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在20世紀，計算機和互聯(lián)網(wǎng)在處理與傳輸數(shù)據(jù)上起到了革命性的作用�，F(xiàn)在，無處不在、無時不在的無線技術將會使21世紀成為以無線網(wǎng)格為標志的第二個信息世紀。
低成本無線網(wǎng)格
在無線網(wǎng)格的各種解決方案中，IEEE 802.11 Wi-Fi技術提供了一種低成本的解決辦法。事實上，成百上千的草根Wi-Fi網(wǎng)絡（即基本用戶Wi-Fi網(wǎng)絡）已在世界范圍內(nèi)運行，大多數(shù)草根Wi-Fi都傾向于為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)連接，而不是用戶之間的連接。所以，它還不是無線網(wǎng)格。
就像許多觀念漸漸成熟一樣，無線網(wǎng)格目前正在花開綻放�？匆豢从蒑IT媒體實驗室Negroponete博士描述的百合花池塘和青蛙模型:“...沿著街道下去，超出了我的系統(tǒng)范圍，另一個鄰居已經(jīng)進入Wi-Fi。而且還有另一個，又一個。想一想池塘里的百合花，又兩朵，又四朵。然后很多重疊，每一個的莖部插入到互聯(lián)網(wǎng)......將來，每一個Wi-Fi系統(tǒng)都將扮演成一個小的路由器，接替到最近的鄰居。消息可以對等式地蛙跳，就像青蛙一樣從一朵百合花跳到另一朵百合花——莖部是不必要的�！边@個開放式的無線網(wǎng)格概念被呈現(xiàn)為一種普遍目的的Ad hoc網(wǎng)絡。 無線通信被用在終端用戶之間，就如用在終端用戶和區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)之間一樣。
擺脫互聯(lián)網(wǎng)的無線社區(qū)網(wǎng)
基于無線網(wǎng)格的概念，今年筆者提出了社區(qū)網(wǎng)(Community Area Networks)的概念。社區(qū)網(wǎng)是無線網(wǎng)格的一種形式。
社區(qū)網(wǎng)是一個使用免費頻道的全無線網(wǎng)絡，是可以連接社區(qū)或城區(qū)，包含居民及移動用戶的多躍網(wǎng)絡。處于其覆蓋范圍內(nèi)的用戶能夠通過Wi-Fi網(wǎng)絡與其他用戶通信并連接互聯(lián)網(wǎng)，這樣就提供了一個獨立的社區(qū)網(wǎng)以連接每一個家庭到當?shù)卣块T或組織。
Wi-Fi社區(qū)網(wǎng)提供了一個基礎結構。在這個基礎結構之上我們建立服務平臺，其功能包括信息傳播、信息收集、對等局部搜索、查詢與跟蹤、普適結構支持、視頻會議和視頻點播服務等。Wi-Fi社區(qū)網(wǎng)有許多優(yōu)點。像草根Wi-Fi一樣，它提供了一個低成本的互聯(lián)網(wǎng)訪問。在非營利性應用方面，它為政府信息、在線教育、法律實施、信息共享和城鎮(zhèn)會議等提供了便利性。它同樣可以用在社區(qū)安全或者老年人護養(yǎng)等方面;營利性應用有諸如視頻傳播平臺允許商業(yè)合作者提供視頻點播服務。值得注意的一點是，以上應用都并不依靠互聯(lián)網(wǎng)。
無線社區(qū)網(wǎng)的體系結構
無線社區(qū)網(wǎng)是含有超級節(jié)點（Super Node, SN）的社區(qū)網(wǎng)微結構。一個超級節(jié)點被定義為一個固定的、相對可靠的節(jié)點，配備有天線從而可以進行長距離傳輸信號，有足夠的功率提供路由，并且足夠的存儲空間提供高級服務。相比而言，一個普通節(jié)點（Normal Node, NN）可以是一個沒有天線、沒有大的存儲空間或者沒有足夠能力的小節(jié)點。同樣，一個普通節(jié)點不需要很可靠，它被允許隨時在線或者離線。超級節(jié)點是社區(qū)網(wǎng)中的關鍵節(jié)點。它作為入口為居家或者移動用戶提供服務。在傳遞消息的時候它也提供信息存儲功能。這個異構體系結構突破了以往的Ad hoc 網(wǎng)絡的限制而能大大地提高社區(qū)網(wǎng)的可擴展性。如圖1所示，一個超級節(jié)點能夠訪問至少六個鄰近的超級節(jié)點，網(wǎng)絡因其而有很好的連接性。
超級節(jié)點的結構如圖2所示。一個普通個人計算機或服務器可以被用作路由器，連接著一定數(shù)量的訪問節(jié)點。每一個訪問節(jié)點都附有天線。其中,一個是全向天線，以連接普通節(jié)點,相控陣天線可以被用來擴展覆蓋范圍,其他都是定向天線，諸如扇形或拋物面天線，用來連接其他超級節(jié)點。
最佳訪問節(jié)點數(shù)目可以根據(jù)通道分配算法決定。其通信體系結構如圖3所示。
社區(qū)網(wǎng)的終端系統(tǒng)可以是任何設備，如計算機、電視機、或擁有無線界面卡的PDA,可兼容Wi-Fi的手機將是一個重要的終端設備。今后，將會有更多的機構和廠商特別注重為3G/WiFi手機開發(fā)中間件和服務平臺。
中間件和服務平臺
社區(qū)網(wǎng)的基礎結構提供了很多的基本服務，諸如無線網(wǎng)絡的端到端連接，但是需要更多類型的服務才能獲得高級應用。互聯(lián)網(wǎng)的代理被用在覆蓋網(wǎng)中，而在社區(qū)網(wǎng)中超級節(jié)點本身就可以被用來建立覆蓋網(wǎng)。超級節(jié)點可被用作復制引擎來區(qū)域播送和多播，存儲空間可以被用來緩沖或鏡像。這樣，中間件使得這些服務功能易于實現(xiàn)。中間件和服務平臺所需提供的功能包括:區(qū)域播送和多播、緩沖、鏡像、信息廣播、信息收集、視頻會議和查詢與跟蹤。
無線網(wǎng)格是一個新興的領域，它將改變當今網(wǎng)絡世界的現(xiàn)狀，同時能夠為億萬人民提供新的機遇，不僅對于軟件企業(yè)有意義，跟終端用戶更是有著密切的關系。社區(qū)網(wǎng)是一種無線網(wǎng)格，可以被看作是無線網(wǎng)格的一部分。社區(qū)網(wǎng)與無線網(wǎng)格有許多共同的問題，也有它的特殊點。
在過去幾年的無線網(wǎng)格的研究中，上海交大網(wǎng)格計算中心在社會需求和草根Wi-Fi的啟發(fā)下提出了社區(qū)網(wǎng)的概念。初步研究成果包括802.11的遠距離傳送，天線研究及信號干擾，無線網(wǎng)格路由器的研制，視頻服務器及視頻信號在無線網(wǎng)格上的傳送等，形成了一個最終成為社區(qū)網(wǎng)基礎的新型系統(tǒng)結構。相應的路由協(xié)議及動態(tài)通道分配算法便社區(qū)網(wǎng)有望成為一個高性能的基礎結構。所有這些,都為建立一個社區(qū)網(wǎng)奠定了一個堅實的基礎。初步實驗結果已經(jīng)證明社區(qū)網(wǎng)的基本思想是正確的、方法是可行的。
相關鏈接 根據(jù)哈佛大學scott bradner等人所提出的觀點，無線網(wǎng)格是一種資源——通過共享網(wǎng)絡、相互連接的傳感器、移動電話以及其他的能夠互聯(lián)和通過有線網(wǎng)格互聯(lián)的相關設備組成。特別是，分布式的資源共享將會允許這些設備為網(wǎng)格計算提供新的資源和使用位置。
