無(wú)線通信--無(wú)線多點(diǎn)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

1、無(wú)線通信基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子信息工程系I無(wú)線多點(diǎn)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)環(huán)境?每五臺(tái)PC為一組。? 硬件：SEMIT 6601兩塊；USB連接線兩根。? 軟件：Windows 2000,顯示設(shè)置采用 Windows標(biāo)準(zhǔn)字體，分辨率為1024X 76&2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）理解點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、Ad hoc網(wǎng)絡(luò)多跳轉(zhuǎn)接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);（2）組網(wǎng)過(guò)程、簡(jiǎn)單的路由協(xié)議以及廣播和組播的概念。3. 實(shí)驗(yàn)原理1. 通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)現(xiàn)代通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的五種基本結(jié)構(gòu):網(wǎng)型星型網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)環(huán)型總線型2. 路由技術(shù)路由技術(shù)所要研究的問(wèn)題：數(shù)據(jù)包能夠通過(guò)多條路徑從源設(shè)備到達(dá)目的設(shè)備，選擇什么路徑最合適。

2、 路由器之間通過(guò)路由協(xié)議交換信息，以報(bào)告它們各自所連接的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備， 更新路由表。路由選擇流程圖如圖1所示：3. 組網(wǎng)過(guò)程無(wú)線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：（用于用戶數(shù)較少的臨時(shí)組網(wǎng)） 網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)站點(diǎn)均可直接通信，一般使用公用廣播信道； 網(wǎng)絡(luò)抗毀性能好、建網(wǎng)容易、費(fèi)用較低、整體網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性好； 用戶數(shù)較多時(shí)，信道競(jìng)爭(zhēng)限制網(wǎng)絡(luò)性能，路由信息占據(jù)大部分有效通信。 有中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：一個(gè)無(wú)線站點(diǎn)作為基站，網(wǎng)絡(luò)中所有站點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)和通信均由其控制； 能實(shí)現(xiàn)高速率通信，網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)布局受環(huán)境限制較??；中心站為實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互聯(lián)和接入有線主干網(wǎng)提供了一個(gè)邏輯接入點(diǎn)（AP）組網(wǎng)方式：主設(shè)備（M可以查詢周圍藍(lán)牙

3、設(shè)備并與其建鏈；Y查本地躋由表數(shù)據(jù)包中的跳 數(shù)増L址是嗎*發(fā)送到與本節(jié)點(diǎn)相連的所有節(jié)點(diǎn)地址嗎¥發(fā)送至默 認(rèn)腐由器地址嗎E發(fā)送到本機(jī)處理查本地組播路由表丟棄發(fā)送至默 認(rèn)路由器發(fā)送到本 機(jī)處理發(fā)送到所有*目關(guān)多播記錄的節(jié)點(diǎn)發(fā)港至站由表中指定的下一節(jié)點(diǎn)（ 結(jié)束 圖1從設(shè)備（S）不可主動(dòng)查詢和被其它藍(lán)牙設(shè)備查詢到，不能主動(dòng)發(fā)起建鏈和 被動(dòng)建鏈；主從設(shè)備（M/S）不可主動(dòng)查詢，但可被其它藍(lán)牙設(shè)備查詢到，不能主動(dòng)發(fā) 起建鏈但可被動(dòng)建鏈。組網(wǎng)原則：一個(gè)主設(shè)備至多可與n個(gè)從設(shè)備建立鏈路（本實(shí)驗(yàn)中為了使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加 清晰，規(guī)定一個(gè)主設(shè)備最多可與 2個(gè)從設(shè)備建立鏈路）；兩個(gè)從設(shè)備間不能直接建立鏈路（通

4、過(guò)主設(shè)備路由轉(zhuǎn)接）；所有的從設(shè)備節(jié)點(diǎn)只能受到一個(gè)主設(shè)備的控制。4. 廣播和組播廣播（所有設(shè)備）由任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送同一消息。任何設(shè)備收到目的地址為廣播地址的數(shù)據(jù)都接收。組播（某些特定設(shè)備）一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)某組發(fā)送組播信息。網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備都可以申請(qǐng)加入一個(gè)或多個(gè)組播組。每個(gè)組播組通過(guò)唯一的組播地址來(lái)識(shí)別。發(fā)給某個(gè)組的數(shù)據(jù)只有該組成員才能接收。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）組網(wǎng)過(guò)程假設(shè)參加組網(wǎng)的共有5個(gè)BT設(shè)備，稱為a、b、c、d、e。首先由一個(gè)設(shè)備（例如b）發(fā)起查詢，如果找到多個(gè)設(shè)備，則任選其二（例 如d、e）主動(dòng)與其建鏈。在這個(gè)階段，b、d、e構(gòu)成一個(gè)微微網(wǎng)，b為主設(shè)

5、備（M），d、e為從設(shè)備（S）。 注意在微微網(wǎng)中對(duì)處于激活狀態(tài)的從設(shè)備的個(gè)數(shù)限制為2；而某個(gè)設(shè)備一旦成為從設(shè)備（即d、e），它就不能再被其它設(shè)備發(fā)現(xiàn)，也不能查詢其它設(shè)備或與其它 設(shè)備建鏈。再由另外一個(gè)設(shè)備（a）發(fā)起查詢，查詢到設(shè)備b和設(shè)備c,再主動(dòng)鏈接。此時(shí)，a、b、c、d、e構(gòu)成了一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)。由于參與組網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量較 少，它實(shí)際上已經(jīng)組成了一個(gè)自組織的 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備a成為網(wǎng)絡(luò)中的根設(shè) 備。最終形成如前圖所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是個(gè)典型的二叉樹(shù)形結(jié)構(gòu)，每個(gè)設(shè)備的角 色為M, S, M/S。在建鏈過(guò)程中，如果已經(jīng)作為 M的設(shè)備（如b）再接受建鏈成功，要把自己 的從設(shè)備的信息（路由信息）告知

6、上一個(gè)主設(shè)備（父設(shè)備）。這樣最終所有的設(shè)備的路由信息都在保留在樹(shù)形結(jié)構(gòu)的根設(shè)備（最上層的父設(shè)備）中。每個(gè)節(jié)點(diǎn)也 擁有自己的路由信息，路由表中包含默認(rèn)路由器，也就是它的父節(jié)點(diǎn)。當(dāng)它無(wú)法 從本地路由表查找到數(shù)據(jù)的目的地址時(shí)就轉(zhuǎn)發(fā)給默認(rèn)路由器，因?yàn)槟J(rèn)路由器可能包含有比它本身更多的路由信息。圖2（2）單跳與多跳轉(zhuǎn)接基于實(shí)驗(yàn)（1）組成的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)單跳或多跳實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的 通信。單跳轉(zhuǎn)接 網(wǎng)絡(luò)中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，向與自己相距一跳的相鄰設(shè)備發(fā)送信 息。例如設(shè)備d向設(shè)備b發(fā)送信息，或者設(shè)備b向設(shè)備d、e發(fā)送信息。多跳轉(zhuǎn)接 網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，向與自己不直接相連的設(shè)備發(fā)送信 息。例如設(shè)備e向

7、設(shè)備c發(fā)送信息。這時(shí)需要通過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接來(lái)傳遞信息。 注意到有些節(jié)點(diǎn)間的物理距離雖然很近，例如設(shè)備d、e，但由于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都是從設(shè)備，它們之間不能直接傳送信息。（3）廣播（Broadcast）與組播（Multicast）廣播 由任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送同一消息，觀察其發(fā)送的目標(biāo) 地址以及數(shù)據(jù)交換過(guò)程。在這種情況下的路由過(guò)程與兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)單播的過(guò)程有何不同。 此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)設(shè)備（例如設(shè)備e）向所有的設(shè)備發(fā)送一個(gè)公共消息，網(wǎng)絡(luò)中的全部設(shè)備（包括發(fā)送設(shè)備本身）都能收到此公共信息。組播網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置兩個(gè)多播組。網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以申請(qǐng)加入一個(gè)或多個(gè)多組， 而后網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)

8、設(shè)備向某組發(fā)送組播信息，觀察數(shù)據(jù)包的發(fā)送過(guò)程?？梢愿墓?jié)點(diǎn)加入的多播組，觀察結(jié)果。組播路由表的維護(hù)比較復(fù)雜，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下就更為繁瑣，-方面要盡量減少網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息數(shù)量，另一方面又不能漏掉任何一個(gè)本組的節(jié)點(diǎn)。大家可以根據(jù)本實(shí)驗(yàn)組成的網(wǎng)絡(luò)思考或設(shè)計(jì)組播路由表的格式以及如何維護(hù)組播路由表。AT -ru ! drp 畀 r*1r 13W 31 - E HW E >1 >Fi.4l：>wiSr!無(wú)線通信基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子信息工程系5. 實(shí)驗(yàn)思考題解答1）組播具體如何實(shí)現(xiàn)？路由器如何知道相應(yīng)的組播目的節(jié)點(diǎn)在哪一方向？女口何減小無(wú)用組播數(shù)據(jù)的傳播以及形成環(huán)路的

9、情況？答：組播實(shí)現(xiàn)：一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)某組發(fā)送組播信息， 網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn) 設(shè)備都可以申請(qǐng)加入一個(gè)或多個(gè)組播組， 每個(gè)組播組通過(guò)唯一的組播地址來(lái)識(shí)別， 發(fā)給某個(gè)組的數(shù)據(jù)只有該組成員才能接收。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要將自己所知的設(shè)備信息（路由信息）告知它的主設(shè)備（父設(shè)備），網(wǎng)絡(luò)中的根設(shè)備最終掌握網(wǎng)絡(luò)中所有 節(jié)點(diǎn)設(shè)備的路由信息，組播的目的地址是一個(gè)集合（可以實(shí)現(xiàn)向多個(gè)目的地址傳 送數(shù)據(jù)）。組播也需要組播路由算法，但組播路由表的維護(hù)比較復(fù)雜，無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境下就更為繁瑣：一方面要盡量減少網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息數(shù)量； 另一方面又不能漏掉 任何一個(gè)本組的節(jié)點(diǎn)。2） 本實(shí)驗(yàn)的組網(wǎng)方式有什么不足，你能提出更好的組網(wǎng)方式嗎？答:不足:從設(shè)備之間不能直接傳送信息，一臺(tái)設(shè)備最多只能主動(dòng)與其他兩臺(tái) 設(shè)備建立連接。采用復(fù)合型網(wǎng)它有網(wǎng)型網(wǎng)和星型網(wǎng)復(fù)合而成， 兼取了前面兩種網(wǎng) 的優(yōu)點(diǎn)，比較經(jīng)濟(jì)合理且有一定的穩(wěn)定性。3）嘗試組建各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。答:星型網(wǎng)、網(wǎng)型網(wǎng)、復(fù)合型網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、總線型網(wǎng)4）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境非常復(fù)雜，鏈路經(jīng)常會(huì)在某一方或雙方可能都不知道的情況下 因不可靠而斷開(kāi)，如何保證網(wǎng)絡(luò)的自檢查和恢復(fù)？對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載將會(huì)有何影響？答:網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的低位都是平等的， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有路由器的功能，信息可 以經(jīng)由各節(jié)