今天大多數計算機都聯在某個網絡上，下一步將是消費電子/電氣設備和通信產品的聯網。工業傳感器與控制設備、工作母機、其它過程控制和制造設備的聯網工作正在進行之中。此外，不要忘記“機器到機器”(M2M)聯網，這可以讓任何一臺機器通過數個網絡層與任一其它機器對話。

總有一天，所有的設備將會實現網絡化。感謝無線Mesh聯網技術，它將使這一天的到來可能比我們想象的還要更快。借助無線Mesh聯網技術，設計師們可以用一個廉價的短距離無線芯片將任一設備與任何其它設備互相連接。這從真正意義上為各種類型的新應用打開了大門，而這在以前是完全沒有可能的。

Mesh概念在Mesh網中，所有節點之間互相連接。這被稱為全網狀結構(Full Mesh)(如圖1)。每個節點到其他各節點都有一個直接鏈接，形成了一個非常有用的排列。然而隨著節點數量的增加，鏈接的數量變得與實際不相符。鏈接(L)的數量由節點(N)的數量決定。用公式表示如下：L = N(N - 1)/2

連接20臺個人電腦就需要190個鏈接，簡直就是硬件和配線工作的噩夢。所以，實際應用的網絡采用總線拓撲、環形拓撲、星形拓撲，或其它網絡拓撲，和一些接入方式來減少相互連接的數量。唯一被廣泛運用的有線Mesh網絡就是互聯網。

無線化使Mesh網變得既可用又便宜。此外，如圖2所示的部分網狀結構(Partial Mesh)具備了全網狀結構的基本優點。在部分網狀里，不是所有的節點都和每個別的節點相連。只要有足夠的鏈接，設計者們就可實現一些令人意想不到的好處。

Mesh網起初是用于監控操作。所以，Mesh通常運載傳感器信號或控制信號。聲音和視頻一般不會包含在Mesh網中，雖然有些先進的Mesh網實現了聲音和視頻。這是因為監控操作包含的是相對簡短的數據包，數據率會非常低。每秒幾Kbits的速度通常算夠快的，但假如需要更快的速度也可實現。典型的數據率范圍是20~250Kbit/秒。

部分網狀結構的主要好處可能是每個節點的范圍被成倍地擴大了。大部分短距無線技術都有一個典型的最大范圍：10米或更短。但是部分網狀結構沒有最大通信距離的限制，因為其它所有的節點都被用作中繼器或路由器。

信號可以從一個節點傳送到另一個節點，無限地擴大范圍。在圖2中，節點A通過以下路徑傳送信號到節點L：A-B-E-M-I-L。另一替代路徑為：A-C-D-F-L。也還有其它幾種冗余的路徑。要傳輸的數據被放在一個數據包里，數據包從一個節點“跳躍”到另一個節點，直到到達目的地。

在大多數的應用里，節點努力把數據放到一個集中點或者叫接入點，像圖2的M。然后，數據會被匯總并發送到局域網(LAN)、城域網(MAN)或廣域網(WAN)進一步傳送(比如生產企業內部的局域網或互聯網)。

網狀拓撲的常見變異體是由好幾個點到多點(PMP)星形網絡組成的混合體。在混合體里，多個節點直接和一個中心對等節點或接入點(AP)對話。然后多個AP被連接在一個Mesh架構里。

不至一條路徑穿行在網狀中，這一事實也引出Mesh網帶來的另一主要好處：可靠性。假如由于信號通道阻塞、壞節點或多重路徑衰減，一條路徑失敗了，信號還可找到一條或多條替代路徑。假如一個節點的電池沒電了，它會從網絡中退出來，其他節點卻能經由可供選擇的跳躍來轉接數據。

人、車輛或設備的移動有時也會阻礙先前很好的無線路徑。此外，來自另一終端的暫時干擾或意外的噪聲脈沖也會阻止傳輸。同樣的，Mesh網又可自動地找到另一路徑。

節點的總數是Mesh網一個重要的考慮點。為從多重跳躍路徑中受益，要求有很多節點。絕對最小的Mesh網架構是3個節點。然而增加更多的節點會大大提高Mesh網的可靠性和強健性。

Mesh網的延展性也很好。起初，它們可能由只有一打左右的節點組成，然而它們卻能毫不困難地延展到數百個或者甚至成千上萬個節點。

另外，Mesh網是自配置的。節點自動相互找尋，假如他們在范圍內，還會自動建立一個鏈接。這被稱為移動臨時網狀網(ad hoc network)。假如節點是移動的，網絡會持續并自動地重組到參與活動的節點上。

新的節點可隨時被增加。假如被加的節點和現有的節點鏈接太遠了，可在中間加個額外的轉發器來建立鏈接。有了小小的，低價的節點，這一方法仍比大多數應用里的配線要便宜。

節能突出Mesh網用電也很少。因為節點間的距離很短，用來建立可靠通信的傳送功率就會很低。而且事實上，一些節點可以用電池運行。

由于節點以脈沖的方式傳送數據包，這些節點可能會睡著了，引起的電流僅有微安培。只有當要轉接信號或要發送信息時才醒過來。工作負載循環可能僅為0.1%~1.0%，大大地減少了功率消耗。電池壽命可長達數月到數年，不需要經常維護。

雖然自配置、自修復的Mesh網有眾多好處，但它們也有一個軟肋，就是安全性問題。假如沒有受到保護，Mesh網絡會被黑客入侵和盜取。然而用加密的方法就可實現保護，如高級加密系統(AES)。

對一些應用來說，Mesh網的另一個缺點就是延時。節點要花一定的時間清醒過來傳遞數據。而且，每一次跳躍也需要一定的時間。節點間的延時總數可達5~30毫秒。對于一些有決定性意義的工業控制應用來說，這樣的速度可能不夠快。但是，在很多情況下，這種延時不是什么問題。

無線電干擾假如現在有很多可供選擇的單片無線收發器，哪一個是最適合Mesh網的呢？答案在于應用。例如，設計者們不能用便宜的ISM-band(工業科學醫療頻段)IC在315MHz，433MHz和915MHz頻段下運行是沒有為什么的。藍牙是另一種可能的選擇。

當明年出現更多便宜的超寬帶(UWB)收發器時，這扇大門會向高速短距的Mesh網打開。對于消費類電子產品，就可用它把房子四處的各種影音設備全連在一起。UWB的最大數據率，在無線USB或直接序列UWB下分別是480Mbits/秒和1Gbit/秒。

一個Mesh網加上多個中繼器可以把數據率保持在一個更大的范圍內。Artimi和其他公司正開始提供軟件到外部嵌入式控制器里，以期創造一個Mesh網解決方案。Mesh無線電界面的一個很好的可能性就是“無所不在(Ubiquitous)"802.11Wi-Fi收發器。成本低，數據率高：11~54Mbits/秒?？闪硪环矫?，功率消耗高，而且這一規格執行的是點對點橋接(P2P)和點對多點橋接(PMP)的星形拓撲。

假如需要高數據率，擁有合適軟件和足夠功率的Wi-Fi無線局域網是個好選擇。有幾家公司在做把Wi-Fi無線電轉成Mesh網字節的軟件。IEEE正在做802.11s Mesh網標準，盡管并不期望一個完整的標準能在未來幾年就出來。與此同時，幾個擁有專利的網狀系統也出現了。

或許最好的選擇是更新的無線標準：IEEE 802.15.4。也就是眾所周知的ZigBee, 這一標準是在Mesh架構里由草稿創造成作品的。它既定義了物理層和數據鏈路層(MAC)，也定義了基本拓撲和節點間的相互協調(如圖3)。ZigBee聯盟已創建了網絡和安全的上層，它可能將會開發應用的外層。

Mesh網的實現假如你是DIY一族，就會有很多802.15.4的芯片。ZigBee用不需許可的ISM頻段中美國的915MHz和2.4GHz和歐洲的868MHz。所有的芯片都采用直序列擴展頻譜(DSSS)來實現多路徑的強健性和最簡化。

典型的ZigBee RF芯片一個很好的例子就是Freescale公司的MC1319x系列。MSC13191是一個使用DSSS和offset-QPSK(偏置四相相移鍵控)調制的2.4GHz收發器。它已建立，所以設計者們可以用他們自己的或另外的私有協議。MSC13192與之相似，但它有一個內置的MAC層：802.15.4-compliant協定。設計者們可以把他們自己的Mesh網絡層加在這一層上面。這一系列的第三位成員是MSC13193，它完全符合ZigBee標準。

Freescale芯片的更新系列，MC1320x家族，把發射/接收器的天線開關安在芯片上。它完全結合Freescale的HCS08處理器芯片之一來創造單片的ZigBee解決方案。

Freescale也和提供Mesh網軟件和解決方案的Millennial Net公司合作。Millennia Net的 Mesh-Scape無線傳感器網絡系統可以在Freescale的RF收發器芯片上運行，創造一個專利的Mesh網解決方案。

MeshScape包括全套的Mesh網軟件和一排節點模塊。它的916MHz與2.4GHz節點和這些軟件兼容。一個MeshGate模塊從網絡上收集并發送數據。一個End節點模塊從混合的星形-網狀網絡捕捉數據，同時一個Mesh節點模塊和傳感器與觸動器一起使用。

由Ember開發的Mesh系統是實現完全標準的ZigBee的一個好選擇。它由Ember的EM250單片收發機/控制器(一個完整的ZigBee系統芯片)和混雜的Mesh網所需的所有軟件組成。EM250有802.15.4-compliant協定、2.4GHz收發器和16位RISC處理器來操作ZigBee和更高的網絡分層。Ember的EM260 RF收發器和EM250的特征一樣。它和Atmel的AVR，德州儀器(TI)的MSP430和其它嵌入式控制器兼容。

Ember系統，EmberZNet 2.0的軟件成分，是一個完全ZigBee-compliant的網絡堆疊，它可操作一個大范圍內的終端應用設備。Ember的開發組相當于把你的設計放到一個大淺盤(如圖4)上交給你。除了一塊開發者的板以外，開發組還提供了12塊完整的節點板，讓設計者有機會自己去測試Mesh概念。另外還有以太網供電設備(PoE)加強器。在軟件方面，開發組的全套軟件包括Ember Studio Network-Management Software，Ember Studio Debug Tools，EmberNet Stack and API和圖書館與全部文檔文件。

很多別的公司也生產芯片、模塊、用于ZigBee的軟件和相似的專利方案。例如，Chipcon AS 正在用一個整體處理器CS2430完成它的單片解決方案CS2420 RF ZigBee收發器。

Helicomm的IP-Link 1200模塊即將用在ZigBee網上。這家公司也有用于較長距離的900MHz模塊，還有軟件和開發組。Cirronet, 另一個RF調制解調器公司，供給寬范圍ZigBee模塊、軟件和開發板。

WI-FI MESH當ZigBee引領短距離Mesh網這一行業時，簡單初始的802.11或Wi-Fi配上合適的軟件就可以用在Mesh架構中。正如先前提到的，Wi-Fi 的IEEE802.11s Mesh標準已有幾年之久了。其間，很多專利系統都在用802.11或類似技術。Wi-Fi對Mesh空中界面意義重大，這個界面需要更高的速度和更長的距離，而且那里的功率消耗不成問題。

Wi-Fi Mesh提供低成本的寬帶，連接到沒有有線TV或DSL接入線服務的農村和郊區。通過把每個用戶終端建立成一個中繼器/路由器節點，可以在一個廣闊的區域提供低價的互聯網服務。許多城鎮都是用這樣的系統。但是這一行業現在正著眼于更大的魚，有一主系統已被提議供給整個費城的網絡連通。

802.11Mesh，是來自Accton Technology的無線智能傳輸網絡(WITnet)系統，也是混合星形Mesh拓撲的變異體。它提供了一個使現有或更新星形/P2P 802.11網絡上的AP Mesh化的方法。

目前，每個AP都需要一個連接回到下部組織，通過T1線或其它鏈接。Accton系統省去了來自Mesh網大多數AP的昂貴鏈接。通過Mesh技術, 多個AP轉接來自和送往一單個有線AP的數據。

WIT網可以自配置和自修復，具有Mesh網的一切特征。設計者們可以簡單而迅速地增加新的節點(AP)。它有內置的AES(高級加密標準)加密和安全鑒定。但可能還沒有一種更快更易的方法用最少的成本去擴展一個現有的熱點網絡。

另外一個運用就是為有線局域網提供橋接。另外，這一系統將和即將面世的802.11s Mesh標準兼容。

由摩托羅拉公司提供的MEA和Motomesh系統代表了一個快速的高端Mesh網絡。幾年前摩托羅拉公司收購了Mesh Networks公司，自此它進入了Mesh的競爭之列。MEA是基礎Mesh架構，它可以讓類似802.11的節點和AP在2.4GHz不需許可頻段上實現Mesh化。它具有Mesh和802.11b系統的一切要素，而且還可用在一些用不了802.11b的移動應用上。

MEA使用正交分割多址接入(QDMA)方法。QDMA最初是由美國國防部國防先進研究計劃署(DARPA)的一份軍事Mesh網合同發展而來的，它是CDMA的一個版本，但不像CDMA手機網絡還需要一個基站。與之代替的是，每個節點都可用作一個轉發器/路由器，節點移動的速度可達250mph。最大的脈沖數據率為6 Mbits/秒。典型的持續速率范圍是：1~2 Mbits/秒。

Motomesh產品系列已與MEA技術結合，走在前端為公共安全機構提供強健的Mesh網。這種網絡非常適用于消防、EMS、公安、救災、國家安全等機構。它提供數據服務和流式視頻、圖片、地理信息系統資料及數據庫的訪問或者公安、建筑工等領域需要的其它信息。

Motomesh中心有一個接入點, 該接入點混合了兩種標準2.4GHz、類似802.11的無線電和兩種MEA 4.9GHz公共服務頻帶的無線電。一套在標準2.4GHz頻帶上運行，另一套在4.9GHz頻帶上運行。

這些Mesh化的接入點可以和膝上型電腦、轎車和其他速度達到200mph的車輛的其它節點進行通信(如圖5)。它的定位系統讓任何車輛都能在10米范圍內查出自己或任何其他用戶的位置----不用GPS(全球定位系統)。即使節點運行在大樓里、市區高樓大廈的“峽谷”間，或者正處于高速移動中，也可在大約1秒鐘的時間內定位。