使用arm開發板搭建無線mesh網絡(一)


      由於項目的需要,老板讓我使用arm開發板(友善之臂的tiny6410)搭建無線mesh網絡。一般而言,無線自組織網絡的網絡設備都是由用戶的終端設備來充當,這些終端設備既要處理用戶的應用數據,比如娛樂,辦公等各方面數據,又要充當路由器,來進行路由轉發;另一方面,這些用戶終端設備的移動性也較強。對於前者,終端設備的絕大多數軟硬件資源都花費在了用戶的應用數據處理上了,留給網絡轉發使用的資源所剩無幾,因此這些終端設備一般無法勝任大規模的網絡拓撲結構、大數據量(比如音、視頻多媒體數據)轉發的這些任務;對於后者,終端設備的移動性較強將造成電力供應的問題(一般將使用電池來供電,電池容量相當有限),因此終端設備在制造時,也不可能選擇性能很強的處理器,因為處理器處理能力越強,功耗越大,電池不能滿足其需求,此外,終端的移動性很強也將使得整個網絡拓撲的變動很大,網絡不穩定。

  為了解決上述的問題,無線mesh網絡應運而生。無線mesh網絡從本質上講,還是無線自組織網絡(adhoc),只不過無線mesh網絡在adhoc的基礎上抽象出了一個骨干網(mesh)。不像adhoc網絡那樣,所有節點都由用戶的終端設備承擔,而且所有節點之間都是完全對等的關系,移動性很強。無線mesh網絡的骨干網是由專門的網絡設備(路由器等)組建的,而且組成骨干網的這些設備一般是不移動的或者是弱移動性的。這將解決掉上述adhoc網絡所面臨的很多問題。首先,骨干網節點由專門的路由設備來承擔,這些路由設備不用處理用戶的應用數據,只用來做路由轉發的任務,因此所有的軟硬件資源都是為路由轉發服務的,因此可以承擔大拓撲結構(大拓撲結構的網絡首先需要網絡設備具有足夠大的存儲空間來存儲龐大的路由表,而且需要較強的處理器在路由表中隨時查找或更新路由條目)、大數量的路由轉發任務;其次,骨干網節點不移動,那么節點也不存在電力供應不足的問題,可以直接使用固定電源來供電,因此骨干網節點的這些設備在軟硬件選擇上,就不考慮功耗問題,性能無上限;再次,骨干網節點不移動,整個mesh網絡拓撲將是穩定的,mesh網絡的可靠性、應用的現實性也就具備了。下面給出adhoc網絡和無線mesh網絡的拓撲圖示,以示其區別:

(a)adhoc網絡

  可以看出,adhoc網絡的節點之間是完全對等的,沒有骨干網絡,呈分布式狀態。

(b)無線mesh網絡

   無線mesh網絡和adhoc網絡並無本質區別,都是以自組織形式來管理節點,不過無線mesh網絡出現了骨干網,上層最大的那個網絡就是骨干網。

 

   我的任務,就是要使用arm開發板+linux系統來“制造”無線mesh網絡的骨干網節點。節點的具體搭建過程,(二)中介紹。


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