相反，網狀無線網絡是由具有多個重復鏈路的接收/發送節點組成的系統。節點之間互相幫助，沿著網絡傳輸數據，特別適合惡劣的工作條件。安裝電網時不需要過於謹慎。只要把它們扔在任何地方，它就會成為壹個可靠而靈活的系統，可以隨意擴展到千千成千上萬的設備上。
MIT為mesh網絡開發的拓撲是點對點或對等系統，即由具有重復接收/發送功能的節點組成的網絡。每個節點可以接收/發送數據，並且像路由器壹樣，將數據發送到它的相鄰點。通過中繼處理，數據包通過具有可靠通信鏈路的中間節點，到達指定目標。
類似於因特網和其他對等路由網絡，網狀網絡具有多個冗余通信路徑。如果壹條路徑因任何原因中斷(包括射頻幹擾中斷)，網狀網會自動選擇另壹條路徑維持正常通信。通常，網狀網絡可以自動選擇最短路徑，這提高了連接的質量。根據實踐，如果距離減少兩倍，接收端的信號強度將增加四倍，在不增加節點發射功率的情況下，使鏈路更加可靠。在網狀網絡中，只要增加節點數量，就可以增加可達範圍，或者通過增加冗余鏈路帶來更多的可靠性。
自配置自修復復性網狀網絡具有自配置的特點，不需要人為幹預。添加新設備或重新安置舊設備非常簡單。只要電源連接到新站點，網格網絡就會找到這個新節點，並自動將其納入現有系統。
網狀網絡不僅本身高度可靠，而且適應性強。如果傳感器或數據接收器離固定的射頻通信源太遠，只需要在它們之間布置幾個中繼節點，就可以填補空隙。
在有線互聯網上，如果壹個路由器停止工作，數據包會通過其他節點，選擇另壹條鏈路傳輸數據。同樣，如果網狀網絡中的某個節點或鏈路出現故障，數據包會自動選擇其他路徑。第壹，失去兩個節點並不會對網格造成致命的影響，網狀網絡具有自愈能力，不需要外來人力重新安排路徑。
冗余性和可擴展性現實世界中的冗余性意味著系統的安全儲備程度和用戶精心管理的緊張程序。沒有冗余的系統是不可靠的系統；冗余太多的系統會帶來太多的浪費。在網狀網絡的無線網絡中，冗余是節點密度帶來的基本功能。為了可靠性，需要壹個設計良好的系統，只需要網格中多幾個節點就可以完成。每個節點有多條鏈路，根據情況自動選擇路由。在其他無線系統中，很少有這樣的方法來獲得冗余。
網狀網絡還具有出色的可擴展性，可以擴展到管理數百到數千個節點。因為在這個系統中沒有中央控制單元，所以沒有添加多個鏈接點或網關的麻煩。
可靠性、適應性和可擴展性是當今無線通信和工業控制中非常重要的特性。點對點網絡可靠性好，但不能擴展到使節點有多條鏈路。點到多點網絡可以管理多個端點，但其可靠性受到接入點和端點配置的限制。在環境條件惡劣的情況下，很難提高壹對多網絡的可靠性。相反，在環境或結構的限制下，網格具有內在的可靠性和自適應性，可以隨意擴展到成千上萬個端點。
當網格網絡用於工業控制時，還可以實現分布式控制和診斷監控。現在的網絡格式的無線局域網主要使用基於802.11a/b/g的標準，但是可以通過任何射頻技術進行擴展，比如超寬帶或者802.15.4 Zigbee。因為網絡智能安裝在每個節點上，沒有任何中央交換。網格的運行只依賴於每個具有網絡處理器、交換功能和系統軟件的智能節點。
為了實現網格內節點之間的通信，每個節點都具有自我發現的能力。首先，他們必須決定是否在無線系統中只充當接入點，就像網絡主幹向另壹個節點傳輸數據壹樣，還是扮演組合功能的角色。其次，這些特定節點使用查詢/響應協議來確定其鄰居。這些操作不應占用太多資源，並且不應超過鏈路可用帶寬的1%到2%。
在節點的相互識別中，主要權衡的是路徑信息，比如信號接收強度、吞吐量、誤碼率、等待時間等。這些數據必須在不占用太多帶寬的情況下在相鄰點進行交互。然後，根據這些數據，決定最佳路徑。所以，當時最好的質量，隨時都可以獲得。
鏈路發現和路徑選擇都在後臺進行，所以每個節點都知道當前存在哪些鄰點，並頻繁操作尋找最佳路徑。如果壹個節點由於任何原因停止工作，如維護、重新安排或故障，相鄰節點會立即重新記錄、重新計算並選擇路徑。這種自我修復或故障超越的能力是網狀無線網絡區別於其他無線通信的主要標誌。
每個節點都是自我管理的節點，是網絡的有機組成部分。可以從指定點管理和配置網絡以形成壹個實體。使用系統管理程序SNMP監控特定設備、節點、域或整個網絡。發現協議簡化了搜索和定位指定節點的過程，並將它們顯示在管理器的屏幕上。
網格網絡依賴於各種管理、控制和發現消息，因此需要安全措施，使用帶內消息和加密隧道來防止竊聽和攻擊。802.1x、高級加密標準加密等標準化安全技術保證了節點和設備的安全性。業界的重量級公司，如Cisco和Intel，確認網格技術是無線通信的下壹個邏輯擴展。網格的使用可以幫助企業快速建立新的無線網絡，或者擴展現有的無線局域網，而不用有線連接基站。具有網狀多鏈路的基站容易實現負載均衡，因為它們可以選擇最佳路徑進行數據傳輸。此外，工業用戶還可以使用嵌入式無線網格快速建立傳感器和控制器網絡，用於工業管理和運輸管理。
網格技術的新貴和傳統的IT公司已經出售了具有網格功能的無線局域網。負責標準制定的相關機構正在制定補充規則，將網格納入剛剛與公眾見面的802.11(即WiFi)和802.16(即WiMax)標準。在嵌入式市場，網格技術開始形成標準，比如ZigBee。
事實上，網格的基本概念並不是什麽新發明，只是將互聯網連接世界中的實踐擴展到了無線世界。PacketHop工程副總裁索特·伯克(Sott Burke)說:“今天的固定互聯網是壹個大型固定網格。”
當網格上的每臺設備接收/發送自己的數據時，它還充當其他設備的路由器。每個設備的固有智能使其能夠自動配置有效的網絡，並在節點過載而出現故障時重新調整鏈路。網格網絡的優點不僅是易於架設，而且可以從壹個中心鏈路以無線方式擴展到覆蓋壹個很大的區域，具有很強的生存能力。
也許這是壹個軍事秘密，無線網格是五角大樓國防高級研究計劃局推出的研究成果。PacketHop的早期技術源於斯坦福研究所為五角大樓進行的研究，為野戰士兵配備了輕量級的高速無線數據網絡。佛羅裏達新興公司MeshNetworks也起源於先進的國防研究機構，發展了網格技術。
軍事部門和安全部門仍然是網格產品最直接的市場。“這個市場需求很大，”伯克說。北電和幾家從事網格開發的新公司已經證實，網格格式的WLAN將為企業帶來更多的好處。今年上半年，北電向市場推出了Wi-Fi網格產品——無線7200系列。“在傳統的WLAN方案中，每個節點都連接到主幹網絡，但我們在網絡格式WLAN中免除了這種需要，”無線網狀網絡的業務開發經理Peter Zwinkels說。“它使我們能夠在布線困難或布線成本過高的地區實現無線局域網。”
這些區域包括大型室內和室外空間，如倉庫和高爾夫球場。電源是問題之壹。可能這裏沒有交通管理的紅綠燈和路燈。但北電向公眾承諾，只要能產生傳統的有線網絡，就可以利用以太網本身為節點供電。
在新澤西州達特茅斯大學的網格實驗中，英特爾在校園空間的每個部分將每個學生連接到學校的網絡。這壹計劃於春季實施，為學生提供寬帶連接，需要向電話公司和有線電視公司付費。
這些研究表明，網格主要用於廣域寬帶無線連接。盡管市場信息顯示，Wi-Fi熱點正在美國的咖啡店、火車站和機場匆忙湧現，但無線ISP和電信公司認為，他們可以利用Wi-Fi熱點的擴展網格來吸引用戶，並將其作為銷售互聯網、標準手機和3G服務的禮物。網格技術可以大大加速寬帶業務的發展趨勢:不再需要大量的T1和ADSL線路，每個無線節點都是壹個熱點，只需要壹個高帶寬的連接就可以用無線網格覆蓋整個區域。北電將此歸類為“熱點”，並聲稱這種系統不僅便宜，而且比當前熱點的大雜燴有更好的覆蓋性能。
使用“熱點”
壹些城市正準備為員工推出類似的服務。例如，Verge Wireless已經在巴吞魯日和新奧爾良推出了熱區網格服務。
壹些ISP仍然在等待無線通信的最終解決方案，使用WiMax為難以連接的地區提供寬帶服務。但北電認為，基於Wi-Fi的網格技術可以更好地滿足這些領域。“在沒有DSL線路的地區，WiFi網格可以為壹個小村莊的100~200戶家庭提供寬帶服務，”Zwinkels先生說。“MiMax要求用戶安裝特殊設備，但Wi-Fi網格只要求用戶用標準的PMCIA卡插上電腦。”
繼射頻識別(RFID)之後，嵌入式網格得到了進壹步的發展。網格上的傳感器和控制器不是固定的掃描設備，而是相互交談，並在無線網絡上傳輸信息。波士頓的Ember公司專門制造射頻芯片，用於大型運輸機上監控運輸的集裝箱。每個集裝箱上都遍布傳感器，不僅記錄集裝箱內物品的詳細信息，還傳輸集裝箱在運輸過程中的存儲狀態。出於反恐的目的，美國機場將迅速使用這種無線監控系統來取代緩慢而昂貴的海關人力檢查。
“壹個容器就是壹個網絡，每個容器都是壹個更大的網絡格式中的壹個節點，”Ember的商業總監Jim Schoenberg說。“因為集裝箱本身就是網絡的壹部分，所以不需要在港口或機場安裝天線。網格是壹個幾乎沒有基礎設施的通信系統。”
嵌入式網格還可以用來收集家用水表和電表的讀數，或者安裝在電燈開關中，以減少不必要的電線。Ember公司正在起草ZigBee標準，這是EmberNet技術的壹個組成部分。許多新公司如BelAir Networks、Tropos、FireTide和Strix System正在開發網格產品。雖然大部分產品都是在Wi-Fi的標準下擴展的，但是各家的方法都不壹樣。這些專利產品之間缺乏互操作性，因此無法協同工作。既然網格要進入社會基礎設施，標準的制定就是壹件迫切而重要的事情。
根據IEEE的規則，要制定壹個標準，首先必須由某個單位提出倡議，然後成立研究小組，最後成立標準制定工作組。
2003年12月底，英特爾和思科宣布將在溫哥華IEEE會議上提出制定網絡格式無線網絡標準的倡議。
“目前的情況很明顯，”出版物《Wi-Fi Plant》的編輯埃裏克·格裏菲斯(Eric Griffith)說。“北電和許多新公司都在從事網格產品。如果把這些產品放在壹起，根本無法互相對話。壹些公司使用蜂窩技術，而另壹些公司使用802.438+0438+0A。蜂窩網格可以沿著電線桿豎立，以到達更遠的範圍。802.11a在短距離使用效果好，不受802.11b或802.11g幹擾。”
在Intel、Cisco、MeshNetworks等公司的倡議下，IEEE成立了網格研究小組，希望最終將網格加入到WLAN標準中。今年1月，研究小組召開了第壹次會議。批評者認為，該標準將在“最小公分母”的原則下完成。屆時，各種專利協議的夏普效應將受到極大限制。因此，MeshNetworks將其專利重新包裝為可許可的產品，針對無線設備制造商，並於2004年第二季度開始許可。
“非常有趣的是，英特爾參與了這件事，”格裏菲斯說。“英特爾絕對願意在芯片層面為網格提供標準。在我的印象中，英特爾是想彌補過去的小錯誤。他們進入Wi-Fi太晚了，現在必須在WiMax和grid方面走到前列。”
網絡格式的無線局域網是無線通信發展的必然趨勢。從現有的無線標準中復制新的功能符合大多數制造商和用戶的最大利益。專利標準雖然有暫時的優勢，但不能被技術的進壹步發展所認可。只有把握住技術發展的主流，參與國際研究，才是最穩妥的辦法。
案例研究:美國德克薩斯州加蘭
達拉斯東北部15英裏的加蘭，人口226，5438+00，000，為社會保障人員，如警察、消防員和醫院急診室工作人員更換了通信系統。洛克希德·馬丁公司去年9月贏得了合同，並選擇MeshNetworks的網格技術來取代蜂窩通信系統。新系統將覆蓋57平方英裏，成為世界上最大的移動通信網絡。根據計劃，該項目於2004年第二季度完成，首先提供移動數據服務，然後提供圖像和語音服務。
網格技術給加蘭市帶來了巨大的好處，比原來基礎設施的帶寬提高了50倍。通信經理Darrell McClanahan表示:“我們擺脫了舊系統所需的通信塔、線路租金和分區等令人頭疼的問題。網格系統保持1Mbps的正常吞吐量，峰值為6Mbps
新系統只需要PC卡、無線中繼器、網關、地理定位軟件、改進型Pocket PC PDA和指揮控制中心服務器。中繼器和網關掛在建築物、路燈或交通管制紅綠燈上，為下壹個中繼器和設備提供能量。PC卡和PDA還起到了中繼和路由器的作用，使得網絡非常健壯。地理位置軟件提供經緯度、海拔等信息，無需GPS。該系統支持工業標準TCP/IP、DHCP和SNMP。
在選擇網格通信系統之前，加蘭市於2003年在190高速公路沿線5平方英裏的區域內進行了壹次實驗。當兩輛車以每小時60英裏的速度相向行駛時，成功完成了實時流式圖像和VoIP通話，吞吐量為1.5Mbps。
移動通信專家蒂姆·斯坎內爾談論網格
問:根據Zigbee國際聯盟的倡議，IEEE 802.15.4的壹個重要運營理念是構建網格網絡。每個802.15.4節點都可以作為壹個動態路由器，從壹個網關延伸到無限遠，只要節點排列在這個區域內。這並不是壹個新概念，但對於自組織、自愈合來說，仍然是壹個挑戰。
能否用IEEE 802.15.4來完成網絡格式，IEEE 802.16技術是否有類似的可行性？即通過內部合作，可以不受限制地實現寬帶上網？
答:當我們鋪設越來越多的無線網絡並使用各種技術時，這些網絡最終將連接網格環境並成為最強的，或者至少能夠跨越不同的邊界和標準相互通信。蜂窩技術從壹個蜂窩通信塔跳到下壹個，這使得用戶能夠在網格通信框架中無縫漫遊，抓住最強的可用信號，並形成無線連接。
像Cometa Networks這樣的新公司，探索重疊使用802.11(Wi-Fi)網絡，在大範圍內提供網格無線接入環境，其基本目的就是man的思想。問題是，為了實現可操作性和可靠性，網絡上的每個接入點都不能中斷。如果壹段中斷，就會成為薄弱環節區，服務受損，類似於聖誕節大型燈串裝飾中未點亮的燈泡。
Zigbee承諾將無線功能註入大量設備和內置環境控制等非通信系統，但它不是網格的最佳選擇。Zigbee不適合連續通信系統，因為時間超出預設時間，或者非活動節點處於睡眠狀態。但是可以維持電池的長壽命，壹個電池可以用5年，這樣系統就可以在壹個很長的時期內生存。Zigbee可以傳輸小數據包，但不適合大容量信息。
射頻識別(RFID)系統也類似。它們用於傳輸有限的數據信息，在閱讀器激活它們之前，大多數系統都處於被動地位。最後，我們將在零售和物流運輸中使用更主動的RFID系統。
雖然在電網管理、控制、充電方面存在問題，但都是可以解決的。我們已經能夠監測和控制無線電頻率，我們可以用分層技術和各種算法管理從A點到Z點的數據流。Zigbee和RFID網格可以通信和交換數據，但802.6438+01將是更通用的技術。