ワイヤレスグリッドとは、ネットワーク内の他のデバイスとアドホックな方法でリソースを共有できる、さまざまな種類の電子機器で構成されるワイヤレスコンピュータネットワークです。ワイヤレスグリッドの定義は、「異種ワイヤレスデバイス間のアドホックな分散型リソース共有ネットワーク」とすることができます。以下の主要な特徴は、この概念をさらに明確にしています。
無線ネットワークを構成する技術は、アドホックネットワークとグリッドコンピューティングという2つの主要なカテゴリに分類できます。
従来のネットワーク(有線・無線を問わず)では、接続されたデバイス(ノード)は、ルーターやサーバーなどの専用デバイス(エッジデバイス)に依存して、ノード間での情報のスループットを円滑化します。これらの「ルーティングノード」は、情報の発信元と送信先を判断する能力を持ち、接続された各ノードに名前とアドレス(IPアドレス)を割り当て、ノード間のトラフィックを制御します。無線ネットワークでは、このような専用ルーティングデバイスが常に利用できるとは限らず、従来のネットワークで常時利用可能な帯域幅は、既存のネットワークから「借りる」か、一般に利用可能な帯域幅(オープンスペクトル)を使用する必要があります。
この問題に取り組んでいるグループの一つがMANET(モバイルアドホックネットワーク)です。
無線ネットワークの目的の一つは、多種多様なリソースの共有を促進することです。これには、技術リソースと情報リソースの両方が含まれます。前者は帯域幅、QoS、Webサービスなどですが、計算能力やデータストレージ容量も含まれます。情報リソースには、データベースや会員名簿から画像やディレクトリまで、事実上あらゆる種類のデータが含まれます。
無線ネットワークにおけるモバイルデバイス間のアドホックなリソース共有には、専用サーバーが存在しない状況下で、デバイス間で共有/通信プロトコルについて合意することが必要となる。
協調システムとは、異なるデバイス間でリソースを共有できるようにする実際のメカニズムのことです。デバイスは、異なるリソースに対して異なる協調システムを使用します。そのようなメカニズムの例としては、ディスク容量を共有するためのSMBやNFS 、プロセッササイクルを共有するためのdistributed.netクライアントなどがあります。
ユーザーがリソースを共有する前に、共有相手のユーザーやシステムとの間に一定の信頼関係を築くことを要求します。必要な信頼の度合いは、共有する情報やリソースの種類によって異なります。プロセッササイクルの共有にはそれほど高い信頼は必要ありませんが、個人情報や商用情報の共有には、全く別のレベルの信頼関係の構築が必要となる場合があります。現在運用されているシステムの中には、証明書を利用する公開鍵基盤(Webベースの電子メールシステムでよく使われる)やKerberosなど、一定レベルの信頼を提供できるものがあります。
グリッド内のデバイス上のリソースを利用する前に、利用可能なリソースを検出する必要があります。つまり、グリッドを構成するすべてのデバイスと、それらが持つリソースを特定しなければなりません。PDAなどのクライアントがグリッドに参加すると、他のユーザーに自分がPDAであり、カメラ、GPS機能、電話機能、テキストエディタなどの各種オフィスアプリケーションを備えていることを伝えなければなりません。UPnPやzeroconfなどのプロトコルは、ネットワークに新しいノードが参加したときにそれを検出できます。検出されると、他のユーザーは新しいデバイスにクエリを送信して、そのデバイスが何を提供できるかを知ることができます。商用サービスプロバイダは、IPマルチキャストを通じて、提供するリソースを「宣伝」できます。数千のノードを含む大規模なグリッドでは、「友人の友人」のようなメカニズムを使用できます。リソース記述プロトコルを含む標準規格は数多く存在します。IETFのzeroconf、MicrosoftのUPnP、Grid Resource Description Language(GRDL)、さまざまな特定のWebサービスを記述するためのWeb Services Description Language (WSDL)、帯域幅を記述するQoSの一部などの標準規格はすべて、デバイスが特定のリソースとニーズを記述および公開する方法を提供します。また、これらのリソース記述を収集し、他のデバイスが使用できるように構造化できるさまざまなシステムが現在利用可能です。OpenGrid Services Architecture(OGSA)は、WebサービススタイルのIndexServiceを使用します。Webサービスコミュニティは、ネットワーク上で利用可能なサービスのデータベースを作成できるUDDIを定義しており、 JXTAはzeroconfを使用してネットワーク内のリソースを識別します。しかし、これらを無線グリッドで使用する場合の問題は、これらの記述の安定した発行者が存在しない可能性があることです。
あらゆるデバイスがあらゆるリソースを利用できるようにするには、リソースを識別し記述する方法について、利用可能なすべてのデバイス間で合意する必要があります。例えば、ストレージ容量を共有する場合、まず各デバイスの容量と必要なストレージ容量を明確にする必要があります。前述のとおり、特定のリソースを記述する手法は数多く存在しますが、すべてのリソースに対してこのサービスを提供できる単一の手法は存在しません。しかし、利用可能な手法を組み合わせることで、必要な機能のほとんどをカバーできます。
グリッドコンピューティングは、複雑な数学的問題を計算できるように、複数のコンピュータ間で計算負荷を分散させる方法として誕生しました(実世界の好例としては、SETI@Homeプロジェクトが挙げられます)。しかし、グリッドは急速に発展し、グリッド上のあらゆるマシンで利用可能なほぼすべてのリソースを共有する方法となりました。現在では、有線グリッドは計算能力だけでなく、ハードディスク容量、データ、アプリケーションも共有するために使用されています。グリッドトポロジーは非常に柔軟で拡張性が高く、ユーザーは時間とリソースを大量に消費する認証手続きや、デバイスの調整、追加ソフトウェアのインストールといった手間をかけずに、グリッドに参加したり離脱したりできます。グリッドコンピューティングの目標は、「個人、機関、リソースの動的な集合体間で、柔軟で安全かつ協調的なリソース共有を提供すること」とされています(McKnight、Howison、2004)。 これは、地理的、政治的、文化的な境界のない動的なネットワークであり、異種リソースへのリアルタイムアクセスを提供すると同時に、家庭やオフィスなどあらゆる場所で使用されている従来の分散ネットワークと同じ特性を提供することを意図しています。これらの特性の中で最も重要なものは、安定性、拡張性、柔軟性である。イアン・フォスターは、グリッドを認識するためのチェックリストを提供している。
有線グリッドの最大の制約の一つは、ユーザーが使用する機器が常にグリッドに有線接続されている必要があるため、ユーザーが固定された場所にいなければならない点です。これはグリッドの柔軟性と拡張性にも悪影響を及ぼします。機器は、物理的にグリッドに接続できる場所(つまり、ハブやスイッチを差し込む必要がある場所)でのみグリッドに参加できるからです。
無線グリッドの説明の一つとして、「異種無線デバイス間の情報交換と相互作用を促進する有線グリッドの拡張」というものがある(Argawal、Norman、Gupta、2004)。
Argawal、Norman、Gupta(2004)は、無線グリッドの発展を促進する3つの要因を特定している。
新しいユーザーインタラクション方式とフォームファクター 既存の有線ネットワーク上で動作するアプリケーションは、無線ネットワークで使用されるデバイスに合わせて調整する必要があります。これらのデバイスは通常、手持ち式であるため、ユーザーインターフェースデバイス(画面、キーボード(ある場合))は大幅に小さくなり、マウスなどの追加入力デバイスの使用も制限されます。つまり、従来のPCに見られるグラフィカルインターフェースは適していません。
限られたコンピューティングリソース ワイヤレスデバイスは、PCやノートパソコンのようなフルサイズのデバイスほどの処理能力やストレージ容量を備えていません。そのため、ワイヤレスアプリケーションが有線ネットワークと同等の機能を提供するには、追加のコンピューティングリソースへのアクセスが必要となります。
予期せぬ事態が発生した場合に備え、新たな支援インフラ要素として 、膨大な量の計算能力と通信帯域幅が必要となる。例えば、都市部で災害が発生した場合、住民だけでなく、警察、軍隊、医療機関、政府機関といった様々な調整・支援機関にも警報を発する、動的かつ適応性の高い無線ネットワークが必要となる。こうした帯域幅と「即時」ネットワークを提供するためのアプリケーション開発に取り組む必要がある。
無線ネットワークのインフラストラクチャは、3つの基本的なレベルで構成されています。