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无线的前景很美好，但其不可靠性一直为人们所诟病，网状(mesh)网络的设计目标就是改变这一宿命。
传感器网络存在的问题是庞大而复杂。譬如说，单单安装有线传感器网络就如同一场恶梦，成本也很高昂。虽然无线网络省去了安装难题，但众所周知的问题是性能不可靠。
不过一种新的网络——网状网络(mesh network)有望既便于安装、又能提高可靠性。无线网状网络能够自我构建——把节点放在合适的位置，它们就会组成网络，开始发送数据。如果一些节点由于某种原因出了故障，网络甚至能够“自愈”，继续正常工作。在实际环境下，有些无线网状网络的安装只需要几个小时，就能够以100%的高可靠性运行。
网状网络：让无线联网
网状网络使用新的拓扑结构，以及工作在900MHz或者2.4GHz波段的小型无线模块（见图1和图2），还非常节能。网状网络的节点通常使用普通的AA电池，三五年内用不着更换——这对楼宇自动化和工业控制这类应用来说是一大优点。因为在这些环境下，节点往往放在难以接触到的地方。实际上，网状网络的众多优点最终让无线网络在工业领域有了立足之处。不过从近期来看，主要市场还是要求不太高的应用，如楼宇自动化和家庭安全领域。
网状网络的许多目标市场同ZigBee技术一样，这并非巧合。去年年底发布了ZigBee的第一个规范，ZigBee由此得到了官方定义。就在不久前，网状网络还来自一小批公司，它们采用专利性技术。不过其中一个重要厂商：Ember公司一起在积极从事ZigBee的开发工作，同时提供专利性部件和ZigBee部件。由于ZigBee业已敲定，该公司100家左右的原始设备制造商（OEM）有许多会向ZigBee迁移。
网状网络已经取得了一些成功。在明尼阿波利斯，Supervalu超市在使用Dust Networks的网状网技术，收集及分析来自制冷设备的能耗数据。在韩国，采用Ember所提供技术的网状网络能够自动读取水电煤气表读数。有个网络安装在一幢高层公寓大楼，另一个则覆盖了半个城市街区。
那么，网状网络到底是什么呢？这是一种拓扑结构如同一张网（见图3）的网络。在传统的星状拓扑结构中，许多外围节点连接到中心节点。不过在网状网络当中，节点彼此相连。如果网状网络中的节点要传送信息，数据包就会从一个节点跳到另一个节点，直到最终到达目的地。
网状网络之所以有这么高的可靠性，主要有赖于多跳技术——多跳是指数据不断从一个节点跳到另一个节点。因为数据从一个节点不断传送到另一个节点，又因为网状网络有好多节点，所以任何一个节点到另一个节点之间的路径总是不止一条。结果，要是某个节点因某种原因出了故障，从其他节点发来的数据包就可以绕开它，走另一条路径到达目的地。
多跳还大大延长了网状网络节点的电池寿命。传送所需功率与距离的立方大致成比例。所以三次短距离传输跳（每段距离为X）所耗功率仅为单次远距离传输跳（距离为3X）的1/9。在较远距离上跳数越多，节能效果越是惊人。
为了进一步节能，网状网络尽量减少无线电使用。譬如在传感器网络中，温度传感器获取及发送温度读数可能每分钟只需要一次，节点在其余时间处于休眠模式。不过，节点还要收听其他节点传来的信号，而收听需要耗用诸多能量。因而，定时算法把无线电操作的时间控制在几毫秒以内，这样，节点就不必长时间地收听。
自我构建
除了可靠性和节能特点外，提供与邻近节点通信的功能也是网状网络能够自我构建的关键所在。在给某节点上电后，它就能收听邻近节点。如果它找到了一个或若干个，就会要求加入网络，并获得准入，前提是要满足准入标准，譬如安全状况。而一旦网状网络里面有了为数不少的节点，一个新节点几乎总是能够找到邻近节点进行通信。另一方面，在传统星状网络中，新节点可能并不是随时都能与中心节点进行通信。可能两者之间距离过远，可能隔着物理障碍，也可能该节点处在多路径干扰造成的盲点。
网状网络还可以在所有节点安装到位之前即可使用。以Supervalu超市的能耗监控应用为例，安装人员把最后一个节点安装到位之前，网络就在投入使用、发送分析所用的数据。
节点加入网络后，这些节点和目的地节点之间就会自动生成路径，这往往为构建更庞大的传统网络提供了一条途径。节点本身就能够建立路由，只要发送信息、邻近信号收到信息后，转发出去。这个转发过程会逐个节点地重复下去，直到信息到达目的地。目的地节点提供的确认信号告诉始发节点：一条完全路径已建成；信息已成功抵达。
路由也可能是一种更为复杂的过程：节点使用本地智能生成路由，而不是单单发送信息给其他任何邻近节点。譬如说，节点可以衡量邻近节点的信号强度，查明哪个邻近节点提供更可靠的链路。
有些网状网络还包括一个“管理节点”，可以提供另外的路由控制功能。譬如说，在基于Dust Network的SmartMesh技术的网络当中（见图4），管理节点可以查看来自整个网络的信息，而网状网节点却只能查看来自邻近节点的信息。有了这些信息，管理节点就能不断监控可靠性或者时延；还能动态生成不同的路由路径，以优化可靠性、时延、甚至优化整个网络的电池能耗。
冗余节点和动态路由这两个相关概念对网状网络来说极为重要，因为它们能够提供可靠性。据Ember声称，Ember网络能始终如一地提供“三个9”（99.9%）和“四个9”（99.99%）的可靠性。Dust Networks的副总裁兼创办人之一Rob Conant说得更甚：“我们只要弄清楚哪些链路可靠、哪些不可靠，然后相应改动路径，就能够确保网状网络拥有100%的可靠性。”
这种可靠性对无线网络来说至关重要，因为点对点无线网络向来缺乏可靠性。Conant说：“你要是安装了点对点网络，很难让它具有可靠性，除非设备彼此距离非常近。在典型的部署环境中，一个节点到另一个节点的点对点可靠性可能只有70%或者更低。”但Conant又说：“若采用网状网络，要是你在距离几个不同设备30米以内的地方，即便不能沿某条路径传送，也可以找到其他的一些选择路径。”如果一个节点能够同其他几个节点通信的可能性很大，那么它与任何节点无法通信的可能性就极小。
网状网络的提供商也在加强抵抗射频干扰的能力,从而提高可靠性。譬如说，Ember使用直接序列扩展频谱(DSSS)进行传输;Dust采用了跳频扩频(FHSS)。每个Dust节点可以在处于902Mhz到928MHz范围内的25个频率信道当中的任何一个收发信号,而新节点加入网络后,每个都会分配到一个不同的信道。这样一来,如果网络中某条路径由于射频干扰而被封阻,另一条路径仍有可能畅通无阻。
幸好，大多数传感器网络的工作负载循环（duty cycle）强度低，这样万一遇到干扰，也有时间寻找新的网络路径。Conant说：“每分钟从温度传感器发来的数据包可能只有一个。如果传送不了，还可以试试不同的频率。”
路由策略
不过，网状网络不全是采用同样的方法来寻找网状网当中的替代路径。譬如，Dust就声称采用确定性路由（deterministic routing）。另一方面，Ember偏爱较为灵活的一种方案。
为了确保Dust网状网络中的路由是确定性的，管理节点会收集有关网络全部节点和链路的信息，知道所有可能的路径。随后，注意到数据包成功到达目的地的比例，它就可以对网络性能进行量化，相应分配路径。
Ember也对网络性能进行量化，使用链路质量指标（LQI）来预测数据包成功到达目的地的可能性。 不过，Ember的网络不是把LQI作为确定路由路径的惟一手段。Ember的Bahl说：“问题在于，链路质量在时间A和时间B是不一样的，因为这是无线链路。温度会有变化，湿度会有变化，也可能在你正要发送数据包的时候有人路过。诸如此类的变化会改变链路质量。”Bahl说。“所以，我们选择非确定性路由，作为每次传送数据包的方法。”
在较大的网络中，由于发送数据的节点更多，路径当然变得更为关键。虽然更多的节点为数据提供了更多的替代路径，但同时也带来了更多的数据需要通过网络传送。不过，大多数传感器网络对数据采用不是非常频繁，所以网状网络没有规模上的限制，至少目前是这样。譬如，韩国用来读取水电煤气表读数的Ember网络就有1000多个节点。
Dust的Conant说，网状网络会越来越多地应用于把实际数据引入企业的IT网络，从而可以在网络上加以分析及利用。目前，有几家公司生产网状网络节点，有些节点还内置了传感器。除了Dust外，这个领域的知名厂商还包括Crossbow Technology、Millenial Net和Zensys。Ember不生产节点，不过向生产节点的公司销售节点部件芯片。
随着网状网络数量迅猛增多，老牌的半导体公司也会行动起来，尤其是在ZigBee技术方面。举例说，Atmel和Microchip Technology都拥有ZigBee芯片。长期支持ZigBee的Freescale除了生产流行的微控制器外，还生产传感器——这两种产品非常适合网状网络节点。另外，其他许多半导体公司作为ZigBee联盟（ZigBee Alliance）的成员，也一直很活跃。毫无疑问，它们很快会搭上ZigBee这辆快车。
ZigBee，要还是不要？
网状网技术面临的一大问题实际上就是ZigBee会在其中占有多大的主导地位。网状网络的重要厂商Ember同时提供专利性产品和ZigBee产品，但专利性产品早在ZigBee得到明确定义之前就已投入生产。Ember的营销副总裁Bahl也是ZigBee联盟的副主席，他说，Ember正在积极鼓励客户迁移到ZigBee。Ember和Bahl都在非常积极地从事于ZigBee标准的开发工作，为EmberNet开发的技术大部分已集成到这项标准当中。Bahl说：“我们相信，ZigBee标准会让网状网络更快地发展。”
不过，不是所有人都偏爱ZigBee，至少它并不适合于所有应用。譬如，Dust期望采用ZigBee网络技术所依赖的802.15.4无线电技术，但它不准备很快使用ZigBee本身。Dust的Conant说：“我们在努力让ZigBee走向可靠性更高的企业应用。我认为，我们会在某个时候抵达成功彼岸。”
传感器网络存在的问题是庞大而复杂。譬如说，单单安装有线传感器网络就如同一场恶梦，成本也很高昂。虽然无线网络省去了安装难题，但众所周知的问题是性能不可靠。
不过一种新的网络——网状网络(mesh network)有望既便于安装、又能提高可靠性。无线网状网络能够自我构建——把节点放在合适的位置，它们就会组成网络，开始发送数据。如果一些节点由于某种原因出了故障，网络甚至能够“自愈”，继续正常工作。在实际环境下，有些无线网状网络的安装只需要几个小时，就能够以100%的高可靠性运行。
网状网络：让无线联网
网状网络使用新的拓扑结构，以及工作在900MHz或者2.4GHz波段的小型无线模块（见图1和图2），还非常节能。网状网络的节点通常使用普通的AA电池，三五年内用不着更换——这对楼宇自动化和工业控制这类应用来说是一大优点。因为在这些环境下，节点往往放在难以接触到的地方。实际上，网状网络的众多优点最终让无线网络在工业领域有了立足之处。不过从近期来看，主要市场还是要求不太高的应用，如楼宇自动化和家庭安全领域。
网状网络的许多目标市场同ZigBee技术一样，这并非巧合。去年年底发布了ZigBee的第一个规范，ZigBee由此得到了官方定义。就在不久前，网状网络还来自一小批公司，它们采用专利性技术。不过其中一个重要厂商：Ember公司一起在积极从事ZigBee的开发工作，同时提供专利性部件和ZigBee部件。由于ZigBee业已敲定，该公司100家左右的原始设备制造商（OEM）有许多会向ZigBee迁移。
网状网络已经取得了一些成功。在明尼阿波利斯，Supervalu超市在使用Dust Networks的网状网技术，收集及分析来自制冷设备的能耗数据。在韩国，采用Ember所提供技术的网状网络能够自动读取水电煤气表读数。有个网络安装在一幢高层公寓大楼，另一个则覆盖了半个城市街区。
那么，网状网络到底是什么呢？这是一种拓扑结构如同一张网（见图3）的网络。在传统的星状拓扑结构中，许多外围节点连接到中心节点。不过在网状网络当中，节点彼此相连。如果网状网络中的节点要传送信息，数据包就会从一个节点跳到另一个节点，直到最终到达目的地。
网状网络之所以有这么高的可靠性，主要有赖于多跳技术——多跳是指数据不断从一个节点跳到另一个节点。因为数据从一个节点不断传送到另一个节点，又因为网状网络有好多节点，所以任何一个节点到另一个节点之间的路径总是不止一条。结果，要是某个节点因某种原因出了故障，从其他节点发来的数据包就可以绕开它，走另一条路径到达目的地。
多跳还大大延长了网状网络节点的电池寿命。传送所需功率与距离的立方大致成比例。所以三次短距离传输跳（每段距离为X）所耗功率仅为单次远距离传输跳（距离为3X）的1/9。在较远距离上跳数越多，节能效果越是惊人。
为了进一步节能，网状网络尽量减少无线电使用。譬如在传感器网络中，温度传感器获取及发送温度读数可能每分钟只需要一次，节点在其余时间处于休眠模式。不过，节点还要收听其他节点传来的信号，而收听需要耗用诸多能量。因而，定时算法把无线电操作的时间控制在几毫秒以内，这样，节点就不必长时间地收听。
自我构建
除了可靠性和节能特点外，提供与邻近节点通信的功能也是网状网络能够自我构建的关键所在。在给某节点上电后，它就能收听邻近节点。如果它找到了一个或若干个，就会要求加入网络，并获得准入，前提是要满足准入标准，譬如安全状况。而一旦网状网络里面有了为数不少的节点，一个新节点几乎总是能够找到邻近节点进行通信。另一方面，在传统星状网络中，新节点可能并不是随时都能与中心节点进行通信。可能两者之间距离过远，可能隔着物理障碍，也可能该节点处在多路径干扰造成的盲点。
网状网络还可以在所有节点安装到位之前即可使用。以Supervalu超市的能耗监控应用为例，安装人员把最后一个节点安装到位之前，网络就在投入使用、发送分析所用的数据。
节点加入网络后，这些节点和目的地节点之间就会自动生成路径，这往往为构建更庞大的传统网络提供了一条途径。节点本身就能够建立路由，只要发送信息、邻近信号收到信息后，转发出去。这个转发过程会逐个节点地重复下去，直到信息到达目的地。目的地节点提供的确认信号告诉始发节点：一条完全路径已建成；信息已成功抵达。
路由也可能是一种更为复杂的过程：节点使用本地智能生成路由，而不是单单发送信息给其他任何邻近节点。譬如说，节点可以衡量邻近节点的信号强度，查明哪个邻近节点提供更可靠的链路。
有些网状网络还包括一个“管理节点”，可以提供另外的路由控制功能。譬如说，在基于Dust Network的SmartMesh技术的网络当中（见图4），管理节点可以查看来自整个网络的信息，而网状网节点却只能查看来自邻近节点的信息。有了这些信息，管理节点就能不断监控可靠性或者时延；还能动态生成不同的路由路径，以优化可靠性、时延、甚至优化整个网络的电池能耗。
冗余节点和动态路由这两个相关概念对网状网络来说极为重要，因为它们能够提供可靠性。据Ember声称，Ember网络能始终如一地提供“三个9”（99.9%）和“四个9”（99.99%）的可靠性。Dust Networks的副总裁兼创办人之一Rob Conant说得更甚：“我们只要弄清楚哪些链路可靠、哪些不可靠，然后相应改动路径，就能够确保网状网络拥有100%的可靠性。”
这种可靠性对无线网络来说至关重要，因为点对点无线网络向来缺乏可靠性。Conant说：“你要是安装了点对点网络，很难让它具有可靠性，除非设备彼此距离非常近。在典型的部署环境中，一个节点到另一个节点的点对点可靠性可能只有70%或者更低。”但Conant又说：“若采用网状网络，要是你在距离几个不同设备30米以内的地方，即便不能沿某条路径传送，也可以找到其他的一些选择路径。”如果一个节点能够同其他几个节点通信的可能性很大，那么它与任何节点无法通信的可能性就极小。
网状网络的提供商也在加强抵抗射频干扰的能力,从而提高可靠性。譬如说，Ember使用直接序列扩展频谱(DSSS)进行传输;Dust采用了跳频扩频(FHSS)。每个Dust节点可以在处于902Mhz到928MHz范围内的25个频率信道当中的任何一个收发信号,而新节点加入网络后,每个都会分配到一个不同的信道。这样一来,如果网络中某条路径由于射频干扰而被封阻,另一条路径仍有可能畅通无阻。
幸好，大多数传感器网络的工作负载循环（duty cycle）强度低，这样万一遇到干扰，也有时间寻找新的网络路径。Conant说：“每分钟从温度传感器发来的数据包可能只有一个。如果传送不了，还可以试试不同的频率。”
路由策略
不过，网状网络不全是采用同样的方法来寻找网状网当中的替代路径。譬如，Dust就声称采用确定性路由（deterministic routing）。另一方面，Ember偏爱较为灵活的一种方案。
为了确保Dust网状网络中的路由是确定性的，管理节点会收集有关网络全部节点和链路的信息，知道所有可能的路径。随后，注意到数据包成功到达目的地的比例，它就可以对网络性能进行量化，相应分配路径。
Ember也对网络性能进行量化，使用链路质量指标（LQI）来预测数据包成功到达目的地的可能性。 不过，Ember的网络不是把LQI作为确定路由路径的惟一手段。Ember的Bahl说：“问题在于，链路质量在时间A和时间B是不一样的，因为这是无线链路。温度会有变化，湿度会有变化，也可能在你正要发送数据包的时候有人路过。诸如此类的变化会改变链路质量。”Bahl说。“所以，我们选择非确定性路由，作为每次传送数据包的方法。”
在较大的网络中，由于发送数据的节点更多，路径当然变得更为关键。虽然更多的节点为数据提供了更多的替代路径，但同时也带来了更多的数据需要通过网络传送。不过，大多数传感器网络对数据采用不是非常频繁，所以网状网络没有规模上的限制，至少目前是这样。譬如，韩国用来读取水电煤气表读数的Ember网络就有1000多个节点。
Dust的Conant说，网状网络会越来越多地应用于把实际数据引入企业的IT网络，从而可以在网络上加以分析及利用。目前，有几家公司生产网状网络节点，有些节点还内置了传感器。除了Dust外，这个领域的知名厂商还包括Crossbow Technology、Millenial Net和Zensys。Ember不生产节点，不过向生产节点的公司销售节点部件芯片。
随着网状网络数量迅猛增多，老牌的半导体公司也会行动起来，尤其是在ZigBee技术方面。举例说，Atmel和Microchip Technology都拥有ZigBee芯片。长期支持ZigBee的Freescale除了生产流行的微控制器外，还生产传感器——这两种产品非常适合网状网络节点。另外，其他许多半导体公司作为ZigBee联盟（ZigBee Alliance）的成员，也一直很活跃。毫无疑问，它们很快会搭上ZigBee这辆快车。
ZigBee，要还是不要？
网状网技术面临的一大问题实际上就是ZigBee会在其中占有多大的主导地位。网状网络的重要厂商Ember同时提供专利性产品和ZigBee产品，但专利性产品早在ZigBee得到明确定义之前就已投入生产。Ember的营销副总裁Bahl也是ZigBee联盟的副主席，他说，Ember正在积极鼓励客户迁移到ZigBee。Ember和Bahl都在非常积极地从事于ZigBee标准的开发工作，为EmberNet开发的技术大部分已集成到这项标准当中。Bahl说：“我们相信，ZigBee标准会让网状网络更快地发展。”
不过，不是所有人都偏爱ZigBee，至少它并不适合于所有应用。譬如，Dust期望采用ZigBee网络技术所依赖的802.15.4无线电技术，但它不准备很快使用ZigBee本身。Dust的Conant说：“我们在努力让ZigBee走向可靠性更高的企业应用。我认为，我们会在某个时候抵达成功彼岸。”