TATbed無線自組織網(wǎng)絡測試平臺設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：設(shè)計了并建立了一個無線自組織網(wǎng)絡測試平臺系統(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機成為獨立的自組織網(wǎng)絡終端；同時通過監(jiān)測、統(tǒng)計多個終端之間的數(shù)據(jù)傳輸狀況獲得網(wǎng)絡的實測性能指標。目前平臺中已經(jīng)實現(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 測試平臺 路由算法

多跳自組織網(wǎng)絡（Ad hoc network）由多個獨立的具有路由（交換）功能的用戶通信終湍組成。網(wǎng)絡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)絡拓撲結(jié)構(gòu)不斷變化。因此，如何搜索、維護有效的路由成為自組織網(wǎng)絡研究中的難點問題。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、終端運動等模型與真實的網(wǎng)絡環(huán)境相比均有一定的簡化，所以在自組織網(wǎng)絡技術(shù)進入實現(xiàn)商業(yè)應用之前，構(gòu)建實際的Ad hoc網(wǎng)絡硬件測試平臺對其各層次的網(wǎng)絡協(xié)議算法設(shè)計進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)計并實際建立了一個無線自組織網(wǎng)絡測試平臺系統(tǒng)TATbed。通過加載相應的底層驅(qū)動及測試系統(tǒng)軟件，使得配有無線網(wǎng)卡的普通PC機成為獨立的自組織網(wǎng)絡的實際終端；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)定相應的路由算法和測試參數(shù)蝗，即可通過檢測各個終端間的數(shù)據(jù)傳輸狀況，得到此路由算法的實際性能的統(tǒng)計結(jié)果。同時，測試平臺可兼容各種無線網(wǎng)卡標準，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)絡的專有路由算法協(xié)議，AODV、DSR、SAR、FSR、ZRP等，并可真實地再現(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡應用所處的實際環(huán)境（包括終端的移動性與客觀信道的實際情況），為研究Ad hoc網(wǎng)絡在多種環(huán)境下的性能與特點提供可操作平臺，對進一步研究Ad hoc網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)設(shè)計和其各層網(wǎng)絡協(xié)議算法設(shè)計的測試、評估、優(yōu)化更具有參考價值。

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，第三節(jié)介紹其實際應用和總結(jié)。

1 平臺結(jié)構(gòu)

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

TATbed測試平臺由一定數(shù)量的獨立的自組織網(wǎng)絡終端構(gòu)成。在實際平臺設(shè)計中，在配有無線網(wǎng)瞳的PC機（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)絡終端，每個終端依據(jù)設(shè)定的路由算法協(xié)議自行組建Ad hoc網(wǎng)絡并進行數(shù)據(jù)傳輸。圖1為TATbed平臺的實際測試示意圖。

[1] [2] [3]