采用网状网络技术构建一个无线世界

采用网状网络技术构建一个无线世界

概述摆脱线缆

目前的代无线局域网（WLAN）仅仅用来简单地取代有线，即只是用来消除主要家庭娱乐系统或办公设备部署采用过多线缆所引起的混乱。而实际上，无线通信的优势远远不止这一点。摆脱线缆的束缚之后，设备间可能的连接方式将大量增加。

如今办公室里的电脑与家里的DVD播放机、厨房里的冰箱或者城市另一端的某个朋友的个人数字助理（PDA）都可以实现连接。所有内建无线能力的设备都将能够彼此直接交流，交换数据。任何一种无线设备都可以通过多种方式连接到无线网络：比如客户机、路由器或另一用户的端点。设备可以自动组成临时的自组网，这种网络将根据客户的实际需求进行组合或解散。

但是我们如何才能构建无线网络从而利用这些优势呢？英特尔的研究人员正在竭力挖掘所有可能的方案，其中包括一种有希望实现无线设备互连的体系结构，称为网状网络。

网状网络与单跳网络

网状网络（也称为"多跳"网络）是一种灵活的体系结构，用来在设备间高效地移动数据。将网状网络与单跳网络进行比较将有助于您更好地了解网状网络的优势。

在传统的无线局域网（WLAN）中，多台客户机通过到一个接入点（AP）的直接无线连接访问网络，这就是所说的"单跳"网络。在多跳网络中，任何一种采用无线连接的设备都可以作为路由器或接入点。如果近的接入点比较拥挤，那么还可以将数据路由到近的低流量节点。数据以这种方式不断地从一个节点"跳"到另一个节点，直到到达终的目的地。

互联网就是人们熟悉的有线多跳网络的一个实例。发送电子邮件的时候，讯息并不是直接被送达接收者，而是根据网络流量，通过有效的路径，从一个服务器传送到另一个服务器。电子邮件可能从达拉斯先到丹佛，然后再到纽约，才到达终目的地圣路易斯。路程虽然变长了，但却是效的。

相对于单跳网络来说，网状网络有很多优势。其中重要的三点包括它的稳定性、更高带宽以及空间的再利用。

稳定性

网状网络之所以比单跳网络更稳定，是因为它的运行不依赖于单一节点的性能。在单跳网络中，如果一个接入点瘫痪，那么整个网络将无法运行。但在网状网络体系结构中，如果近的接入点无法正常工作或有地方性干扰，网络仍可以继续运行，数据也将通过另外路径实现轻松传递。

实现稳定性的另一个方法就是通过多条路径来传递数据。电子邮件就是一个很好的例子。将其分成多个数据包，然后借助互联网通过多路径进行传送，再将各个部分重新组合在一起，恢复成原邮件并送达接收者的邮箱。采用多路径传递数据提高了网络带宽的有效性。

更高带宽

根据无线通信的物理特性我们可以了解到：路程越短，带宽程度也就越高。这是因为路程越长，可能导致数据丢失的干扰和其它因素出现的几率就越高。那么，要想从网络中获得更高带宽，其中一种方法就是通过多次"短跳"来传递数据。而网状网络就是这样做的。

而且，由于短距离传递数据只需低功率即可，所以网状网络可以支持整个网络的更高带宽，而不受联邦通信委员会（FCC）规则中有关传送功率限制的约束。

空间再利用

空间再利用是网状网络相对于单跳网络的另一个优势。前面我们已经说过，单跳网络设备必须共享同一个接入点。如果几种设备同时接入网络，那么就会发生虚拟的严重的交通堵塞，系统速度也会随之降低。相反，在多跳网络中，许多设备可以通过不同节点同时接入网络，不会降低系统性能。网状网络采用的更短路程传送在减少干扰的同时，实现了在不同的空间中同时传输数据。

部署网状网络

与单跳网络相比，网状网络的优势很明显。网状网络可以应用于多种环境，包括家庭、企业与公共场所、电信服务提供商网络以及工业设施。

家庭连接――有效使用网状网络的方法之一就是建立无线家庭网络。这种环境下网状网络的主要优势就是可以支持带宽密集型应用，比如高清晰度视频。

家庭中的无线网状网络可以与台式电脑、笔记本电脑、掌上电脑、高清晰电视（HDTV）、DVD播放机、游戏控制台、便携式摄像机以及其它家电设备相连接，而且无需布线，安装网络插孔或配置设备。

工作场所连接――网状网络支持网络用户共享带宽，同时还可以平衡网络负荷以改进整体网络性能。与有线接入点相比，它更简单、更灵活、更经济。

添加无线接入点可以扩大网络的覆盖范围，而且不会产生因为添加更多线缆而造成的高成本。网状网络还可以平衡网络负载，同时消除单跳网络中出现的瓶颈问题。

移动连接――在企业之外，网状网络还可以为许多公共场所提供有效的网络连接解决方案。例如，它可以支持机场无线网络的部署，而且有广泛的覆盖范围。它还可以用于诸如会议室等重要场所，从而限度减少为2－3天的会议部署无线网络所用的成本与工作。

通过宽带连接ISP――由于网状网络不需要可视范围，所以可以用来延伸宽带无线。无线信号从高塔的直接可视范围内的用户的接收天线发出，然后改变方向传输给不在可视范围内的终端用户。该信号从一个天线跳到下一个天线，寻找适合客户（不在直接可视范围内）的路径。于是，在直接可视范围内的一个客户就为几个邻居（他们的视野已被阻隔）提供了无线带宽接入。同时，这一流程还扩大了网络范围。

行业应用

网状网络技术也为商业企业创造了更多的机会。英特尔目前正在研发许多行业应用，包括利用网状网络技术在半导体工厂中预防性维护。

英特尔在其工厂内的所有区域安装了数千个传感器，用于跟踪设备的振动情况，从而确定设备是否发生故障。目前，工厂中大部分传感器所记录的数据还必须通过人工收集，既费时又费钱。因此，工厂无法经常性地收集有关设备状态的数据，而只能在预测某个特定机器部件可能发生故障时才开始收集相关数据。

把这些传感器连网将使工厂管理系统能够自动收集数据，排除了人工收集数据所需要的高昂费用。数据收集工作也可以更频繁地进行，从而能够提供对设备故障的更早期预警，并由此节省更多成本。

在工厂里建立有线网络将是不切实际和成本昂贵的，但是建立一个由许多无线传感器和数量较少的有线接入点（AP）所组成的异构网状网络是切实可行和经济高效的。

面对将会出现的挑战

虽然网状网络表现出很大潜力，但是要想获得普遍采用，它还需要解决很多问题。其中关键的挑战是安装、互操作性、共存性、以及服务质量和安全性英特尔目前正在进行一系列研究，以求克服这些挑战，从而发挥网状网络的全部潜力。

在家庭环境中，安装是用户关心的问题。如果网状网络想要在家庭网络中得到广泛使用，那么对于不太了解技术的普通用户来说，它必须要非常容易安装。目前，即便安装一个传统的单中继无线局域网都很困难，要安装一个包含多个节点的多中继网状网络更是难上加难。英特尔正在研究简化网状网络安装程序的办法。

另一个必须要解决的技术障碍是互操作性。网络必须要能够与内嵌有不同类型无线装置的多种设备相连接。英特尔目前正在设备级上研究的一个解决方案是――开发能够适应不同无线环境的、可重新配置的无线装置。这种方法要比在每个设备上都安装多种无线装置费用便宜得多。

此外，数据流量问题也必须解决。数据流量可能是由各种各样的应用（如互联网浏览、数据备份、电话、娱乐和游戏等）所产生的。这些应用产生了一系列流量模式，并且有不同的带宽要求。英特尔正在研究网络和节点中的流量分类和优先权划分，以便限度地利用带宽，同时为用户带来的体验。如果在一个网络的无线覆盖范围内存在多个网络，就象是在公寓和塔楼里，这些网络必须要能够共存。为了确保和平共存，网络、用户身份验证、数据安全性、路线和服务质量这些都是值得一提的总之，我们要找到一种解决方式让这些相互竟争的网络能够自动的相互协作，尽量减少人工的干预

总结

网状网络提供了一种成本更有效并且更灵活的无线解决方案。虽然这项技术目前正处于雏形，但是它在创造经济高效的无线计算环境方面显示出巨大潜力，将能够满足企业，家庭用户、行业和宽带服务提供商的需求。

英特尔研究人员正在努力解决网状网络所面临的各种挑战，以便将其作为跳板，进入全新的无线世界。

更多信息

如欲了解有关英特尔在无线网络方面研究的更多信息，请参阅：构建未来无线世界（BuildingtheWirelessTomorrow）。
构建未来无线世界（BuildingtheWirelessTomorrow）网站包含大量讨论无线技术发展的文章。欢迎您访问该网站，了解未来无线通信的前景。