實例講解WMN的研究
WMN組網(wǎng)技術的研究，主要有兩種方法。一種是采用仿真方法開展研究工作，例如，基于NS-2和OPNET的仿真軟件，建立WMN網(wǎng)絡協(xié)議模型和業(yè)務傳輸模型，進行協(xié)議的設計和性能分析。與此同時，基于WMN網(wǎng)絡結構抽象出更小的網(wǎng)絡結構模型、業(yè)務模型及關鍵技術，實現(xiàn)一個實用的實驗網(wǎng)絡，即WMN試驗床，對一個WMN進行測試、性能分析，這也是目前許多國外研究機構正在進行的研究工作。
例如，微軟研究院建立了基于802.11的無線Mesh網(wǎng)實驗平臺，麻省理工學院(MIT)建立了Roofnet實驗網(wǎng)絡平臺，目的是使WMN提供因特網(wǎng)的接入服務。其中，微軟研究院構建的Mesh網(wǎng)絡平臺，在節(jié)點中的網(wǎng)絡層和MAC層之間增加一個Mesh連接層，DSR經(jīng)過修改成為無線Mesh網(wǎng)的路由協(xié)議。
MIT構建Roofnet網(wǎng)絡，由20個左右的節(jié)點組成，每個節(jié)點配置一塊802.11b的無線網(wǎng)卡和一個全向天線，工作在同一信道上，基于Linux操作系統(tǒng)，路由協(xié)議采用類似于DSR路由協(xié)議的Srcc協(xié)議，Mesh客戶端通過DHCP動態(tài)獲得IP地址，經(jīng)網(wǎng)關節(jié)點接入因特網(wǎng)。目前，IEEE 802.11無線傳輸技術很成熟，其產(chǎn)品價格低廉并得到廣泛應用，基于IEEE 802.11技術構建WMN實驗平臺，研究WMN組網(wǎng)技術是一種可行的并被廣為采用的方案。
為研究WMN組網(wǎng)技術、節(jié)點實現(xiàn)方案，擬構建一個WMN測試平臺。該平臺提供目前有線、無線的接入服務，如基于IEEE 802.11的WLAN接入，包括有中心方式通過AP接入以及Ad hoc接入，基于IEEE 802.3的有線接入等，如圖下圖所示。
在WMN中，當Mesh客戶節(jié)點數(shù)量較多時，可以構成一個因特網(wǎng)的子網(wǎng)，通過Mesh 路由器接入Mesh骨干網(wǎng)，而在某些區(qū)域，當Mesh客戶節(jié)點數(shù)量較少時，可以將接入網(wǎng)絡視為一個網(wǎng)段，通過Mesh網(wǎng)橋接入Mesh骨干網(wǎng)。Mesh網(wǎng)橋的功能類似于以太網(wǎng)的集線器或者交換機。Mesh網(wǎng)橋應該價格低廉，并且能夠在不同的無線網(wǎng)段之間有效地轉發(fā)數(shù)據(jù)幀。為此，我們定義了Mesh網(wǎng)橋功能并設計了該設備的實現(xiàn)方案。
Mesh網(wǎng)橋能夠實現(xiàn)不同接入節(jié)點的接入服務，包括WLAN接入，Ad hoc接入以及有線接入等多種接入服務，并且能夠實現(xiàn)不同接入方式之間的協(xié)議轉換。實現(xiàn)一個Mesh網(wǎng)橋的方案是：基于Intel x86筆記本電腦運行2.6.18版本的Redhat Fedora Core 6操作系統(tǒng)作為軟硬件平臺，筆記本電腦自帶的RJ45接口提供有線網(wǎng)絡連接接口，通過PCMCIA總線擴展一塊無線網(wǎng)卡提供無線接入。無線網(wǎng)卡的型號為DWL650，基于Intersil's Prism2/2.5/3芯片組，采用Host AP作為驅動程序，支持Host AP模式，能夠提供類似于AP的IEEE 802.11接入功能。
在此基礎上，構建一個WMN的最小驗證系統(tǒng)，如圖4所示。Mesh網(wǎng)橋的協(xié)議轉換功能采用基于Libpcap和Libnet技術來實現(xiàn)，其中，Libpcap技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的捕獲功能，而Libnet技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送功能。通過捕獲在傳輸鏈路上的數(shù)據(jù)幀，采用第二層(鏈路層)轉發(fā)技術，完成不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)轉發(fā)以及協(xié)議幀格式的轉換。由于系統(tǒng)采用了第二層轉發(fā)技術，而非Mesh路由器的第三層IP轉發(fā)技術，從而能夠加快不同網(wǎng)段之間數(shù)據(jù)轉發(fā)的速度，節(jié)省數(shù)據(jù)轉發(fā)時間。
該系統(tǒng)主要由兩部分組成：2個Mesh網(wǎng)橋和3個Mesh客戶端。其中，為Mesh網(wǎng)橋配置了兩種通信傳輸接口，一種用于提供Mesh 客戶端接入服務，包括以太網(wǎng)接入或WLAN接入。另一端與Mesh骨干網(wǎng)連接，采用Ad hoc網(wǎng)絡的AODV路由協(xié)議，作為Mesh骨干網(wǎng)中的一個交換節(jié)點。Mesh客戶端分為兩類，一類是采用WLAN接入，另一類采用以太網(wǎng)接入。由于IEEE 802.11b支持11個信道，并且存在3個不相重疊的信道，因此，Mesh網(wǎng)橋的無線接入信道分別采用信道1和信道6，Mesh網(wǎng)橋之間的Ad hoc連接采用信道11，使各無線信道之間互不干擾。
在此系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)任意兩個客戶端之間數(shù)據(jù)通信，并基于此系統(tǒng)，可以進一步對第二層路由交換算法進行研究。有文獻提出一種基于MAC地址的第二層交換路由算法(MARP)，通過擴展地址解析協(xié)議(ARP)協(xié)議來完成路由請求和應答過程。本實驗系統(tǒng)的下一工作目標是，設計并實現(xiàn)一種有效的第二層交換算法，實驗驗證算法的性能。
WMN的研究實驗表明，WMN是一種可實現(xiàn)的用于無線接入的網(wǎng)絡結構，是一種有著廣闊應用前景的組網(wǎng)技術。
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