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TATbed无线自组织网络测试平台设计与实现
摘要：设计了并建立了一个无线自组织网络测试平台系统――TATbed(Tsinghua Ad hoc network Test bed)。通过开发底层网卡驱动、路由算法协议模块，使得普通PC机成为独立的自组织网络终端；同时通过监测、统计多个终端之间的数据传输状况获得网络的实测性能指标。目前平台中已经实现对多种路由算法协议的测试支持。关键词：自组织网络 测试平台 路由算法
多跳自组织网络（Ad hoc network）由多个独立的具有路由（交换）功能的用户通信终湍组成。网络中的相邻终端可直接建立端到端的通信链路；非相邻终端可动态地搜索路由，数据包借助其他终端转发，以多跳方式传递至索路由，数据包借助其他终端转发，以多跳方式传递至最终的目的终端。在自组织网络中，无线信道环境的快速变化及终端的移动性造成了网络拓扑结构不断变化。因此，如何搜索、维护有效的路由成为自组织网络研究中的难点问题。近年来，研究者提出了多种路由协议草案，如DSR、AODV、SAR等，其性能的评估数据基本上利用网络模块软件如OPNet、NS-2/GloMoSim等仿真得到。由于仿真软件中采用的无线信道、终端分布、终端运动等模型与真实的网络环境相比均有一定的简化，所以在自组织网络技术进入实现商业应用之前，构建实际的Ad hoc网络硬件测试平台对其各层次的网络协议算法设计进行性能测评是十分必要的。但现有的各种无线终端均不支持任何自组织路由协议。
(本网网收集整理)
本文设计并实际建立了一个无线自组织网络测试平台系统TATbed。通过加载相应的底层驱动及测试系统软件，使得配有无线网卡的普通PC机成为独立的自组织网络的实际终端；测试平台对各种路由算法协议提供了统一的模块接口，设定相应的路由算法和测试参数蝗，即可通过检测各个终端间的数据传输状况，得到此路由算法的实际性能的统计结果。同时，测试平台可兼容各种无线网卡标准，如IEEE802.11系列、HiperLan系列等。目前TATbed测试平台已经集成了多种Ad Hoc网络的专有路由算法协议，AODV、DSR、SAR、FSR、ZRP等，并可真实地再现Ad hoc网络应用所处的实际环境（包括终端的移动性与客观信道的实际情况），为研究Ad hoc网络在多种环境下的性能与特点提供可操作平台，对进一步研究Ad hoc网络的结构设计和其各层网络协议算法设计的测试、评估、优化更具有参考价值。
本文结构如下，第一节介绍测试平台系统的总体结构，第二节介绍系统的关键模块设计，第三节介绍其实际应用和总结。
1平台结构
TATbed无线自组织网络测试平台的设计目标是开发支持多种Ad hoc网络路由算法协议的测试终端以构建实际的Ad hoc测试网络，并通过检测各个终端间的数据传输过程对自组织网络的各种实测性能指标进行统计、评估。
TATbed测试平台由一定数量的独立的自组织网络终端构成。在实际平台设计中，在配有无线网瞳的PC机（笔记本电脑）基础上开发了支持多种路由算法协议的自组织网络终端，每个终端依据设定的路由算法协议自行组建Ad hoc网络并进行数据传输。图1为TATbed平台的实际测试示意图。
TATbed测试平台的软件系统包括传输任何生成器、终端处理器和数据统计器三部分。
在测试开始前，传输任务生成器将根据设置的测试参数，生成每个终端的起始传输任务列表，以精确地控制测试过程网络的传输负荷。在传输任务列表中定义了整个测试过程中每组数据包的源发出节点、最终目的节点、数据包数量、发出时间。
测试开始后，每个终端上的终端处理器将读取其对应的传输任务列表，在规定的时间进入发数据包流程，处理需要发出的数据包，同时监听无线网卡接收到的数据包并进行相应的处理。在测试过程中，终端软件模块记录下本节点收到和发出的每个包的信息，包括收（发）时间、包头信息、包长度等。
测试结束后，根据本次测试的整个网络的起始传输任务列表和每个终端在测试过程 保存的收发包记录，数据统计器统计分析、计算出相应的测试指标，包括网络容限、节点平均吞吐量、数据包成功传输率、数据包平均传输延时、延时抖动、数据包传输路径平均跳数、系统路由开销等。
2 自组织网络测试终端设计
由于现有的各种通信终端设备均不支持任何自组织网络中由算法协议，因此开发自组织网络测试终端成为整个测试平台构建的关键。在TATbed测试平台中，通过在装备了无线网卡的PC机上安装终端处理器，使其支持多种自组织网络的路由算法协议，成为实际 自组织网络中的终端。
在现有的标准PC机系统下，网络层采用IP协议，终端之间的连接地址的标识来判别，应用层的传输任务经过数据打包处理后直接交无线网卡发送，并且只有当数据包的源节点和目的邛树熊处于相互无线网卡信号覆盖范围内时，才能成功发送IP数据包，终端本身并不支持任何路由功能。在TATbed测试平台系统中，终端的MAC层和网络层之间加载了自行开发的驱动模块，以支持无线自组织网络中的多跳传输，形成个虚拟的传输链路，为普通数据包的发送提供传输路由，如图2所示。
终端处理器在Windows操作系统提供的NDIS（Network Driver Interface Specification，网络驱动程序接口规范）层基础上开发，包括底层接口驱动、路由算法模块和数据包的监听记录三部分。其结构如图3所示。
为测评各种不同路由算法协议的性能，终端处理器中的接口驱动设计为一个自定义的.标准路由算法接口。该接口将各种路由算法协议完成的寻找路由、确定路由民系统网络层完成的其他功能，包括与上下层之间的传递、包头内容的填写等工作分离，使得路由算法协议成为需要嵌入的单独子模块。不同的路由算法协议只需要遵循接口定义编写相应的子模块即可。目前，TATbed测试平台系统可支持AODV、DSR、SAR、WRP、Fisheye、CBRP、ZRP等多种自组织网络路由算法的测试、评估。同时，由于终端处理器接口驱动中载在NDIS层上，使得测试平台对MAC层协议透明，因此测试平台可根据测试需要选用各种基于不同传输标准的无线网卡。目前系统中选用了基于IEEE802.11b标准的网卡进行测试。
为支持多跳的数据传输，测试系统中所传递的数据包的包头在标准的Ethernet-MAC包头基础上进行了扩展，加入了路由算法协议中规定的类型信息和路径信息，如图4所示。
图4
包头的第0～13字节为标准的Ethernet-MAC包头格式，第14～27字节为扩展的“路由信息”域，之后是实际的用户数据。对于来自高层（网络层）的数据包，终端从其IPv4标准包头中读出此数据包最终发送的目的地址并将这一“最终目的地址”保存在“路由信息”域的“最终目的节点IP地址”项内；同时调用路由算法模块，根据其最终目的地址获取其对应的多跳路由信息，并将实际的下一跳的接收节点的地址写入第7”12字节处的“下一跳接收节点MAC地址”项内，然后将此数据包交下一层（MAC&物理层）无线网卡处理发出。对于来自底层无线网卡接收到的数据包，终端读取“路由信息”域的“最终目的节点地址”，如果此地址与其自身地址相符，则交上层网络继续⑷绻不相符，则调用路由算法模块，得到对应的多跳路由中下一跳的接收节点地址，然后交无线网卡处理发出。对于路由算法协议中规定的其他非数据包，如路由搜索包、路由应答包、路由失败包、周期性握手信息包等，则在“包类型”域中标示区别，由无线网卡收发后直接调用相应的路由算法模块处理。
3 系统应用
TATbed无线自组织网络测试平台在普通PC机上开发了支持多种自组织网络路由算法协议的实际无线终端，以构建一个实际的无线自组织网络测试系统。笔者利用此平台已经成功地对AODV、SAR路由算法在多种实际网络环境参数下进行了性能的实测比较分析。测试结果可应用于实际的自组织网络由算法的性能评估、设计优化等方面。同时，TATbed终端软件模块的设计使其可应用于任何基于Windows内核的硬件设备上，具有高度的通用性、灵活性和可扩展性，在无线自组织网络的实际网络系统性能测量、网络规划优化设计、网络各层次算法协议性能评估等诸多方面均有其独特的应用优势。
TATbed无线自组织网络测试平台设计与实现
摘要：设计了并建立了一个无线自组织网络测试平台系统――TATbed(Tsinghua Ad hoc network Test bed)。通过开发底层网卡驱动、路由算法协议模块，使得普通PC机成为独立的自组织网络终端；同时通过监测、统计多个终端之间的数据传输状况获得网络的实测性能指标。目前平台中已经实现对多种路由算法协议的测试支持。关键词：自组织网络 测试平台 路由算法
多跳自组织网络（Ad hoc network）由多个独立的具有路由（交换）功能的用户通信终湍组成。网络中的相邻终端可直接建立端到端的通信链路；非相邻终端可动态地搜索路由，数据包借助其他终端转发，以多跳方式传递至索路由，数据包借助其他终端转发，以多跳方式传递至最终的目的终端。在自组织网络中，无线信道环境的快速变化及终端的移动性造成了网络拓扑结构不断变化。因此，如何搜索、维护有效的路由成为自组织网络研究中的难点问题。近年来，研究者提出了多种路由协议草案，如DSR、AODV、SAR等，其性能的评估数据基本上利用网络模块软件如OPNet、NS-2/GloMoSim等仿真得到。由于仿真软件中采用的无线信道、终端分布、终端运动等模型与真实的网络环境相比均有一定的简化，所以在自组织网络技术进入实现商业应用之前，构建实际的Ad hoc网络硬件测试平台对其各层次的网络协议算法设计进行性能测评是十分必要的'。但现有的各种无线终端均不支持任何自组织路由协议。
本文设计并实际建立了一个无线自组织网络测试平台系统TATbed。通过加载相应的底层驱动及测试系统软件，使得配有无线网卡的普通PC机成为独立的自组织网络的实际终端；测试平台对各种路由算法协议提供了统一的模块接口，设定相应的路由算法和测试参数蝗，即可通过检测各个终端间的数据传输状况，得到此路由算法的实际性能的统计结果。同时，测试平台可兼容各种无线网卡标准，如IEEE802.11系列、HiperLan系列等。目前TATbed测试平台已经集成了多种Ad Hoc网络的专有路由算法协议，AODV、DSR、SAR、FSR、ZRP等，并可真实地再现Ad hoc网络应用所处的实际环境（包括终端的移动性与客观信道的实际情况），为研究Ad hoc网络在多种环境下的性能与特点提供可操作平台，对进一步研究Ad hoc网络的结构设计和其各层网络协议算法设计的测试、评估、优化更具有参考价值。
本文结构如下，第一节介绍测试平台系统的总体结构，第二节介绍系统的关键模块设计，第三节介绍其实际应用和总结。
1平台结构
TATbed无线自组织网络测试平台的设计目标是开发支持多种Ad hoc网络路由算法协议的测试终端以构建实际的Ad hoc测试网络，并通过检测各个终端间的数据传输过程对自组织网络的各种实测性能指标进行统计、评估。
TATbed测试平台由一定数量的独立的自组织网络终端构成。在实际平台设计中，在配有无线网瞳的PC机（笔记本电脑）基础上开发了支持多种路由算法协议的自组织网络终端，每个终端依据设定的路由算法协议自行组建Ad hoc网络并进行数据传输。图1为TATbed平台的实际测试示意图。
[1] [2] [3]
摘 要：云计算的出现在极大程度上降低了个人计算机性能，放大了个人计算机的功能，以新的分配方式将资源进行重组，更好地满足现代网络教学管理所提出的需要。文章就云计算框架下的网络教学平台的设计与实现分别作了简要的论述，以期能够为云计算下网络教学平台的进一步建设和发展提供有效的参考和借鉴。
关键词：云计算；网络教学平台；教学资源
发展愈加成熟且普及程度不断提高的云计算模式，促进学校、教育机构以及个人信息处理的“云”模式进程，为网络教学的健康高效发展与建设带来巨大的推动力。在云计算模式下，一切信息和资源被封装成“云服务”形式，跨越时空的阻碍，传递到手机、PDA、笔记本电脑等信息载体上，信息接受者可以通过在线查看的方式，浏览或使用电子教案、教学视频、电子图书资源等信息。云计算的出现不仅进一步的满足了网络教学管理的需要，且极大的提高了教学资源的利用效率。笔者拟对云计算下的网络教学平台的设计和实现做出初步的探索，供相关人士参考。
以云计算的网络平台为开发建设基础，借助专业的开发工具及软件对云计算系统进行程序开发。其中PHP、NET是使用频率较高的开发软件，以ASP.NET为例，在利用该软件开发基于云计算下的网络教学平台时，利用操作系统中的云平台所提供的云计算技术来进行计算应用的。云计算系统是构建云计算服务平台的主要元件。在网络教学平台开发中，可以将学生对网络教学的需求看作云计算平台中的服务需求，网络教学平台通过向学生提供各种的相应的云服务来满足学生的需求，同时这种由网络教学平台发出的云服务会随着学生需求的调整和改变而在出现一定范围内的服务拓展或衍生服务。纵观云计算服务的.形式，大致可以分为三种，第一种是软件即服务形式，Software-as-a-service，简称SaaS；第二种是平台即服务形式，Platform-as-a-Service，简称PaaS；第三种基础设施即服务形式，Infrastructure-as-a-Service，简称IaaS。由于这三种形式的针对性不同，服务层次的有所差异，因而这三种形式实际呈现出一个上下级的金字塔关系，SaaS出现顶层，供应商Sales Force.com是该层的标志性存在，另外在线CRM也是该层服务的最大特点；中间一层是PaaS，操作系统Azure是类型云服务模式的中的典型，同时操作系统Azure也是微软基于云计算而设计开发的一款云操作系统；最后IaaS处于金字塔的底层，服务器、硬件等物理资源是该层的主要服务内容。
云计算网络教学平台的实现主要集中在应用支撑平台建设的实施和教学资源库建设的实施。应用支撑平台建设的实施关键在于三点，第一点，必须要对教学需求做周密的分析，根据分析结构对技术平台的组织结构做适当的调整，确保技术平台组织结构的稳定性与合理性。教育部门可以在所有相关师生进行一次民意调查和意见征集，在广泛调研的基础上学习和借鉴其他院校或企业在云计算模式下网路平台构建的成功经验与成熟方案，再结合自身所有的资源的种类、数量、结构等实际情况，构建实用性强、安全性高、便捷的应用支撑平台。第二点，在云计算模式下，计算机性能缩小，功能扩大，为了促进资源共享最大化的实现，提高资源利用效率需要对现有的教学信息和资源做具体的归纳和分类，从而优化资源分配。第三点，在网络教学平台的功能和结构相对稳定后，根据实际发展需要对技术平台做深层次的开发，或引进新的技术从促进网络教学平台的长久持续发展。 教学资源做网络教学平台教学活动得以实现的基础和前提，是实现网络教学平台功效的核心，因此云计算模式下网络教学平台的实现离不开教学资源库的建设。而教学资源库的建设实施主要关注一下几点，首先需要成立教学资源开发基地，以校为单位进行立项，每年都有规定的项目数量，项目内容有资深主讲教师提出，有青年教师负责项目的主持和分工事项。其次，在明确网络教学平台所能提供的帮助和支持后，规划项目内容；确定项目实施过程中的各项规定和标准；根据实际情况编制合理的评价指标；为促进项目的顺利实施，对参与项目的教师和相关人员进行针对性的培训，明确个人任务与整体目标；利用身边的各种有效途径进行资源收集；最后在经过仔细的删选后，对收集到的资源进行严格而科学的审核，最终将合格的、有教学价值的登记收入教学资源库中。
3 结语
随着信息技术的快速发展，云计算技术的运用必将更加成熟，其与教育教学事业的结合是现代教学发展的需要，是不可逆转的。而网络教学平台作为云计算模式下，新时期教学的一项重要探索，最大限度促进和实现资源共享的同时，也极大程度的便捷了网络教学管理，提高了教学的管理水平，使得教学资源得到充分的利用。且云计算模式下网络教学平台也增强了学生自主学习的系统性和持续性，方便教师更加准确地掌握学生的学习状况，因而建设优质的网络教学平台是十分重要的。
无线传感器网络是由各个组成单元，通过自组织方式形成的网络，其具有巨大的发展前景，高端的科技技术，被世界各界所关注。那么本文主要简单介绍一下关于无线传感器网络自组织方式。
无线传感器网络自组织方式――集中式：
所有参与侦测的节点将数据通过多跳网络直接送给服务器，目标的位置和轨迹在服务器中产生。这种方法和传统网络的方式无太大区别，虽然服务器的处理能力很强，跟踪精度会很高，但由于节点的通信量庞大、延时大，所以这种方式在传感器网络中一般是不适用的。
无线传感器网络自组织方式――静态局部集中式：
在网络中安排一定量具有较强处理能力的簇头(也叫超级节点)，普通节点在获得测量数据后传到簇头，簇头再对数据进行处理，然后通过簇头间的路由送到用户终端。这也是层次式的结构。虽然这是比较好的方法，但是对随机撒布形成的传感器网络无法控制簇头位置，事实上难以实现。在网络拓扑不可人为控制时，这种方法就失去了其有效性。
无线传感器网络自组织方式――动态局部集中式：
簇首在目标跟踪过程中通过一定的准则动态产生，其他节点将数据传送给动态簇头；在目标离开簇首侦测范围后，产生新的簇头，原来的簇头恢复侦测状态，这是目前比较流行的方法，
不过这种方法在目标频繁出现的情况下，容易引起网络“黑洞”，簇首负担过重，同时在参与传送数据的邻居节点数量和区域的选取上还需慎重考虑，以减少通信能量消耗。
无线传感器网络自组织方式――单点式：
在目标跟踪的过程中，始终只有一个动态头节点在跟随目标。在任何时刻t，只有一个头节点k，他负责获取测量值并更新目标位置的估计。头节点从他的邻居节点中选取信息量最大的节点，然后将信息传给他。这个节点就成为下一时刻的头节点，原先的节点回到空闲状态。这种方法有效地减少了通信能量消耗。但是当头节点损坏或数据丢失后，跟踪就无法进行，降低了跟踪系统的稳定性。另外，这种方法只利用了信息量最大的节点，舍弃了其余的信息量，这一定会降低跟踪的精度。
无线传感器网络自组织方式――序贯式：
测量值是通过“代理”的“走一遭”来获取，在获取过程中同时进行数据的融合。这种方法精度和能量是自适应的，在获得满足条件的数据后就可以进行下面的跟踪，可以是用户定制的。如移动代理算法，但是在传输过程中要考虑代码传输的通信能量消耗。
无线传感器网络是由各个组成单元，通过自组织方式形成的网络，其具有巨大的发展前景，高端的科技技术，被世界各界所关注。那么本文主要简单介绍一下关于无线传感器网络自组织方式。
无线传感器网络自组织方式 ― 集中式：
所有参与侦测的节点将数据通过多跳网络直接送给服务器，目标的位置和轨迹在服务器中产生。这种方法和传统网络的方式无太大区别，虽然服务器的处置能力很强，跟踪精度会很高，但由于节点的通信量庞大、延时大，所以这种方式在传感器网络中一般是不适用的
无线传感器网络自组织方式 ― 静态局部集中式：
网络中安排一定量具有较强处理能力的簇头 ( 也叫超级节点 ) 普通节点在获得丈量数据后传到簇头，簇头再对数据进行处理，然后通过簇头间的路由送到用户终端。这也是层次式的结构。虽然这是比较好的方法，但是对随机撒布形成的传感器网络无法控制簇头位置，事实上难以实现。网络拓扑不可人为控制时，这种方法就失去了其有效性。
无线传感器网络自组织方式 ― 动态局部集中式：
簇首在目标跟踪过程中通过一定的准则动态发生，其他节点将数据传送给动态簇头；目标离开簇首侦测范围后，发生新的簇头，原来的簇头恢复侦测状态，这是目前比较流行的方法，
不过这种方法在目标频繁呈现的情况下，容易引起网络 “ 黑洞 ” 簇首负担过重，同时在参与传送数据的邻居节点数量和区域的选取上还需慎重考虑，以减少通信能量消耗。
无线传感器网络自组织方式 ― 单点式：
目标跟踪的过程中，始终只有一个动态头节点在跟随目标。任何时刻 t 只有一个头节点 k 负责获取丈量值并更新目标位置的估计。头节点从他邻居节点中选取信息量最大的节点，然后将信息传给他这个节点就成为下一时刻的头节点，原先的节点回到空闲状态。这种方法有效地减少了通信能量消耗。但是当头节点损坏或数据丢失后，跟踪就无法进行，降低了跟踪系统的稳定性。另外，这种方法只利用了信息量最大的节点，舍弃了其余的信息量，这一定会降低跟踪的精度。
无线传感器网络自组织方式 ― 序贯式：
丈量值是通过 “ 代理 ” 走一遭 ” 来获取，获取过程中同时进行数据的融合。这种方法精度和能量是自适应的获得满足条件的数据后就可以进行下面的跟踪，可以是用户定制的如移动代理算法，但是传输过程中要考虑代码传输的通信能量消耗。
摘要：介绍了VME总线的特点及系统结构，给出了设计基于VME总线的星载上行数据处理模块测试平台的一些关键技术，并提出了一种围绕FPGA芯片设计VME总线从设备接口的技术。
关键词：VME总线测试平台PSKFPGA
VME（VersaModuleEurocard）总线是一种计算机总线结构。Versa总线由Motorola公司专为其MC6800处理器开发设计的，VME总线是在Versa总线的基础上发展起来的，主要采用了Versa总线的电气标准及欧式卡（Eurocard）的机械标准。VME总线在工业领域得到了广泛应用，航空、航天和军事等领域也大量采用VME总线。
在以VME为背板总线的系统中，很多功能模块作为VME从设备存在于系统中。目前，市场上有关VME从设备的专用接口芯片功能复杂，成本很高，不被广泛使用，很多VME从设备都需要自行开发VME从设备接口。本文介绍一种围绕FPGA芯片设计VME总线从设备接口的技术。本文设计的基于VME的测试平台是某星载上行数据处理模块的测试平台。
图1
1VME局部总线
1.1VME总线的特性
VME总线是第一个独立于微处理器的总线标准，不再受限于某一生产商的处理器产品；VME总线采用主控/目标结构，总线内可以存在多个主模块，所以被称为多路处理总线；VME总线为32位计算机总线，地址/数据信号线采用非复用方式，最大传输速率可达40MPS；在VME64中，VME总线扩展到64位，最大传输速率可达80MPS；VME总线采用异步传输，无时钟也可协调数据传输，模块间的数据传输通过握手信号实现；VME总线能够支持16位、24位、32位寻址和8位、16位、24位、32位数据传送；VME总线支持多处理器体系，最多支持到21个处理器；VME总线支持四级仲裁请求，采用菊花链优先级队列，实现多个主设备共享总线资源。
1.2VME总线系统结构
VME总线主要由功能模块、底板接口逻辑和四组信号总线组成，功能模块通过底板接口逻辑、利用底板信号总线互相通信。其系统结构如图1所示。
底板总线包括数据传送总线、优先级中断总线、数据传送仲裁总线和共用总线四种。VME总线的数据传输协议有两层：最底层为底板访问层，由底板接口逻辑、共用总线模块和总线仲裁模块组成；上层为数据传输层，由数据传送总线和优先级中断总线模块组成。
四类不同的设备板中包括不同的功能模块，系统控制板包括系统时钟驱动器、电源监视、仲裁、菊花链和总线定时器等功能模块；CPU板包括定位监视器、总线主控、请求器、中断处理、中断器等功能模块；存储器板和I/O设备板都包括目标和中断器等模块。
★ 一种基本IEEE802.15.4无线智能化传感器网络实现探讨
★ 广开网络教学平台
