TATbed無線自組織網(wǎng)絡(luò)測試平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：設(shè)計(jì)了并建立了一個(gè)無線自組織網(wǎng)絡(luò)測試平臺系統(tǒng)——TATbed(Tsinghua Ad hoc network Test bed)。通過開發(fā)底層網(wǎng)卡驅(qū)動、路由算法協(xié)議模塊，使得普通PC機(jī)成為獨(dú)立的自組織網(wǎng)絡(luò)終端；同時(shí)通過監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)多個(gè)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸狀況獲得網(wǎng)絡(luò)的實(shí)測性能指標(biāo)。目前平臺中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對多種路由算法協(xié)議的測試支持。

    關(guān)鍵詞：自組織網(wǎng)絡(luò) 測試平臺 路由算法

多跳自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad hoc network）由多個(gè)獨(dú)立的具有路由（交換）功能的用戶通信終湍組成。網(wǎng)絡(luò)中的相鄰終端可直接建立端到端的通信鏈路；非相鄰終端罎可動態(tài)地搜索路由，數(shù)據(jù)包借助其他終端轉(zhuǎn)發(fā)，以多跳方式傳遞至索路由，數(shù)據(jù)包借助其他終端轉(zhuǎn)發(fā)，以多跳方式傳遞至最終的目的終端。在自組織網(wǎng)絡(luò)中，無線信道環(huán)境的快速變化及終端的移動性造成了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化。因此，如何搜索、維護(hù)有效的路由成為自組織網(wǎng)絡(luò)研究中的難點(diǎn)問題。近年來，研究者提出了多種路由協(xié)議草案，如DSR、AODV、SAR等，其性能的評估數(shù)據(jù)基本上利用網(wǎng)絡(luò)模塊軟件如OPNet、NS-2/GloMoSim等仿真得到。由于仿真軟件中采用的無線信道、終端分布、終端運(yùn)動等模型與真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相比均有一定的簡化，所以在自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用之前，構(gòu)建實(shí)際的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)硬件測試平臺對其各層次的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議算法設(shè)計(jì)進(jìn)行性能測評是十分必要的。但現(xiàn)有的各種無線終端均不支持任何自組織路由協(xié)議。

    本文設(shè)計(jì)并實(shí)際建立了一個(gè)無線自組織網(wǎng)絡(luò)測試平臺系統(tǒng)TATbed。通過加載相應(yīng)的底層驅(qū)動及測試系統(tǒng)軟件，使得配有無線網(wǎng)卡的普通PC機(jī)成為獨(dú)立的自組織網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際終端；測試平臺對各種路由算法協(xié)議提供了統(tǒng)一的模塊接口，設(shè)定相應(yīng)的路由算法和測試參數(shù)蝗，即可通過檢測各個(gè)終端間的數(shù)據(jù)傳輸狀況，得到此路由算法的實(shí)際性能的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。同時(shí)，測試平臺可兼容各種無線網(wǎng)卡標(biāo)準(zhǔn)，如IEEE802.11系列、HiperLan系列等。目前TATbed測試平臺已經(jīng)集成了多種Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的專有路由算法協(xié)議，AODV、DSR、SAR、FSR、ZRP等，并可真實(shí)地再現(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所處的實(shí)際環(huán)境（包括終端的移動性與客觀信道的實(shí)際情況），為研究Ad hoc網(wǎng)絡(luò)在多種環(huán)境下的性能與特點(diǎn)提供可操作平臺，對進(jìn)一步研究Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和其各層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議算法設(shè)計(jì)的測試、評估、優(yōu)化更具有參考價(jià)值。

本文結(jié)構(gòu)如下，第一節(jié)介紹測試平臺系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，第二節(jié)介紹系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)，第三節(jié)介紹其實(shí)際應(yīng)用和總結(jié)。

1 平臺結(jié)構(gòu)

TATbed無線自組織網(wǎng)絡(luò)測試平臺的設(shè)計(jì)目標(biāo)是開發(fā)支持多種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由算法協(xié)議的測試終端以構(gòu)建實(shí)際的Ad hoc測試網(wǎng)絡(luò)，并通過檢測各個(gè)終端間的數(shù)據(jù)傳輸過程對自組織網(wǎng)絡(luò)的各種實(shí)測性能指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、評估。

TATbed測試平臺由一定數(shù)量的獨(dú)立的自組織網(wǎng)絡(luò)終端構(gòu)成。在實(shí)際平臺設(shè)計(jì)中，在配有無線網(wǎng)瞳的PC機(jī)（筆記本電腦）基礎(chǔ)上開發(fā)了支持多種路由算法協(xié)議的自組織網(wǎng)絡(luò)終端，每個(gè)終端依據(jù)設(shè)定的路由算法協(xié)議自行組建Ad hoc網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。圖1為TATbed平臺的實(shí)際測試示意圖。

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