实例讲解WMN的研究

实例讲解WMN的研究

WMN组网技术的研究，主要有两种方法。一种是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WMN网络协议模型和业务传输模型，进行协议的设计和性能分析。与此同时，基于WMN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，实现一个实用的实验网络，即WMN试验床，对一个WMN进行测试、性能分析，这也是目前许多国外研究机构正在进行的研究工作。

例如，微软研究院建立了基于802.11的无线Mesh网实验平台，麻省理工学院(MIT)建立了Roofnet实验网络平台，目的是使WMN提供因特网的接入服务。其中，微软研究院构建的Mesh网络平台，在节点中的网络层和MAC层之间增加一个Mesh连接层，DSR经过修改成为无线Mesh网的路由协议。

MIT构建Roofnet网络，由20个左右的节点组成，每个节点配置一块802.11b的无线网卡和一个全向天线，工作在同一信道上，基于Linux操作系统，路由协议采用类似于DSR路由协议的Srcc协议，Mesh客户端通过DHCP动态获得IP地址，经网关节点接入因特网。目前，IEEE 802.11无线传输技术很成熟，其产品价格低廉并得到广泛应用，基于IEEE 802.11技术构建WMN实验平台，研究WMN组网技术是一种可行的并被广为采用的方案。

为研究WMN组网技术、节点实现方案，拟构建一个WMN测试平台。该平台提供目前有线、无线的接入服务，如基于IEEE 802.11的WLAN接入，包括有中心方式通过AP接入以及Ad hoc接入，基于IEEE 802.3的有线接入等，如图下图所示。

在WMN中，当Mesh客户节点数量较多时，可以构成一个因特网的子网，通过Mesh 路由器接入Mesh骨干网，而在某些区域，当Mesh客户节点数量较少时，可以将接入网络视为一个网段，通过Mesh网桥接入Mesh骨干网。Mesh网桥的功能类似于以太网的集线器或者交换机。Mesh网桥应该价格低廉，并且能够在不同的无线网段之间有效地转发数据帧。为此，我们定义了Mesh网桥功能并设计了该设备的实现方案。

Mesh网桥能够实现不同接入节点的接入服务，包括WLAN接入，Ad hoc接入以及有线接入等多种接入服务，并且能够实现不同接入方式之间的协议转换。实现一个Mesh网桥的方案是：基于Intel x86笔记本电脑运行2.6.18版本的Redhat Fedora Core 6操作系统作为软硬件平台，笔记本电脑自带的RJ45接口提供有线网络连接接口，通过PCMCIA总线扩展一块无线网卡提供无线接入。无线网卡的型号为DWL650，基于Intersil's Prism2/2.5/3芯片组，采用Host AP作为驱动程序，支持Host AP模式，能够提供类似于AP的IEEE 802.11接入功能。

在此基础上，构建一个WMN的最小验证系统，如图4所示。Mesh网桥的协议转换功能采用基于Libpcap和Libnet技术来实现，其中，Libpcap技术实现数据帧的捕获功能，而Libnet技术实现数据帧的发送功能。通过捕获在传输链路上的数据帧，采用第二层(链路层)转发技术，完成不同网段之间的数据转发以及协议帧格式的转换。由于系统采用了第二层转发技术，而非Mesh路由器的第三层IP转发技术，从而能够加快不同网段之间数据转发的速度，节省数据转发时间。

该系统主要由两部分组成：2个Mesh网桥和3个Mesh客户端。其中，为Mesh网桥配置了两种通信传输接口，一种用于提供Mesh 客户端接入服务，包括以太网接入或WLAN接入。另一端与Mesh骨干网连接，采用Ad hoc网络的AODV路由协议，作为Mesh骨干网中的一个交换节点。Mesh客户端分为两类，一类是采用WLAN接入，另一类采用以太网接入。由于IEEE 802.11b支持11个信道，并且存在3个不相重叠的信道，因此，Mesh网桥的无线接入信道分别采用信道1和信道6，Mesh网桥之间的Ad hoc连接采用信道11，使各无线信道之间互不干扰。

在此系统中，可以实现任意两个客户端之间数据通信，并基于此系统，可以进一步对第二层路由交换算法进行研究。有文献提出一种基于MAC地址的第二层交换路由算法(MARP)，通过扩展地址解析协议(ARP)协议来完成路由请求和应答过程。本实验系统的下一工作目标是，设计并实现一种有效的第二层交换算法，实验验证算法的性能。

WMN的研究实验表明，WMN是一种可实现的用于无线接入的网络结构，是一种有着广阔应用前景的组网技术。