市政 WiFi 如何工作

早期家庭互联网接入需要使用连接到调制解调器的计算机拨号并保持连接。这既麻烦又缓慢。调制解调器速度越快，人们就越意识到300波特时代的糟糕数据传输速度。最终，能够负担得起价格上涨的家庭用户可以通过数字用户线路 (DSL)、有线电视

和卫星。

宽带接入比拨号上网快，但直到最近，你仍然需要将电脑插入墙壁插孔或连接到某个设备。无线网络，即WiFi，改变了这一切。无线网络使用802.11网络标准允许设备进行通信。在WiFi网络中，数据通过无线电波从一个地方传输到另一个地方。你仍然需要将无线路由器物理连接到调制解调器，但你可以随意移动你的电脑。

802.11网络使用未经授权的无线电频谱来发送和接收数据。频谱的许多其他部分，例如承载无线电和电视信号的频段，需要许可证才能使用。未经授权的频谱可供任何拥有正确设备的人使用。对于无线计算机网络而言，这意味着你需要一个无线路由器和你正在使用的设备中的无线技术。

自2002年以来，许多人在家中建立了无线网络。企业也效仿，为员工提供了额外的移动性。咖啡馆、公园和图书馆等公共聚集场所创建了WiFi热点，希望能吸引更多的业务。公共热点的数量迅速增长——分析师估计到2008年将达到20万个[参考]。

现在，城市已经开始建立市政无线网络。截至2006年1月，美国有186个城市已经建成并运行了网络，或者有明确的建网计划。这比去年7月的122个城市有所增加[参考]。其中一些网络提供免费或远低于其他宽带服务价格的高速互联网接入。另一些则仅供城市使用——它们允许警察、消防部门和其他市政府员工远程完成其工作的某些方面。

目前提出网络建设的城市有几个目标。他们希望提高员工生产力，使城市对企业更具吸引力，提振经济，弥合数字鸿沟，或者通过一个网络实现所有这些目标。美国在宽带普及率方面位居世界第16位，一些领导人认为这表明该国正在落后[参考]。无线网络可能会让更多人更容易、更经济地获得宽带接入。

这些网络通常被称为“市政WiFi”，但它们不仅仅使用802.11网络。市政网络中的无线接入点也与典型的WiFi热点不同。接下来，我们将看看构成无线网络的“网状结构”。

网状结构

咖啡馆和其他地方的大多数WiFi热点都采用中心辐射配置。一个无线电（中心）为多个用户（辐射）发送和接收数据。无线路由器通过物理连接——一根电缆——连接到互联网，并通过该电缆传输来自多个用户的数据。

在现有有线连接上添加无线路由器是小规模提供无线接入的简单便捷方式。无线路由器相对便宜。大多数都允许人们选择各种登录和加密选项，提供一层安全性。

但如果一个无线路由器出现故障，并非总是有另一个附近的路由器可以顶替。而在大规模应用中，例如整个城市，使用物理电缆将每个无线路由器连接到互联网是昂贵的。

这就是为什么大多数市政无线网络使用网状结构而不是中心辐射结构。网状结构是一系列无线电发射器。每个发射器都能够与至少另外两个通信。它们在城市中形成一个无线电信号云。信号通过这个云从一个路由器传输到另一个路由器。

在某些网络中，信号从一个接收器跳到另一个接收器，直到它们到达一个具有有线互联网连接的节点。其他网络使用回程节点。这些节点的功能正如其名称所示——它们从许多发射器收集所有数据，并通过将其发送到具有有线连接的路由器将其传回互联网。回程节点通常是点对点或点对多点节点。它们可以连接一个点到正好另一个点，或者连接一个点到多个点。

如果你使用笔记本电脑连接到网状网络中的互联网，会发生以下情况

如果你在有公共接入的城市外出，你可能不需要额外设备就能做到这一点。但如果你试图从家里访问网络，你可能需要一个更强的无线电和可能一个定向天线。尽管来自城市网络的信号足够强，可以进入你的家，但你电脑发出的信号可能不足以再次传出。大多数服务提供商都会考虑到这一点，并免费或收费提供必要的设备，就像他们提供DSL或有线调制解调器一样。

这个系统比普通热点的中心辐射结构有几个优点。首先，由于电缆更少，成本更低。如果少数节点出现故障，网状结构中的其他节点可以进行补偿。除了比将高速电缆铺设到城市每个位置便宜得多之外，它的建设速度也快得多。

当一个城市决定建设无线网络时，通常会发布一份征求建议书 (RFP)。RFP只是向有兴趣建设网络的公司征求信息。虽然理论上城市可以自己建设网络，但大多数城市选择将这一部分过程委托给具有互联网和网络技术经验的公司。

有兴趣的企业会提交一份建议书来回应RFP，其中描述了建设和维护网络的计划。建议书涵盖了从无线电设备的数量和类型到最终成本的所有内容。网络的物理结构必须考虑城市的规模和布局、植被覆盖、地形以及其他因素。建议书还包括最终谁将拥有、运营和维护网络——是城市还是企业。

在一些最早提出的网络中，城市本身拥有并控制这些网络。互联网服务提供商（ISP）和电信公司等企业反对这些计划。他们的论点是，市政部门与私营部门之间的竞争是不公平甚至非法的。

如今，许多现有和提议的网络遵循以下四种模式之一

城市审查所有RFP，然后决定接受哪个提案。例如，EarthLink已被选中在加利福尼亚州阿纳海姆和宾夕法尼亚州费城建设网络，并是其他几个城市的最终候选者。EarthLink还在与谷歌合作，在旧金山建设一个无线网络。

网络最终会是什么样子取决于几个因素。首先是城市希望利用网络做什么。一个向所有人开放的城市范围内的全面覆盖网络，与一个仅向警务人员和消防员开放的公共安全网络，可能会有很大的不同。（请参阅“无线应用”和“公共安全”了解这些网络可以做的事情。）

不同企业的提案也会因其使用的硬件和协议而差异很大。EarthLink的项目结合了网状网络和点对多点网络。其大多数提案都包含在城市各地的灯杆上安装无线电发射器，这些发射器形成无线信号云。高层建筑或塔楼上的无线电天线也与遍布信号云中的小型天线进行通信。这些点对多点天线提供回程传输，将数据从信号云传输到有线互联网。

几乎总是，一旦城市决定了谁将建设、运行和维护网络，最后一步就是试点项目。试点项目就像是网络的较小版本的预览或测试运行。它通常是最终项目规模的一小部分，它让城市能够确保该网络适合他们。

让我们看看一旦无线网络建立并运行起来，一个城市能用它做些什么。

市政网络可以为普通民众提供低成本、高速的接入。一些城市已以此来证明网络的开支是合理的。理论上，那些不再花费高速连接费用的人将能够将这些钱重新投入当地经济。

一些组织在发展中国家建立了无线网络，以便在传统网络无法到达的地区提供互联网接入。一些美国城市希望利用其网络来弥合数字鸿沟。宾夕法尼亚州费城计划为其网络补充低成本电脑，供低收入家庭使用。计划还包括培训青少年为其社区居民提供技术支持。你可以通过监管该网络的非营利组织Wireless Philadelphia了解更多这些计划。

免费或低成本的互联网接入固然很好，但这只是市政网络所能做到的一小部分。在农村地区，无线网络可以为农民提供对安全摄像头以及灌溉和其他系统的实时访问和控制。网络可以使廉价的互联网协议语音（VoIP）电话变得更加实用，从而为个人、企业和政府节省资金。网络还可以通过自动化抄表等应用大大简化城市工作人员的工作。建筑、消防和餐厅检查员无需返回办公室即可提交报告，从而减少了他们的通勤时间。这是城市可以从网络投资中获得回报的另一种方式——它们节省了旅行、设备和现有通信网络的费用。

网络还可以为警察和消防员提供对监控摄像头、蓝图、犯罪记录和其他必要信息的远程访问。它们可以让警员在犯罪现场向目击者展示嫌犯照片或“虚拟排队”。对于此类应用，美国城市可以向国土安全部申请资金。

公共安全 大多数人使用无线电频谱的2.4 GHz频段连接到无线网络。公共安全人员也可以这样做，使用安全的加密连接。但他们还有另一个选择——频谱的4.9 GHz频段。这个频段是授权的。并非任何人都可以使用它，而且它仅供公共安全使用。将公共安全流量放入自己的信道可以防止在网络大量使用时出现拥堵。无线发射器必须配备独立的4.9 GHz无线电才能使用此频率。

摩托罗拉的网状启用架构（MEA®）系统源于战场技术。MEA赋予警察、消防员及其他人超越普通网络的能力。

MEA无线电设备可以创建自组织网络。MEA允许多跳（Multi-Hopping®）——信号可以在网络中从用户传到用户，而不是从用户传到网络中的节点。每个无线电设备自动检测其他无线电设备，并在它们之间自动形成网络。无线电设备本身充当路由器或中继器来传递信号。这意味着配备MEA无线电设备的警员可以进入一个无法连接到网络其他部分的区域，但仍能相互通信。媒体访问控制（MAC）过滤和加密措施保持网络安全。

想象一个城镇，龙卷风摧毁了安置网络无线路由器的灯杆。电力线和电话线也倒塌了。通常，这将严重限制通信。但有了MEA无线电设备，配备车载调制解调器的警员可以驾车进入该区域，并相互组成网络。坚固型笔记本电脑和PDA等便携设备可以使用支持MEA的无线网卡与自组织网络通信。如果这些无线电设备中的一个能够连接到自组织网络和网状网络，它就可以形成一座桥梁，将两者连接起来。

支持MEA的设备还有其他一些功能。大多数无线网络无法确定网络中特定用户的位置。这就是为什么许多专家警告消费者不要使用WiFi电话拨打911电话。但MEA技术源于战场技术，该技术允许军方追踪士兵的位置，即使他们不在GPS卫星的视线范围内。

MEA无线电设备可以测量警员信号传播到三个节点所需的时间长度，这被称为飞行时间。然后它通过三角测量确定警员的位置。这可以显著减少救援人员找到仍在燃烧建筑物中的消防员或准确定位受伤警察所需的时间。该过程也适用于车辆。

最后，大多数无线电台能够以高达每小时30或40英里（每小时48-64公里）的速度保持信号。许多公共安全无线电台能够以高达每小时250英里（每小时402公里）的速度传输。类似系统已在赛车中使用，用于向维修团队发送车辆远程信息。

市政网络是如此新颖，以至于没有单一的标准或方法来创建和使用它们。并非每个网络都有单独的频谱用于公共安全，也并非每个网络都允许公共访问。请查看下一页的链接，了解有关无线网络相关主题的更多信息，以及可了解最新网络部署的网站链接。