城市無線網路（City Wireless Network）是指在城市範圍內提供的基於無線的網路服務。通過無線網路，可以在城市範圍內的任意位置進行上網操作，使得網路服務更加方便快捷。
早期的家庭網際網路接入需要將數據機連線計算機才能進行撥號和保持連線。 這種連線方式複雜且速度很慢。此後數據機的速度越來越快，越來越多的人意識到那些用300波特數據機緩慢傳輸數據的日子是多么痛苦。此後，家庭用戶可通過數字用戶線 (XDSL)、纜線和衛星連線到寬頻，而且也能負擔得起提高的價格。寬頻連線速度比撥號快，但直到近年，上網仍需要將計算機連線到牆上的插座或某個設備。通過無線網路極大地改變了上網的方式，使上網更方便快捷。
基本介紹
- 中文名：城市無線網路
- 外文名：City Wireless Network
總體簡介,基本原理,網路格線,無線路由器,節點,計畫徵求書,決定因素,城市的無線網路完成並運行後的結果,提供廉價、高速的網路連線,監督網路的非盈利性組織,節約費用,給警察提供信息,針對城市無線網路的反對意見,
總體簡介
假如您是一位記者，正在報導扣人心弦的綁架事件，並且交稿時間緊迫。您沒有時間等開車回到辦公室再寫，如果離開現場，您將無法跟蹤事件的進展情況。幸運的是，您可以通過無線方式訪問網際網路，不需要離開現場就可以寫稿和交稿。 您在文章中寫道，警察通過安全攝像頭獲取即時信息。在巡邏車上，警察們正在監視事態並查看大樓的設計圖，包括入口、出口和綁匪隱藏地點。通過這些信息，他們制定出行動計畫。他們還可以通過安全網路連線談判專家。
事件結束後，所有人都認為城市無線網路和它載有的信息對和平解決事件功不可沒。本文將介紹這些網路除了可提供自由和便宜的網際網路接入之外，還有哪些奇妙之處。我們還將了解到隱藏在這些功能背後的技術和為什麼“城市無線上網”的說法可能並不準確。
基本原理
早期的家庭網際網路接入需要將數據機連線計算機才能進行撥號和保持連線。 這種連線方式複雜且速度很慢。此後數據機的速度越來越快，越來越多的人意識到那些用300波特數據機緩慢傳輸數據的日子是多么痛苦。最後，家庭用戶可通過數字用戶線 (XDSL)、纜線和衛星連線到寬頻，而且也能負擔得起提高的價格。
寬頻連線速度比撥號快，但上網仍需要將計算機連線到牆上的插座或某個設備。WiFi，或叫無線上網，改變了這一切。無線網路技術用802.11網路標準完成設備之間的通信。在無線上網網路中，數據通過無線電波從一個地方傳輸到另外一個地方。您仍然需要將無線路由器連線到數據機，但計算機不再需要固定在一個地方。
802.11網路技術通過免授權無線電頻段傳送和接收數據。頻段的很多其他部分，如傳輸廣播和電視信號的波段則需要授權方可使用。而只要有適當的設備，任何人都可以使用免授權頻段。在通過計算機無線上網時，您使用的裝置中就使用了無線路由器及無線技術。 自2002年起，很多人在家裡建立了無線網路。很多企業也建立了無線網路，給了員工更大的靈活性。城市在公共活動區域，如咖啡屋、公園和圖書館建立無線上網熱點，希望藉此吸引更多企業進來。公共熱點的數量迅速增長，分析家預計到2008年它們將達到200,000 個。
截至2006年1月，186個美國城市已經建立和運行自己的網路或者已經將其明確列入計畫。而上年七月這一數字僅為122 [參考]。這些網路中有一部分以免費或比其他寬頻服務低得多的價格提供高速網際網路連線。其他的則僅供市政使用——可讓警察局、消防部門和市政部門人員遠程完成其某些工作。
目前正在計畫建設無線網路的城市有多個目標。它們希望能夠通過一個網路提高工人生產力，增加城市對企業的吸引力，刺激經濟發展，填平數字鴻溝或完成所有這些事情。美國在寬頻普及方面排行全球第16位，某些領導人認為這表明國家在這些方面落後了。無線網路可讓更多人更方便、更經濟地連線到寬頻。
無線標準無線網路使用一系列標準 -- 路由器和接收器彼此通信的規則。 最常用的是：
802.11a—— 5GHz無線電頻段波段以54Mbps數據傳輸速度 802.11b——11Mbps, 2.4GHz 802.11g——54Mbps, 2.4GHz 802.11e——54Mbps, 2.4GHz，使用可提高 VoIP 和流媒體質量的服務質量 (QoS) 協定 802.16（或 WiMAX）是一個獨立的標準，以70Mbps速率傳輸，範圍最大約為48公里。它可在獲授權或免授權2-6 GHz頻段波段內運行。 WiMAX通常連線至多個802.11網路或遠程傳送網際網路數據。
網路格線
無線路由器
但是如果無線路由器出現故障，附近一般不會有另一個路由器能夠作為候補。並且從大範圍，比如整個城市來看，使用實際纜線將各個無線路由器連線至網際網路代價不菲。 這就是大部分城市無線網路均使用格線而不是集中星型方式的原因所在。格線由一系列無線電發射機組成，每個發射機均至少能夠與另外兩個發射機通信。這些通信構成覆蓋整個城市的無線電信號網。信號能夠通過這張網從一個路由器傳送到其他路由器。
節點
在某些網路中，信號從一台接收器傳至另一台，直到到達與網際網路有線連線的節點。其他網路使用回傳節點。回傳節點的功能恰如其名——收集來自眾多發射機的所有數據，並通過把數據傳到有線連線的路由器將數據傳回網際網路。傳回節點通常為點對點或點對多點節點。它們可以只將一個點連線至另外一個點，也可以將一個點連線至多個點。
若使用筆記本電腦在格線網路中連線到網際網路，就會出現以下情況：
電腦偵測到附近的網路，然後您可以登錄。
數據按照協定設定的路徑傳輸。數據到達有線連線節點後，通過網際網路傳送，直至到達最終目的地。 如果您是在城市中有公共連線的地方，則可能無需額外設備即可無線上網。但如果您是想在家裡上網，可能需要較強的無線電信號和定向天線。儘管城市網路的信號的強度足以到達您家裡，但您的計算機發出的信號可能不夠強，因此無法傳回。大部分服務供應商考慮到了這一點，並以免費或收費方式為用戶提供必要的設備，如同在使用DSL或纜線數據機時所做的那樣。
這一系統與普通熱點的集中星型方式相比，有多個優勢。首先，由於這一系統使用的纜線更少，因此花費更少。如果有部分節點出現故障，格線中其他的節點可作為代替。與將高速纜線鋪設到城市各個角落相比，這一系統除便宜得多外，其建立起來速度也快得多。
計畫徵求書
當一個城市決定建設無線網路時，通常會發布計畫徵求書 (RFP) 。計畫徵求書只是向對建設無線網路有興趣的企業徵求信息的信。雖然每個城市理論上都可以建設自己的網路，但大部分會選擇將部分程式委託給在網際網路和網路技術方面有經驗的公司。
有興趣的企業會對計畫徵求書做出反饋，提供其對建設和維護無線網路的計畫。該計畫涵蓋從無線電裝置數量和類型到最終成本在內的方方面面的事情。無線網路的物理架構必須將城市的大小和布局、綠地覆蓋、地形及其他因素考慮在內。該計畫還包括將由誰最終擁有、運行和維護該網路——城市還是企業。
在某些最早計畫的網路中，城市自己擁有和控制網路，包括網際網路服務供應商和電信公司在內的企業被置於計畫之外。這些企業認為市政當局與私營單位之間的競爭是不公平甚至違法的。
今天，很多現有和計畫中的網路採取了以下四種模式之一：
城市擁有網路，且網路僅供市政使用。
城市擁有網路，且網路供市政或公眾使用。
城市擁有網路，網際網路服務供應商租賃其訪問權，然後向公眾提供訪問網路的服務。
服務供應商擁有及經營網路，向城市、公眾甚至其他服務供應商提供網路訪問服務。 城市會審閱所有計畫徵求書，然後決定接受哪一種計畫。例如EarthLink獲委任在加利福尼亞州的阿納海姆和賓夕法尼亞州的費城建設網路，並成為多個其他城市網路建設的最後一批待選企業。EarthLink還與谷歌聯手在舊金山市建設無線網路。
決定因素
事實上，建設無線網路的最終情況似乎取決於多個因素。 首先是城市到底需要將無線網路做什麼用途。一個覆蓋整個城市並向所有人開放的網路與僅向警察和消防員開放的公眾安全網路相比，可能會有巨大差別。（請參閱“無線套用”和“公眾安全”以了解更多有關無線網路套用的情況）
不同的企業計畫可能因其使用的硬體和協定的不同而有很大不同。EarthLink的計畫結合了格線和點對多點網路。其大部分計畫是將無線電發射機與遍布城市的燈柱整合，建起一張無線信號網。高樓或塔上的無線電天線還與無線信號網上的較小天線通信。這些點對多點天線可將來自有線網際網路信號網的數據傳回。
基本上，一旦城市決定由誰建設、運行和維護網路，最後一步就是試驗計畫。試驗計畫相當於較小版本網路的預覽或試運行。一般是取最終項目規模的一部分，可讓城市確認網路是否適用。
城市的無線網路完成並運行後的結果
提供廉價、高速的網路連線
讓我們看看當城市的無線網路完成並運行後，會帶來些什麼。
城市網路可為全體市民提供廉價、高速的網路連線。美國部分城市已使用此網路調整網路費用。從理論上來說，人們從高速網路連線中省下來的錢可能作為其他開銷，刺激當地經濟。
監督網路的非盈利性組織
美國各組織已建設無線網路以促進國家在傳統網路無法覆蓋的地方提供網際網路連線。部分美國城市希望通過無線網路填平數字鴻溝。賓夕法尼亞州費城計畫為低收入家庭提供廉價電腦，以擴大網路用戶基礎。計畫還包括培訓青少年以便其為所在社區提供技術支持。您可以通過無線費城了解有關這些計畫的更多情況，無線費城為一家監督網路的非盈利性組織。
節約費用
免費或廉價網際網路訪問讓人稱道，但這僅僅是城市網路的一部分功能。在鄉村，無線網路可讓農民即時訪問監視器並控制灌溉和其他系統。這些網路可讓廉價的網路電話（VoIP）更實用，為市民、企業和政府節約開支。這些網路還能夠通過如自動化抄表系統等應用程式大大簡化城市工人的工作。建築、火災和飯店檢查員可以不必為交報告而回到辦公室，縮短了他們的檢查時間。這是城市從其對無線網路的投資獲得的另一回報——節約了員工差旅、設備費用和為現有通信網路支付的費用。
給警察提供信息
這些網路還能夠讓警察和消防員遠程訪問監視器、設計圖、犯罪記錄和其他必要信息。他們可讓警察向證人出示犯罪現場嫌疑犯照片或“虛擬構圖”。對於此類應用程式，美國城市可向美國國土安全部申請資金。
優點和缺點城市無線網路擁有諸多優點，但並非所有人都認為其有益。在美國某些州，城市網路是非法的。尚待完成的聯邦立法可能為城市無線網路開通行證，也可能完全禁止其發展。
針對城市無線網路的反對意見
以下是部分針對城市無線網路的反對意見：
如果一個城市擁有無線網路，則不公平地侵占了私營企業的利益。這可能導致競爭減少，使城市陷入壟斷。 網際網路訪問是一種奢侈品而非必需品，因此公眾資金不套用於提供網際網路訪問。 降低費用和提供吸引新企業的服務等好處是否可行尚不可知。 部分之前的部署由於無利可圖或設備問題而失敗。 設備本身有一天會報廢並需要更換。 公眾安全大部分連線至無線網路的人使用無線電頻段的2.4GHz 波段。公眾安全人員也可以安全、加密方式進行連線。但他們還有另一個選擇——頻段的4.9GHz 波段。 此波段為需授權波段。此波段並非人人可用，僅用於公眾安全。如果將公眾安全流量置於其自身頻道，可使其免於因網路使用量過大而癱瘓。無線發射機必須擁有獨立的4.9GHz電波才能使用此頻率。 公眾安全網路在其使用的無線電技術方面也有其他選項。摩托羅拉的Mesh Enabled Architecture (MEA®) 系統最初來自軍事技術。MEA為警察、消防員和其他人員提供超過普通網路或普通網路所不具備的功能。
MEA無線電裝置可建立ad-hoc網路。MEA可讓Multi-Hopping®（一種信號）在網路中從用戶直接到用戶而非從用戶到網路中的節點。每個無線電裝置均自動偵測其他無線電裝置，並且相互自動形成網路。無線電裝置本身類似路由器或轉發器，可以傳送信號。這表明使用MEA無線電裝置的警察可在進入該區域而不進入網路其他部分時仍能彼此連線。媒體訪問控制子層協定（MAC）採用過濾和加密方式保證網路安全。
假設一座城市裝有網路無線路由器的燈柱被龍捲風摧毀，電源和電話線也將出現故障。通常，這將嚴重影響通信。但通過使用MEA無線電裝置，警察用車載數據機可進入該區域並彼此間形成網路。攜帶型裝置，如耐震筆記本電腦和掌上型電腦可使用能夠使用MEA的無線卡與ad-hoc網路通信。如果這些無線電裝置中有一個可與ad-hoc和格線網路連線，則可以將兩者連線起來。
使用MEA的設備還有一些其他功能。大部分無線網路無法確定網路中特定用戶的位置。這就是為什麼很多專家提醒消費者不要用無線網路電話撥打911電話。但MEA技術脫胎于軍事技術，該技術可讓部隊跟蹤士兵的位置，即使他們已經超出 GPS 衛星的偵測範圍。
MEA無線電裝置可測量其將一個警察的信號傳至三個節點花費的時間長度，稱為傳送時間，然後定位該警察的位置。這能大大減少工作人員尋找仍在燃燒建築內的消防員或受傷的警察的位置所需的時間。該程式也可在車上完成。
最後，大部分無線電可以最高每小時約48-64公里的速度傳送信號。許多這種公眾安全無線電可以最高約每小時402公里的速度發射信號。類似系統已用於賽車中，以將車輛內的信號傳送到後勤維修人員處。
城市網路是一種新事物，對其建設和使用還沒有統一的標準或方法。並非每個網路均為公眾安全留有單獨部分的頻段，而且並非每個網路均允許公眾訪問。請查看下一頁的連結以了解有關無線網路相關主題的更多資料，以及了解最新網路部署情況的網站連結。
