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摘 要 由于WMN网络是一个新兴的研究领域，为了更为准确的衡量WMN网络的性能，对影响WMN网络性能的各种因素进行分析和研究，为实际WMN网络的组建和优化提供积累经验，本文采用Linux操作系统和Atheros芯片的无线模块，基于Madwifi开源代码构建Mesh路由器节点，并应用这些Mesh路由器节点组建无线Mesh多跳实验网络，深入分析无线干扰和数据转发对无线Mesh网络性能的影响。
关键词 无线Mesh网络；带宽；Linux；MadWifi
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-044-01
当前，无线Mesh网络的研究中发现，传输带宽随无线跳数的增加而急剧下降是多跳Mesh网络的关键问题所在。无线跳数的增加，对Tropos MetroMesh的传输带宽及Nortel WMN会产生不同程度的影响，在测试证明中发现Tropos MetroMesh的传输带宽呈1/n的幅度迅速下降，Nortel WMN也以（1/2）n的幅度下降。这给无线Mesh网络的普及带来了极大的困难，应该如何解决呢？
基本的路由器节点是与我们所构建的mesh路由器节点是截然不同的，是因为基本的Mesh网络模型采用的是单模结构。以单个模块结构的无线Mesh网络来说，Multiband Atheros Driver for Wifi可以将一块无线网卡模拟为两个无线模块。无线模块A以access point模式接入用户，无线模块B以station模式与上行mesh节点的无线模块A连接构成数据传输通道。无线模块A、B采用时分共享同一无线网卡，为了保证时分共享的无线模块A、B之间在切换时不用频繁地进行频道变换，所以将所有Mesh节点均设置在同一个频道。这种模型以时分复用方式使用户接入和数据回传都承载于同一个无线模块上，wds链路需要无线Mesh节点各方都处在相同的频道，显而易见，这样会使得无线干扰严重，严重影响网络性能，使速度大大下降。
Strix2systems在最新测试的多模Mesh网络中证明，在实测环境下单跳带宽的数值为21.30Mb/s，10跳之后带宽数值为12.15Mb/s，传输带宽降幅为40%；此外，Belair2 net works的理论阐述：无线Mesh网络采用多模结构及并发调度机制，将用户的接入和数据回传工作并行处理，可以有效的解决无线Mesh网络随跳数增加而引发带宽下降问题。
为了验证该Mesh网络较Nortel和Tropos相比有了显著提高，我们进行了实验进行证明，并进行了优化措施。
1 带宽性能测试实验
1.1 实验目的
本次实验的目的是测试无线mesh网络骨干回传链路的性能，通过骨干链路的网络带宽的测试结果与清华大学的测试结果做比较，研究与分析性能的优化。
本次实验中，主要通过测试网络吞吐量来反映无线mesh网络的性能。
1.2 实验设备
硬件：
1）6台Mesh路由器：配置有以Madwifi开源代码驱动多块基于Atheros芯片的无线网卡，还配置一块以太网卡作为网络出口。
2）5对全向天线。
3）1台Dell笔记本电脑。
4）5台联想台式电脑。
软件：
1）Mesh路由器使用Linux操作系统。
2）Dell笔记本电脑使用Windows XP操作系统，安装了电信级的网络性能测试工具NetIQ控制端，由NetIQ控制台启动测试过程。
3）联想台式电脑使用Linux操作系统，安装了Endpoint。
1.3 实验网络拓扑
DELL笔记本电脑的IP地址为：192.168.10.204/24，与无线Mesh路由器相连。
联想台式机IP地址为：192.168.10.200—192.168.10.205（192.168.10.204除外），位于下一代互联网研究中心实验室内。
无线Mesh路由器通过全向天线连接起来。
笔记本电脑与台式电脑通过双绞线与无线Mesh路由器的以太网端口相连。
1.4 实验步骤
1）配置5台联想台式机上的IP地址为：192.168.10.200—192.168.10.205。
（192.168.10.204除外），Linux平台下配置主机IP的命令为：ifconfig eth0 192.168.10.200 up（配置0号路由器的IP地址为：192.168.10.201），运行EndPoint进程。
配置DELL笔记本电脑上的IP地址为：192.168.10.204，与4号路由器相连。
2）在DELL笔记本上运行NetIQ控制端，设定测试时间为90秒，进行吞吐量测试。
3）测试单跳之间的吞吐量，然后再测试多跳之间的吞吐量。
4）重新摆设全向天线的位置，尽量降低带宽的损耗，重复第3）步骤，达到最佳效果。
2 实验结论
下降的幅度与Nortel WMN的（1/2）n的下降幅度，和Tropos MetroMesh的1/n的下降幅度相比，这种无线Mesh网络链路的传输性能大大的提升。
为提高多跳Mesh网络的骨干回传链路的性能，除了需要多个无线模块和并发调度机制，还需要一个符合多跳Mesh网络特点的数据包转发机制。进行无线链路单跳传输测试时，无线Mesh网络节点接收到的数据包为destination Address，直接交给上层协议栈处理；而当进行多跳传输测试时，中间无线Mesh节点接收的数据包是Receive Address，它根据转发路由的方式将数据包转发给对应的网络模块，然后该网络模块并发地将数据包转发到下一个节点。因为存在四地址结构的问题，所以节点的进行数据转发时需要消耗更多的CPU资源，为此只有提高CPU的性能就可以进一步的提高无线mesh网络的性能，减少带宽不断下降的因素。
参考文献
[1]Andrew S.Tanenbaum著.计算机网络（第4版）[M].潘爱民译.清华大学出版社，2004.
[2]刘乃安.无线局域网（WLAN）-原理、技术与应用[M].西安电子科技大学出版社，2004.
[3]方旭明等著.下一代无线因特网技术：无线Mesh网络[M].人民邮电出版社，2006.
[4]Protocols Group.Madwifi/Atheros Wireless Linux Driver Users Guide.November 9.2005.
[5]Ian F.Akyildiz，Xudong Wang，Weilin Wang.Wireless Mesh networks： a survey.
关键词 无线Mesh网络；带宽；Linux；MadWifi
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-044-01
当前，无线Mesh网络的研究中发现，传输带宽随无线跳数的增加而急剧下降是多跳Mesh网络的关键问题所在。无线跳数的增加，对Tropos MetroMesh的传输带宽及Nortel WMN会产生不同程度的影响，在测试证明中发现Tropos MetroMesh的传输带宽呈1/n的幅度迅速下降，Nortel WMN也以（1/2）n的幅度下降。这给无线Mesh网络的普及带来了极大的困难，应该如何解决呢？
基本的路由器节点是与我们所构建的mesh路由器节点是截然不同的，是因为基本的Mesh网络模型采用的是单模结构。以单个模块结构的无线Mesh网络来说，Multiband Atheros Driver for Wifi可以将一块无线网卡模拟为两个无线模块。无线模块A以access point模式接入用户，无线模块B以station模式与上行mesh节点的无线模块A连接构成数据传输通道。无线模块A、B采用时分共享同一无线网卡，为了保证时分共享的无线模块A、B之间在切换时不用频繁地进行频道变换，所以将所有Mesh节点均设置在同一个频道。这种模型以时分复用方式使用户接入和数据回传都承载于同一个无线模块上，wds链路需要无线Mesh节点各方都处在相同的频道，显而易见，这样会使得无线干扰严重，严重影响网络性能，使速度大大下降。
Strix2systems在最新测试的多模Mesh网络中证明，在实测环境下单跳带宽的数值为21.30Mb/s，10跳之后带宽数值为12.15Mb/s，传输带宽降幅为40%；此外，Belair2 net works的理论阐述：无线Mesh网络采用多模结构及并发调度机制，将用户的接入和数据回传工作并行处理，可以有效的解决无线Mesh网络随跳数增加而引发带宽下降问题。
为了验证该Mesh网络较Nortel和Tropos相比有了显著提高，我们进行了实验进行证明，并进行了优化措施。
1 带宽性能测试实验
1.1 实验目的
本次实验的目的是测试无线mesh网络骨干回传链路的性能，通过骨干链路的网络带宽的测试结果与清华大学的测试结果做比较，研究与分析性能的优化。
本次实验中，主要通过测试网络吞吐量来反映无线mesh网络的性能。
1.2 实验设备
硬件：
1）6台Mesh路由器：配置有以Madwifi开源代码驱动多块基于Atheros芯片的无线网卡，还配置一块以太网卡作为网络出口。
2）5对全向天线。
3）1台Dell笔记本电脑。
4）5台联想台式电脑。
软件：
1）Mesh路由器使用Linux操作系统。
2）Dell笔记本电脑使用Windows XP操作系统，安装了电信级的网络性能测试工具NetIQ控制端，由NetIQ控制台启动测试过程。
3）联想台式电脑使用Linux操作系统，安装了Endpoint。
1.3 实验网络拓扑
DELL笔记本电脑的IP地址为：192.168.10.204/24，与无线Mesh路由器相连。
联想台式机IP地址为：192.168.10.200—192.168.10.205（192.168.10.204除外），位于下一代互联网研究中心实验室内。
无线Mesh路由器通过全向天线连接起来。
笔记本电脑与台式电脑通过双绞线与无线Mesh路由器的以太网端口相连。
1.4 实验步骤
1）配置5台联想台式机上的IP地址为：192.168.10.200—192.168.10.205。
（192.168.10.204除外），Linux平台下配置主机IP的命令为：ifconfig eth0 192.168.10.200 up（配置0号路由器的IP地址为：192.168.10.201），运行EndPoint进程。
配置DELL笔记本电脑上的IP地址为：192.168.10.204，与4号路由器相连。
2）在DELL笔记本上运行NetIQ控制端，设定测试时间为90秒，进行吞吐量测试。
3）测试单跳之间的吞吐量，然后再测试多跳之间的吞吐量。
4）重新摆设全向天线的位置，尽量降低带宽的损耗，重复第3）步骤，达到最佳效果。
2 实验结论
下降的幅度与Nortel WMN的（1/2）n的下降幅度，和Tropos MetroMesh的1/n的下降幅度相比，这种无线Mesh网络链路的传输性能大大的提升。
为提高多跳Mesh网络的骨干回传链路的性能，除了需要多个无线模块和并发调度机制，还需要一个符合多跳Mesh网络特点的数据包转发机制。进行无线链路单跳传输测试时，无线Mesh网络节点接收到的数据包为destination Address，直接交给上层协议栈处理；而当进行多跳传输测试时，中间无线Mesh节点接收的数据包是Receive Address，它根据转发路由的方式将数据包转发给对应的网络模块，然后该网络模块并发地将数据包转发到下一个节点。因为存在四地址结构的问题，所以节点的进行数据转发时需要消耗更多的CPU资源，为此只有提高CPU的性能就可以进一步的提高无线mesh网络的性能，减少带宽不断下降的因素。
参考文献
[1]Andrew S.Tanenbaum著.计算机网络（第4版）[M].潘爱民译.清华大学出版社，2004.
[2]刘乃安.无线局域网（WLAN）-原理、技术与应用[M].西安电子科技大学出版社，2004.
[3]方旭明等著.下一代无线因特网技术：无线Mesh网络[M].人民邮电出版社，2006.
[4]Protocols Group.Madwifi/Atheros Wireless Linux Driver Users Guide.November 9.2005.
[5]Ian F.Akyildiz，Xudong Wang，Weilin Wang.Wireless Mesh networks： a survey.