一种新的WLAN无线Mesh网络测试床的设计与实现

2011-08-26 17:09:38来源: 互联网
    无线局域网(WLAN)技术的发展和大规模应用在给人们生活带来便利的同时,也带来了很多其它问题,如WLAN并不是真正意义上的“无线”;可靠性低;覆盖能力有限;多数WLAN网络在其有效距离内具有“盲区”等等。而无线Mesh网络技术的出现,则很好地解决了上述问题。它彻底摆脱了线缆的束缚,能够实现非视距传输,可靠性高,结构灵活,鲁棒性强,因而越来越受到人们的重视,对无线Mesh网络的研究也逐渐增多。目前对无线Mesh网络的研究,比较典型的有2种方法:a)采用仿真方法开展研究工作,例如,基于NS-2和OPNET的仿真软件,建立无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN)协议模型和业务传输模型,进行协议的设计和性能分析。但对于真实的网络环境,仿真还有一定局限性,毕竟它只是对现实环境的模拟。b)搭建测试床的方法,它基于无线Mesh网络结构抽象出更小的网络结构模型、业务模型及关键技术,与真实环境基本相同,研究结果可直接运用到实际当中,这也是目前许多国内外研究机构正在进行的研究工作。测试床研究方法中,比较典型的有卡灵顿大学的WMN。除此之外,还有普渡大学项目和西安电子科技大学的Mesh网络性能测试平台。在它们所搭建的测试床中,每一个被称作MAP的Mesh路由器是一台装有两块无线网卡和一块有线网卡的台式机,有线网卡主要用来实现管理功能。这种设计对MAP节点的性能要求过高,也不利于Mesh网络的扩展。鉴于此问题,本文在上述研究的基础上,对无线Mesh网络测试床进行了改进。


1 现有的Mesh测试床分析
    在Mesh网络中,MAP节点既是客户端网络的终点,又是Mesh骨干网的起点,将客户端网络和Mesh骨干网两个逻辑上独立的网络实体,连接成一个功能上统一的整体。目前,大多数研究机构在MAP节点结构的设计上,普遍遵循如下思想:用单独一个节点实现两个网络的连接,即用一台装有两块无线网卡的PC来实现骨干网络和客户端网络的连接,该节点同时处于两个网络当中。其中一块无线网卡实现AP功能,另一块实现MP功能,两块网卡之间通过相应的地址转换技术实现网卡间地址的转换。
    在实际搭建过程中,这种方案具有明显的局限性,主要表现在以下3个方面:
    a)网卡选择:前期的探索性实验证实了在一台PC中安装两块相同的无线网卡,由于驱动程序完全相同,冲突是在所难免的,它将导致两块无线网卡无法同时正常工作。另外,即使两块无线网卡不相同,若它们工作在同一频段(2.4 GHz或者5GHz),由于距离较近,也会产生很大的同频干扰,从而影响了数据的正常传输。因此,该方案在很大程度上限制了无线网卡的自由选择。
    b)节点故障处理:在Mesh网络的日常使用和维护过程中,节点随时会出现故障。若采用该方案,一旦MAP节点出现问题,由于节点自身的复杂性,很难进行故障排除,如果需要对设备进行更换,成本相对较高。
    c)网络的扩展性:当现有的WLAN网络需要加入Mesh网络时,在该方案下,必须破坏现有的WLAN网络结构,所有客户端节点重新搜索MAP节点。若有多个WLAN网络存在,处理方法也如此。这样不但浪费了现有的硬件资源(WLAN的接入点AP),而且由于所有欲加入网络的节点都需要断开并重新获得网络参数,增加了网络重建的复杂性。如图1所示,WLAN网络A和B欲加入Mesh网络,接入点AP下的所有客户端节点首先断开与原AP的连接,接着在搜索到就近的MAP后重新建立连接,从而加入到Mesh网络,最终得到如图2所示的Mesh网络结构。

    采用上述方案搭建Mesh网络测试床的性价比是很低的,为了降低测试床实现的难度,方便后期测试床的维护和扩展,本文提出一种新的MAP实现方案。

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关键字:WLAN无线  Mesh网络  测试床

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0826/article_3328.html
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