如何使用網狀網技術提高網絡性能
網狀網技術提高無線網絡性能
隨著無線網絡日益受到歡迎，用戶需要更高的帶寬、更大的覆蓋范圍和更好的可靠性。標準的“點到點”或“點到多點”技術，比如 802.11 和藍牙，都是短距離、直視條件下 (line-of-sight) 的無線網絡，有著固有的局限性。隨著額外節點加入網絡并分享接入點數據流，這些網絡的帶寬會逐漸降低。由于鏈路噪聲和傳輸錯誤，帶寬還會隨著距離增加而降低。多數標準的無線網絡在其有效距離內具有“盲區” (dead spot)，這些點呈現出較低的信號質量，這是由于干擾物體或較低的信號強度的緣故。單個故障就可以輕易使整個網絡癱瘓。設計者們正在嘗試使用網狀網技術（mesh network）技術來克服許多此類缺點，同時把無線覆蓋范圍延伸到整個社區或城區。
無線網狀網技術是低功率的多級跳點 (multihop) 系統，它們處理消息的方式是把信息包從一個節點傳遞到另一個節點，直到信息包到達目的地。點到點網絡節點過濾掉所有信息包，只留下自己的信息包，與此不同的是，網狀網技術節點接收要傳給其它節點的信息包，并把它們再次傳送出去。多跳網絡運行方式很象因特網，并提供從源頭到目的地的多條冗余通信路徑。如果一條路徑由于硬件故障或干擾而停止工作，網狀網技術會自動改變信息包的路由，使它們穿過一條替代路徑。
與傳統的點到點網絡相比，網狀網技術的主要優勢之一是每個節點所需的功率大大降低。一個多跳網絡節點只需要足夠的發射功率就可以到達相鄰節點；單跳節點必須承擔最大規定距離。在分布式傳感器網絡等某些應用中，各個節點可以靠得很近，從而使發射器功率極低，電池壽命很長。
低功率節點還有效地增加了總數據容量和網絡帶寬。當一個單跳網絡中的兩個設備試圖同時發射時，爭用協議會均分數據容量，因而給予每個設備一部分可用帶寬。由于網狀網技術中的各個節點功率很低，因此位于網絡不同部分的設備實際上可以在同一頻率同時發射，而不產生干擾。頻譜的這種復用提高了網絡的空間容量。
節點之間的較短距離還帶來了更高的網絡帶寬。在任何固定功率級別射頻發射中，噪聲導致的接收錯誤會隨著發射器和接收器之間距離的增加而增加。多數聯網協議使用若干可變糾錯方案，它們犧牲了帶寬以便在較高的噪聲級連續運行。網狀網消除了這個問題，因為它在多條短距離無噪聲數據路徑上發射，而不是在一次大的、具有潛在噪聲的跳躍。
冗余路徑
網狀網的另一個明顯優點是冗余路徑，與單跳網絡相比，它們帶來了更高的可靠性和數據速率。臨時的本地干擾，比如另一個無線電信號或一個減弱信號的物體，可能會阻止或降低傳統網絡中的數據速率；而網狀網技術只是簡單地通過一條未受影響的替代路徑發送數據。同樣，任何一個網狀網節點中的硬件故障不會使網狀網完全失效。網狀網技術的冗余還提高了有效帶寬，這是因為多個數據流可以同時傳輸。例如，家庭聯網環境可以把視頻數據流從客廳的 DVD 播放器傳輸到臥室的電視機，同時把音頻數據流從家用電腦傳輸到游泳池邊的便攜式 MP3 播放器。
雖然網狀網技術有這么多優點，但網絡專家們擔心多跳環境中的安全問題。例如，在一個包括多個電腦系統的無線網狀網中，安全的數據可能在到達目的地之前通過多個未授權節點。這種數據暴露可能需要復雜的加密或節點認證來防止泄密。網狀網技術還可能為黑客提供機會，來替換錯誤的路由信息或引入未授權的流量。當你使用網狀網技術來跨越校園或社區等寬廣區域時，這些安全問題會變得更明顯。
在部署某個新的多跳系統之前，潛在的網狀網用戶和開發者有多項需要定義和實現的硬件要求和軟件要求。例如，網狀網技術節點收發器的功率應該很低，以便允許頻譜在網絡其它部分的復用。雖然一些有趣的工作正在低功率節點中進行，但多數開發者選擇以 802.11 等現有廣泛可用的硬件開始，并創建軟件協議來啟用多跳系統。
網狀網代表了低成本、高帶寬技術，用于提供“最后一公里”即社區級通信基礎設施。例如，網狀網技術在安裝于燈柱、建筑物、車輛和最終用戶設備上的節點之間使用多跳路由，來為用戶提供全社區范圍的因特網接入。其網狀架構支持固定寬帶連接和移動寬帶連接，這是由于它結合了一種自組 (ad hoc) 對等路由技術和一種專有的 QDMA（正交分割多址）無線電協議。QDMA 無線電技術使用直接序列擴展頻譜，工作于 2.4GHz ISM（工業、科學及醫療）頻帶。當你向網絡添加設備或從網絡中取出設備時，MeshNetworks 公司的軟件可以發現和共享路由信息，并重新配置數據路徑。MeshNetworks 公司把其技術提供給 OEM 們，提供形式為 ASIC 芯片，它配有內置路由技術、QoS（服務質量）管理和精確定位技術。除了硅芯片以外，MeshNetworks 公司還提供 PCMCIA 形式的無線調制解調器卡和固定位置路由器。MWR-6300 是一種安裝于燈柱的路由器，用于在客戶端數量增加時，保證大面積地域、校園或建筑物內部應用中的無線覆蓋范圍。
免費的網狀網軟件
LocustWorld 公司提供一種免費的軟件包，來幫助實現覆蓋社區的網狀網技術。該公司的 MeshAP 是一個開放源代碼軟件項目，運行于 Linux 操作系統，并可以把任何兼容 x86 的 PC 轉變為網狀網技術客戶端、轉發器、網關和接入點。LocustWorld MeshAP 提供遠程管理算法、安全算法和接入算法，來支持各種網狀網技術路由功能。在相鄰節點建立通信時，它會通過簽名的數字證書來核實對方節點的身份。然后，它會設置一個 2048 比特、密鑰加密的數據流。該軟件包括多種功能，使操作者可以決定他們允許哪些人進入網絡。授權用戶可以是為永久服務付費的用戶，也可以是臨時用戶，后者用一種提供固定長度聯機時間的票進行登錄。該程序還為每名用戶維護帶寬概要，以便在網絡上分配數據配額和優先權。當用戶消耗因特網帶寬時，他們會用盡自己的配額，而當他們消耗配額時，他們的優先權會下降。這樣，新用戶可以獲得比那些一直在占用服務的用戶更高的優先權，而公平份額是由可用帶寬資源組成的。一旦用戶超過了自己的配額，該用戶不會被禁止訪問，但他將不再能夠獲得對服務的優先訪問。為了簡化網狀網技術設置，LocustWorld 公司還提供咨詢服務和硬件，比如 400 美元的 MeshBox，這是一種專用路由設備，預先裝載了 MeshAP 軟件。
Tropos Networks 公司提供一種寬帶蜂窩 Wi-Fi 網狀聯網系統，它為電信運營商、網絡運營商和服務提供商們實現城市級寬帶無線數據覆蓋提供了方便。它的無線網狀網技術系統使居民和游客能夠從服務區的任何地方訪問因特網，只要他們擁有配備標準 Wi-Fi 網絡連接的客戶端設備。嵌入于每個 Wi-Fi 單元中的網絡操作系統提供了關鍵的智能。它實現了網狀網技術的自我組織和自我復原。當提供商增加新單元時，自動發現和最優路徑選擇會無縫地把它們集成到網絡中。服務提供商們通過在網絡中的任何地方簡單地連接更多的有線回程鏈路，就能夠擴大總容量。Tropos Networks 公司提供室內和室外 Wi-Fi 單元設備，以及操作系統和網絡管理軟件。目前有多種蜂窩 Wi-Fi 系統、服務和支持選項，一般情況下，成本約為每平方公里 7722 至 19305 美元，這取決于地理狀況和射頻環境。
