线节点都是一个热点，只需要一个高带宽的连接就可以用无线网格覆盖整个区域。北电将此归类为“热点”，并声称这种系统不仅便宜，而且比当前热点的大杂烩有更好的覆盖性能。
使用“热点”
一些城市正准备为员工推出类似的服务。例如，Verge Wireless已经在巴吞鲁日和新奥尔良推出了热区网格服务。
一些ISP仍然在等待无线通信的最终解决方案，使用WiMax为难以连接的地区提供宽带服务。但北电认为，基于Wi-Fi的网格技术可以更好地满足这些领域。“在没有DSL线路的地区，WiFi网格可以为一个小村庄的100~200户家庭提供宽带服务，”Zwinkels先生说。“MiMax要求用户安装特殊设备，但Wi-Fi网格只要求用户用标准的PMCIA卡插上电脑。”
继射频识别(RFID)之后，嵌入式网格得到了进一步的发展。网格上的传感器和控制器不是固定的扫描设备，而是相互交谈，并在无线网络上传输信息。波士顿的Ember公司专门制造射频芯片，用于大型运输机上监控运输的集装箱。每个集装箱上都遍布传感器，不仅记录集装箱内物品的详细信息，还传输集装箱在运输过程中的存储状态。出于反恐的目的，美国机场将迅速使用这种无线监控系统来取代缓慢而昂贵的海关人力检查。
“一个容器就是一个网络，每个容器都是一个更大的网络格式中的一个节点，”Ember的商业总监Jim Schoenberg说。“因为集装箱本身就是网络的一部分，所以不需要在港口或机场安装天线。网格是一个几乎没有基础设施的通信系统。”
嵌入式网格还可以用来收集家用水表和电表的读数，或者安装在电灯开关中，以减少不必要的电线。Ember公司正在起草ZigBee标准，这是EmberNet技术的一个组成部分。许多新公司如BelAir Networks、Tropos、FireTide和Strix System正在开发网格产品。虽然大部分产品都是在Wi-Fi的标准下扩展的，但是各家的方法都不一样。这些专利产品之间缺乏互操作性，因此无法协同工作。既然网格要进入社会基础设施，标准的制定就是一件迫切而重要的事情。
根据IEEE的规则，要制定一个标准，首先必须由某个单位提出倡议，然后成立研究小组，最后成立标准制定工作组。
2003年12月底，英特尔和思科宣布将在温哥华IEEE会议上提出制定网络格式无线网络标准的倡议。
“目前的情况很明显，”出版物《Wi-Fi Plant》的编辑埃里克·格里菲斯(Eric Griffith)说。“北电和许多新公司都在从事网格产品。如果把这些产品放在一起，根本无法互相对话。一些公司使用蜂窝技术，而另一些公司使用802.438+0438+0A。蜂窝网格可以沿着电线杆竖立，以到达更远的范围。802.11a在短距离使用效果好，不受802.11b或802.11g干扰。”
在Intel、Cisco、MeshNetworks等公司的倡议下，IEEE成立了网格研究小组，希望最终将网格加入到WLAN标准中。今年1月，研究小组召开了第一次会议。批评者认为，该标准将在“最小公分母”的原则下完成。届时，各种专利协议的夏普效应将受到极大限制。因此，MeshNetworks将其专利重新包装为可许可的产品，针对无线设备制造商，并于2004年第二季度开始许可。
“非常有趣的是，英特尔参与了这件事，”格里菲斯说。“英特尔绝对愿意在芯片层面为网格提供标准。在我的印象中，英特尔是想弥补过去的小错误。他们进入Wi-Fi太晚了，现在必须在WiMax和grid方面走到前列。”
网络格式的无线局域网是无线通信发展的必然趋势。从现有的无线标准中复制新的功能符合大多数制造商和用户的最大利益。专利标准虽然有暂时的优势，但不能被技术的进一步发展所认可。只有把握住技术发展的主流，参与国际研究，才是最稳妥的办法。
案例研究:美国德克萨斯州加兰
达拉斯东北部15英里的加兰，人口226，5438+00，000，为社会保障人员，如警察、消防员和医院急诊室工作人员更换了通信系统。洛克希德·马丁公司去年9月赢得了合同，并选择MeshNetworks的网格技术来取代蜂窝通信系统。新系统将覆盖57平方英里，成为世界上最大的移动通信网络。根据计划，该项目于2004年第二季度完成，首先提供移动数据服务，然后提供图像和语音服务。
网格技术给加兰市带来了巨大的好处，比原来基础设施的带宽提高了50倍。通信经理Darrell McClanahan表示:“我们摆脱了旧系统所需的通信塔、线路租金和分区等令人头疼的问题。网格系统保持1Mbps的正常吞吐量，峰值为6Mbps
新系统只需要PC卡、无线中继器、网关、地理定位软件、改进型Pocket PC PDA和指挥控制中心服务器。中继器和网关挂在建筑物、路灯或交通管制红绿灯上，为下一个中继器和设备提供能量。PC卡和PDA还起到了中继和路由器的作用，使得网络非常健壮。地理位置软件提供经纬度、海拔等信息，无需GPS。该系统支持工业标准TCP/IP、DHCP和SNMP。
在选择网格通信系统之前，加兰市于2003年在190高速公路沿线5平方英里的区域内进行了一次实验。当两辆车以每小时60英里的速度相向行驶时，成功完成了实时流式图像和VoIP通话，吞吐量为1.5Mbps。
移动通信专家蒂姆·斯坎内尔谈论网格
问:根据Zigbee国际联盟的倡议，IEEE 802.15.4的一个重要运营理念是构建网格网络。每个802.15.4节点都可以作为一个动态路由器，从一个网关延伸到无限远，只要节点排列在这个区域内。这并不是一个新概念，但对于自组织、自愈合来说，仍然是一个挑战。
能否用IEEE 802.15.4来完成网络格式，IEEE 802.16技术是否有类似的可行性？即通过内部合作，可以不受限制地实现宽带上网？
答:当我们铺设越来越多的无线网络并使用各种技术时，这些网络最终将连接网格环境并成为最强的，或者至少能够跨越不同的边界和标准相互通信。蜂窝技术从一个蜂窝通信塔跳到下一个，这使得用户能够在网格通信框架中无缝漫游，抓住最强的可用信号，并形成无线连接。
像Cometa Networks这样的新公司，探索重叠使用802.11(Wi-Fi)网络，在大范围内提供网格无线接入环境，其基本目的就是man的思想。问题是，为了实现可操作性和可靠性，网络上的每个接入点都不能中断。如果一段中断，就会成为薄弱环节区，服务受损，类似于圣诞节大型灯串装饰中未点亮的灯泡。
Zigbee承诺将无线功能注入大量设备和内置环境控制等非通信系统，但它不是网格的最佳选择。Zigbee不适合连续通信系统，因为时间超出预设时间，或者非活动节点处于睡眠状态。但是可以维持电池的长寿命，一个电池可以用5年，这样系统就可以在一个很长的时期内生存。Zigbee可以传输小数据包，但不适合大容量信息。
射频识别(RFID)系统也类似。它们用于传输有限的数据信息，在阅读器激活它们之前，大多数系统都处于被动地位。最后，我们将在零售和物流运输中使用更主动的RFID系统。
虽然在电网管理、控制、充电方面存在问题，但都是可以解决的。我们已经能够监测和控制无线电频率，我们可以用分层技术和各种算法管理从A点到Z点的数据流。Zigbee和RFID网格可以通信和交换数据，但802.6438+01将是更通用的技术。