嵌入式开发之网络通信---分布式自组网mesh。OLSR，batman，babel，aodv

 

（1）mesh应用背景

（2）mesh 知识简介

（3）mesh 实现

（4）mesh 总结和不足

 

----------author：midu

-----------------dateTime：20200113

----------------------qq：1327706646

 

关键词：

AdHoc ：点对点

AP：acess point 接入点

OpenWrt ： 开放网络操作系统

OSI ：开放系统网络

Mesh：无线网格网络

3 level！

OLSR：

batman：最好接近移动网络。随建即连网络优化方案（英语：Better Approach To Mobile Adhoc Networking，缩写为B.A.T.M.A.N.或BATMAN），一套路由协议，由Freifunk社群所发展与维护。

babel：

aodv

2 level~

batman-adv，hwmp

vlan：

集线器：

交换机：

路由器：

（1）mesh应用背景

铁道高速自组网，部队野外快速部署拓展，无人编队自组网，智能家居分布式mesh路由器。。。

在向下一代网络演进的过程中，无线是一个不可缺的技术。无线mesh可以与其它网络协同通信，是一个动态的可以不断扩展的网络架构，任意的两个设备均可以保持无线互联。

相关产品:

http://www.mi.com/mesh 分布式mesh路由器

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

 

（2）mesh 知识简介

 

 Mesh网络即”无线网格网络”，是“多跳（multi-hop）”网络，是由ad hoc网络发展而来，是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。

无线Mesh技术是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。在传统的WLAN中，每个客户端均通过一条与接入点（AP）相连的无线链路访问网络，用户若要进行相互通信，必须首先访问一个固定的AP，这种网络结构称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可同时作为路由器，网络中的每个节点都能发送和接收信号，每个节点都能与一个或多个对等节点进行直接通信。

2.1  交换机和路由区别

 https://www.cnblogs.com/wxgblogs/p/5641643.html 5层网络和7层网络知识

2.2 路由协议

https://blog.51cto.com/5740675/1588963  细说路由协议

 

（3）mesh 实现

3.1 关键技术 

无线Mesh网络实施中涉及到的关键技术主要包括：多信道协商；信道分配；网络发现；路由转发；Mesh安全。

 

 3.2 工作原理

• Mesh邻居发现

  Mesh发现是Mesh网络建立过程中的第一步，类似于接入服务中STA扫描网络。

  
  
   

  

  图5

  1. Mesh网络扫描
     Mesh节点(MP)通过主动发送Probe Request探测帧，或侦听Beacon帧，来收集邻居信息。Beacon或Probe帧中包含Mesh ID、Mesh Configuration以及安全能力等相关信息。

  2. 邻居关系维护
     MP从接收到的Beacon或Probe Response帧中解析发端MP的Mesh profile信息，与本端Mesh profile信息进行匹配。只有当扫描双方的Mesh profile匹配时，双方才可以建立邻居关系。

• Mesh连接管理

  Mesh连接管理包括Mesh连接建立和Mesh连接拆除两个过程，采用Peer Link Open/Confirm/Close三种Mesh连接管理Action帧交互实现。

 

图6

1. Mesh连接建立
   MP在选出候选Peer后，可以与之发起Mesh连接建立过程。协商Mesh连接的双方需要确保使用相同的Mesh profile。
   每个MP根据需要可以建立一条或多条Mesh连接，Mesh连接建立后，需要继续进行后续的认证和安全协商，之后Mesh连接才可以参与Mesh数据转发。

2. Mesh连接拆除
   Mesh连接双方中任一方，均可以主动向对方发送Peer Link Close消息，以关闭双方间的Mesh连接，收到Peer Link Close消息的MP，需要向对方MP回应一个Peer Link Close消息。

• Mesh安全机制

  由于传输媒质的开放性，无线网络很容易遭受非法攻击，802.11i标准的推出解决了传统WLAN网络的安全问题，但Mesh网络的多跳性带来了新的安全挑战。在认证方式上，Mesh安全同样支持802.1x认证和PSK认证方式，802.1x认证通过Supplicant MP与AAA server交互产生后续密钥协商用的种子密钥MSK，PSK认证方式则直接使用PSK作为密钥协商的种子密钥。

• Mesh选路

  Mesh网络是全连接的WLAN网络，任何一个源和目的地之间会存在多条可用的Mesh链路，并且这些Mesh链路的传输质量会随着周边环境实时变化。因此，非常有必要在Mesh网络支持选路协议，以确保数据帧能始终通过最优的链路传输。

• Mesh转发

  1. 对于目的MAC为单播地址的数据帧，首先查找转发表项。若查到匹配表项，则将数据帧由该表项对应的Mesh链路发送出去；若未匹配任何表项，则将该数据帧从所有处于活跃状态的Mesh链路发送出去。
  2. 对于目的MAC为组播或广播地址的数据帧，MP将数据帧从所有处于活跃状态的Mesh链路发送出去。

 

3.3 IEEE 802.11S 协议

　　无线Mesh网络是一种多跳、机动性强、抗毁性强的无线网络结构，灵活的组网方式以及易部署的特点是其在应急系统等特殊环境中应用的重要前提。路由协议的设计是设计无线Mesh网络的关键问题之一，如何进行路由选择是影响网络性能的一个重要问题。在探讨关键技术的同时，应用需求的提出也是各国际标准化组织在多种覆盖不同物理范围的无线网络技术标准中融入对Mesh 组网方式的诱因，如支持WLAN 的IEEE802.11]标准、支持WMAN的IEEE 802.16标准以及支持WPAN的IEEE 802.15标准，这些标准均在支持无线Mesh网络及其相关关键技术方面做出了努力。

 

 

  

 

https://www.jianshu.com/p/ce56f75284b8 mesh 原理和发展由来
 

 

https://blog.csdn.net/u014120401/article/details/78805001 

https://blog.csdn.net/u012707739/article/details/74127212 openwrt 和batman 编译配置

http://www.doc88.com/p-3196320128085.html 基于BATMAN-adv的铁路干线无线Mesh网络切换机制研究

https://max.book118.com/html/2017/1231/146692148.shtm   无线Mesh网络BATMAN路由协议的优化及嵌入式应用

https://www.cnblogs.com/zornlink/p/11691236.html   Batman网络搭建，有线接入batman网络

https://blog.csdn.net/u012707739/article/details/77417887 batman-adv中OGM学习包代码处理流程

 

 

（4）mesh 总结和不足

优点：

这种结构的最大好处在于：如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话，数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问

 

 

如果每个WGW都是引入众多WR的区域覆盖，多个GW覆盖区域的综合，就构成一种新型无线网络：无线Mesh网络，众多WR相互合作和协同，成网状分布，对整个城市或任意区域无线覆盖，实现无线移动通信。

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

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1663578858565035396&wfr=spider&for=pc 无线路由和无线中继的差异

缺点：

相邻节点频繁乒乓切换

 

 

 

附录：

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

https://blog.csdn.net/h9f3d3/article/details/81707722  openwrt配置OLSR路由协议并实现Ad hoc组网

https://blog.csdn.net/batmancn/article/details/51441476 使用NAT模式对外提供WEB服务的网关的网络过程

http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XYZH201402016.htm  《装备学院学报》 2014年02期收藏 | 投稿 |  一种轻量化无线Mesh网络路由协议的设计与实现

http://mall.cnki.net/magazine/Article/HKLD201802021.htm 《火控雷达技术》2018年第02期　基于BATMAN＿Adv路由协议的自组网系统研究与实现

http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DXXH201607006.htm 《电力信息与通信技术》 2016年07期收藏 |改进BATMAN-adv的电力系统状态监测通信研究

http://www.51papers.com/lw/69/18/wz3590642.htm 现场自组织网络跨层路由算法研究

https://zhuanlan.zhihu.com/p/45687659 使用open-mesh batmand为ad-hoc网络建立路由

http://codeant.cc/network/83-batman-adv-protocol.html 网状路由协议

https://blog.csdn.net/weichanghu_/article/details/82319879 基于IEEE802.11s的无线Mesh网络路由协议研究

https://blog.csdn.net/stone8761/article/details/78862934  使用openwrt系统组件mesh（802.11s）网络

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