作者上海網格首席專家 李明祿

    在20世紀，計算機和互聯網在處理與傳輸數據上起到了革命性的作用。現在，無處不在、無時不在的無線技術將會使21世紀成為以無線網格為標志的第二個信息世紀。

　　低成本無線網格

　　在無線網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網絡（即基本用戶Wi-Fi網絡）已在世界范圍內運行，大多數草根Wi-Fi都傾向于為用戶提供互聯網連接，而不是用戶之間的連接。所以，它還不是無線網格。

　　就像許多觀念漸漸成熟一樣，無線網格目前正在花開綻放。看一看由MIT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，超出了我的系統范圍，另一個鄰居已經進入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網......將來，每一個Wi-Fi系統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。”這個開放式的無線網格概念被呈現為一種普遍目的的Ad hoc網絡。 無線通信被用在終端用戶之間，就如用在終端用戶和區域互聯網之間一樣。

　　擺脫互聯網的無線社區網

　　基于無線網格的概念，今年筆者提出了社區網(Community Area Networks)的概念。社區網是無線網格的一種形式。

　　社區網是一個使用免費頻道的全無線網絡，是可以連接社區或城區，包含居民及移動用戶的多躍網絡。處于其覆蓋范圍內的用戶能夠通過Wi-Fi網絡與其他用戶通信并連接互聯網，這樣就提供了一個獨立的社區網以連接每一個家庭到當地政府部門或組織。
　　
　　Wi-Fi社區網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社區網有許多優點。像草根Wi-Fi一樣，它提供了一個低成本的互聯網訪問。在非營利性應用方面，它為政府信息、在線教育、法律實施、信息共享和城鎮會議等提供了便利性。它同樣可以用在社區安全或者老年人護養等方面;營利性應用有諸如視頻傳播平臺允許商業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網。

　　無線社區網的體系結構

　　無線社區網是含有超級節點（Super Node, SN）的社區網微結構。一個超級節點被定義為一個固定的、相對可靠的節點，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點。同樣，一個普通節點不需要很可靠，它被允許隨時在線或者離線。超級節點是社區網中的關鍵節點。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 網絡的限制而能大大地提高社區網的可擴展性。如圖1所示，一個超級節點能夠訪問至少六個鄰近的超級節點，網絡因其而有很好的連接性。

　　超級節點的結構如圖2所示。一個普通個人計算機或服務器可以被用作路由器，連接著一定數量的訪問節點。每一個訪問節點都附有天線。其中,一個是全向天線，以連接普通節點,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點。

　　最佳訪問節點數目可以根據通道分配算法決定。其通信體系結構如圖3所示。

　　社區網的終端系統可以是任何設備，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手機開發中間件和服務平臺。

　　中間件和服務平臺

　　社區網的基礎結構提供了很多的基本服務，諸如無線網絡的端到端連接，但是需要更多類型的服務才能獲得高級應用。互聯網的代理被用在覆蓋網中，而在社區網中超級節點本身就可以被用來建立覆蓋網。超級節點可被用作復制引擎來區域播送和多播，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。中間件和服務平臺所需提供的功能包括:區域播送和多播、緩沖、鏡像、信息廣播、信息收集、視頻會議和查詢與跟蹤。

　　無線網格是一個新興的領域，它將改變當今網絡世界的現狀，同時能夠為億萬人民提供新的機遇，不僅對于軟件企業有意義，跟終端用戶更是有著密切的關系。社區網是一種無線網格，可以被看作是無線網格的一部分。社區網與無線網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格的研究中，上海交大網格計算中心在社會需求和草根Wi-Fi的啟發下提出了社區網的概念。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，無線網格路由器的研制，視頻服務器及視頻信號在無線網格上的傳送等，形成了一個最終成為社區網基礎的新型系統結構。相應的路由協議及動態通道分配算法便社區網有望成為一個高性能的基礎結構。所有這些,都為建立一個社區網奠定了一個堅實的基礎。初步實驗結果已經證明社區網的基本思想是正確的、方法是可行的。

圖1 社區網結構



圖2. 超級節點結構


圖3. 社區網通信體系結構

    相關鏈接 根據哈佛大學scott bradner等人所提出的觀點，無線網格是一種資源——通過共享網絡、相互連接的傳感器、移動電話以及其他的能夠互聯和通過有線網格互聯的相關設備組成。特別是，分布式的資源共享將會允許這些設備為網格計算提供新的資源和使用位置。