嵌入式開發之網路通信---分散式自組網mesh。OLSR,batman,babel,aodv

来源:https://www.cnblogs.com/pengkunfan/archive/2020/04/13/12693764.html
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(1)mesh應用背景 (2)mesh 知識簡介 (3)mesh 實現 (4)mesh 總結和不足 author:midu dateTime:20200113 qq:1327706646 關鍵詞: AdHoc :點對點 AP:acess point 接入點 OpenWrt : 開放網路操作系統 OS ...


 

(1)mesh應用背景

(2)mesh 知識簡介

(3)mesh 實現

(4)mesh 總結和不足

 

----------author:midu

-----------------dateTime:20200113

----------------------qq:1327706646

 

關鍵詞:

AdHoc :點對點

AP:acess point 接入點

OpenWrt : 開放網路操作系統

OSI :開放系統網路

Mesh:無線網格網路

3 level!

OLSR:

batman:最好接近移動網路。隨建即連網路優化方案(英語:Better Approach To Mobile Adhoc Networking,縮寫為B.A.T.M.A.N.或BATMAN),一套路由協議,由Freifunk社群所發展與維護。

babel:

aodv

2 level~

batman-adv,hwmp

vlan:

集線器:

交換機:

路由器:

(1)mesh應用背景

鐵道高速自組網,部隊野外快速部署拓展,無人編隊自組網,智能家居分散式mesh路由器。。。

在向下一代網路演進的過程中,無線是一個不可缺的技術。無線mesh可以與其它網路協同通信,是一個動態的可以不斷擴展的網路架構,任意的兩個設備均可以保持無線互聯。

相關產品:

http://www.mi.com/mesh 分散式mesh路由器

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1663819076314311917&wfr=spider&for=pc  華碩mesh路由器

 

(2)mesh 知識簡介

 

 Mesh網路即”無線網格網路”,是“多跳(multi-hop)”網路,是由ad hoc網路發展而來,是解決“最後一公裡”問題的關鍵技術之一。

無線Mesh技術是一種與傳統無線網路完全不同的新型無線網路技術。在傳統的WLAN中,每個客戶端均通過一條與接入點(AP)相連的無線鏈路訪問網路,用戶若要進行相互通信,必須首先訪問一個固定的AP,這種網路結構稱為單跳網路。而在無線Mesh網路中,任何無線設備節點都可同時作為路由器,網路中的每個節點都能發送和接收信號,每個節點都能與一個或多個對等節點進行直接通信。

2.1  交換機和路由區別

 https://www.cnblogs.com/wxgblogs/p/5641643.html 5層網路和7層網路知識

2.2 路由協議

https://blog.51cto.com/5740675/1588963  細說路由協議

 

(3)mesh 實現

3.1 關鍵技術 

無線Mesh網路實施中涉及到的關鍵技術主要包括:多通道協商;通道分配;網路發現;路由轉發;Mesh安全。

 

 3.2 工作原理

  • Mesh鄰居發現

    Mesh發現是Mesh網路建立過程中的第一步,類似於接入服務中STA掃描網路。


      圖5
    1. Mesh網路掃描
      Mesh節點(MP)通過主動發送Probe Request探測幀,或偵聽Beacon幀,來收集鄰居信息。Beacon或Probe幀中包含Mesh ID、Mesh Configuration以及安全能力等相關信息。

    2. 鄰居關係維護
      MP從接收到的Beacon或Probe Response幀中解析髮端MP的Mesh profile信息,與本端Mesh profile信息進行匹配。只有當掃描雙方的Mesh profile匹配時,雙方纔可以建立鄰居關係。

  • Mesh連接管理

    Mesh連接管理包括Mesh連接建立和Mesh連接拆除兩個過程,採用Peer Link Open/Confirm/Close三種Mesh連接管理Action幀交互實現。

  圖6
  1. Mesh連接建立
    MP在選出候選Peer後,可以與之發起Mesh連接建立過程。協商Mesh連接的雙方需要確保使用相同的Mesh profile。
    每個MP根據需要可以建立一條或多條Mesh連接,Mesh連接建立後,需要繼續進行後續的認證和安全協商,之後Mesh連接才可以參與Mesh數據轉發。

  2. Mesh連接拆除
    Mesh連接雙方中任一方,均可以主動向對方發送Peer Link Close消息,以關閉雙方間的Mesh連接,收到Peer Link Close消息的MP,需要向對方MP回應一個Peer Link Close消息。

  • Mesh安全機制

    由於傳輸媒質的開放性,無線網路很容易遭受非法攻擊,802.11i標準的推出解決了傳統WLAN網路的安全問題,但Mesh網路的多跳性帶來了新的安全挑戰。在認證方式上,Mesh安全同樣支持802.1x認證和PSK認證方式,802.1x認證通過Supplicant MP與AAA server交互產生後續密鑰協商用的種子密鑰MSK,PSK認證方式則直接使用PSK作為密鑰協商的種子密鑰。

  • Mesh選路

    Mesh網路是全連接的WLAN網路,任何一個源和目的地之間會存在多條可用的Mesh鏈路,並且這些Mesh鏈路的傳輸質量會隨著周邊環境實時變化。因此,非常有必要在Mesh網路支持選路協議,以確保數據幀能始終通過最優的鏈路傳輸。

  • Mesh轉發

    1. 對於目的MAC為單播地址的數據幀,首先查找轉發表項。若查到匹配表項,則將數據幀由該表項對應的Mesh鏈路發送出去;若未匹配任何表項,則將該數據幀從所有處於活躍狀態的Mesh鏈路發送出去。
    2. 對於目的MAC為組播或廣播地址的數據幀,MP將數據幀從所有處於活躍狀態的Mesh鏈路發送出去。
  3.3 IEEE 802.11S 協議   無線Mesh網路是一種多跳、機動性強、抗毀性強的無線網路結構,靈活的組網方式以及易部署的特點是其在應急系統等特殊環境中應用的重要前提。路由協議的設計是設計無線Mesh網路的關鍵問題之一,如何進行路由選擇是影響網路性能的一個重要問題。在探討關鍵技術的同時,應用需求的提出也是各國際標準化組織在多種覆蓋不同物理範圍的無線網路技術標準中融入對Mesh 組網方式的誘因,如支持WLAN 的IEEE802.11]標準、支持WMAN的IEEE 802.16標準以及支持WPAN的IEEE 802.15標準,這些標準均在支持無線Mesh網路及其相關關鍵技術方面做出了努力。

 

 

     https://www.jianshu.com/p/ce56f75284b8 mesh 原理和發展由來
 
  https://blog.csdn.net/u014120401/article/details/78805001  https://blog.csdn.net/u012707739/article/details/74127212 openwrt 和batman 編譯配置

http://www.doc88.com/p-3196320128085.html 基於BATMAN-adv的鐵路幹線無線Mesh網路切換機制研究

https://max.book118.com/html/2017/1231/146692148.shtm   無線Mesh網路BATMAN路由協議的優化及嵌入式應用

https://www.cnblogs.com/zornlink/p/11691236.html   Batman網路搭建,有線接入batman網路

https://blog.csdn.net/u012707739/article/details/77417887 batman-adv中OGM學習包代碼處理流程

 

 

(4)mesh 總結和不足

優點:

這種結構的最大好處在於:如果最近的AP由於流量過大而導致擁塞的話,數據可以自動重新路由到一個通信流量較小的鄰近節點進行傳輸。依此類推,數據包還可以根據網路的情況,繼續路由到與之最近的下一個節點進行傳輸,直到到達最終目的地為止。這樣的訪問方式就是多跳訪問

 

 


如果每個WGW都是引入眾多WR的區域覆蓋,多個GW覆蓋區域的綜合,就構成一種新型無線網路:無線Mesh網路,眾多WR相互合作和協同,成網狀分佈,對整個城市或任意區域無線覆蓋,實現無線移動通信。

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1662284544416021985&wfr=spider&for=pc mesh路由的優點

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1663578858565035396&wfr=spider&for=pc 無線路由和無線中繼的差異

缺點:

相鄰節點頻繁乒乓切換

 

 

 

附錄:

https://baike.so.com/doc/5441186-5679510.html adhoc

https://blog.csdn.net/h9f3d3/article/details/81707722  openwrt配置OLSR路由協議並實現Ad hoc組網

https://blog.csdn.net/batmancn/article/details/51441476 使用NAT模式對外提供WEB服務的網關的網路過程

http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XYZH201402016.htm  《裝備學院學報》 2014年02期收藏 | 投稿 |  一種輕量化無線Mesh網路路由協議的設計與實現

http://mall.cnki.net/magazine/Article/HKLD201802021.htm 《火控雷達技術》2018年第02期 基於BATMAN_Adv路由協議的自組網系統研究與實現

http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DXXH201607006.htm 《電力信息與通信技術》 2016年07期收藏 |改進BATMAN-adv的電力系統狀態監測通信研究

http://www.51papers.com/lw/69/18/wz3590642.htm 現場自組織網路跨層路由演算法研究

https://zhuanlan.zhihu.com/p/45687659 使用open-mesh batmand為ad-hoc網路建立路由

http://codeant.cc/network/83-batman-adv-protocol.html 網狀路由協議

https://blog.csdn.net/weichanghu_/article/details/82319879 基於IEEE802.11s的無線Mesh網路路由協議研究

https://blog.csdn.net/stone8761/article/details/78862934  使用openwrt系統組件mesh(802.11s)網路

http://blog.sina.com.cn/s/blog_64ab06b90102wvdl.html OpenWRT 搭建802.11s Mesh網路


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