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理解网状网络:无线连接的未来

2017年6月12日经过罗宾米切尔

想了解更多关于网状网络的知识吗?看看这个介绍。

beplay体育app 苹果云计算已经成为讨论的主要话题,并打开了物联网的世界。然而,一个叫做“网状网络”的新术语正在讨论中。让我们来看看什么是网状网络,以及它将如何改变我们对互联网的看法。

增加互联互通

现代社会和计算机最重要的变化之一就是互联网:一个难以想象的大小系统,允许任何人立即沟通,允许使用一本百科全书,其规模超过所有图书馆的总和,并为所有人提供了一个表达自己意见的平台。

虽然互联网是每个现代城市的支柱,但仍有许多人无法很好地连接互联网或根本无法连接。据估计高达全球人口的60%仍然不能上网。这种缺乏联系的情况通常影响到最贫穷的人和远离城市的人。虽然有很多人认为互联网是一个到处都是猫和搞笑视频的地方,但它也为人们提供了一个免费学习的地方(AllAboutCircuits、Wikipedia或HowStuffWorks上次向你收费是什么时候?),并提供了一些关键信息,否则你无法获得这些信息。

那么,网状网络能提供什么呢?

奇异节点问题

在我们了解“网状网络”有什么新的和不同之处之前,我们应该先从当前的系统如何工作开始。很有可能,你的家庭有互联网接入,如果有的话,它很有可能与多种设备共享这种连接,包括手机、电脑和笔记本电脑。大多数使用无线技术的用户都经历过可怕的“Wi-Fi死区”,即房间或地方没有无线信号。这样的问题可以通过使用“电源上的互联网”适配器的无线中继器迅速解决。

然而,这些适配器仍然将所有信号路由到通过一条数据路径(可以是电话线或光纤电缆)连接到互联网的主路由器。中继器的第二个问题是,它们需要连接到另一个连接到路由器的中继器,或者连接到路由器本身。

当前的家庭网络依赖于路由器和目标之间的单个路径。图片礼貌Rajesh K.[3.0 CC冲锋队]

让我们看一个真实的例子。我的路由器使用宽带,目前的最高下载速度为512Kb/s。当家里还有其他5个用户和大量联网设备的时候,这个速度会非常慢。互联网速度不仅有很多不足之处,众议院wi - fi无线信号非常差是由于传入的电话线被位于底部的屋子的角落里,所有房子的墙砖(也就是说,最糟糕的地方找到一个无线电发射机)。

目前,我使用自定义的Wi-Fi天线和适配器来拾取信号并为远离主房屋的区域的任何设备创建本地无线连接。可以通过在另一个房间固定无线转发器来修复一半的问题,但这仍然无法解决宽带速度(因为这些中继器还需要互联网连接和最靠近车间的房间的互联网连接非常差)。但是,在几个地方,我可以非常好地接收邻居Wi-Fi信号以及附近设备的蓝牙连接。

我知道我不是唯一一个有这些问题的人。现在,想象同样的概念在社区或城市层面。某些地区的连通性比其他地区要好。这就是网状网络非常有利的地方。

平方反比定律对无线电通信来说是一个真正的难题。图片礼貌Borb[CC冲锋队3.0]

网格网络

网状网络是一种网络拓扑结构,它依赖于每一个连接到“网状”的设备同时是用户和收发器。

在标准网络中,家中的路由器是主集线器,是每个设备连接到Internet访问。在网状网络中,每个设备都将连接到所有设备,它可以找到它的一部分,并成为所有互连的设备的一部分。网格中的设备可以与网格中的任何其他设备通信吗即使发送方和接收方之间没有直接的链接。消息将穿过网格,直到到达收件人。这种传输的方法取决于所选择的协议。

这本质上就是因特网在整体上的工作方式,许多服务器相互连接,消息从一个服务器跳到下一个服务器,直到到达目的地。那么,这在家庭和上面给出的例子中是如何有利的呢?

网状网络创建一个互连的设备网格,以便为全部提供互联网连接。图片由卡尔大卫约翰逊提供马龙、Dare Sokoya、Lawrence Mboweni、Ajay Makan、Henk Kotze(无线非洲,Meraka研究所,南非)[cc by-sa 2.5]

许多无线设备正在成为互联网的能力,使得这些设备可能在网格中使用。这些设备代替所有连接到主路由器广播的网络中的家居中的设备,而是连接到由所有设备托管的全局网状信号。只要这些设备之一连接到主路由器,网格中的所有设备都具有Internet访问(即使设备离路由器太远)。

这样做的好处在于,网络中的设备不仅可以接入互联网,而且它们与网络中其他设备的信号强度要比直接连接到路由器高得多。由于两个相邻节点之间的信号强度很可能比路由器的Wi-Fi广播更好,大多数设备可以以更高的速率传输数据。

因此,与其让一个设备连接到100米外的路由器,以20KB/s的下载速度(由于信号退化),它可能会在一个有三个设备在它和路由器之间的网格中。每个设备在这些节点之间可能只有25米的距离(假设是一条直线),如果客户端数据通过每个客户端(根据平方反比定律),那么路由器和客户端之间的信号强度现在就会强16倍。信号强度的增加允许更大的数据吞吐量,从而改善了远离互联网提供设备的所有设备的互联网连接。

但是,这种网络的优势远远超出速度的速度增加。网络的可靠性大于单个中继器的组成,因为网格中的单个设备的故障不会使整个网络降下(除非是坐在路由器和地区的其余部分之间的唯一设备)。中继器可以遭受这一领域的网络广播的单一来源。

网状网络的用法和例子

尽管网状网络不是一个新概念,但它正在行业中慢慢获得关注,许多公司和个人都在与他们自己的协议和框架竞争。

尤其是高通(Qualcomm)发布了一个网状网络平台这将允许设备形成一个网状网络,并与该网络上的任何其他设备通信。网络将允许像灯泡,恒温器和其他家庭自动化系统在为可能离internet源太远的设备提供连接的同时进行交叉通信。高通平台还允许通过语音命令、使用语音识别api、内置麦克风阵列和云api进行设备控制。

网状网络将对具有Wi-Fi热点的城市可能有用,这将与Internet能干功能集成,以创建任何人可以使用的免费网状网络。想象一下,试图为公园内的个人提供免费无线网络,需要安装中继器,这不仅是昂贵的,而且需要定期维护。一个网状网络,而是有人坐在咖啡馆里的免费Wi-Fi,然后将其连接到围绕街道的第二款笔记本电脑,然后连接到一个位于建筑物另一侧的人的电话,连接到另一个行人电话与坐在公园里有笔记本电脑的电话。该网格中的每个设备不仅具有Internet访问,还需要硬件和软件的更少的变化。

这种形式的网络对没有发达连接基础设施的农村地区特别有用。与试图创建连接到每个人的电话网络(这很昂贵)相反,只有一个地方需要强大的互联网连接。

农村地区可以极大地受益于网状网络,以增加连通性。图片礼貌floorvan[cc by-sa 2.0]

从那里,该地区的每个设备都可以连接到一个网格上,不需要昂贵的基础设施,所有人都可以上网。

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总结

考虑到连接到因特网的设备数量正在迅速增加,移动到所有设备可以具有可靠连接的系统,而不需要直接链路。

就像物联网和云计算一样,网格网络可能是电子产beplay体育app 苹果品和嵌入式设计中的下一个大事,而互联网能力。然而,选择哪种协议仍然是一个谜!

特色图像适应了EFF[CC-BY 2.0]