802.11 Wlan 无线通讯实验

移动计算课程实验

802.11 Wlan 无线通讯实验

10748215 LiubinJune, 2008

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实验目的

• 学习 802.11 相关知识技术• 使用无线网卡工作

– Linux 下最强 Driver ： Madwifi– 网卡配置和实时数据

• 搭建 802.11b/g Access Point– UDP 数据通讯

• 不同 802.11 标准• 调节数据包大小、发送频率• 不同连接方式

– tcp 通讯

• 统计和绘图

目的不是得到实验结果动手能力感性认识研究基础

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实验设备

• 服务器 × 1– Unbutu 7.04 Server + Madwifi 0.9.4 + Apache

• Cisco AirNet PI21AG(802.11a/b/g) wireless Adapter• NetGear WAG311 Wireless PCI Adapter(802.11a/b/g)

• Windows 客户端 × 2– ThinkPad T60

• Intel PRO/Wireless 3945ABG Network Connection

– Normal Host• Cisco AirNet PI21AG(802.11a/b/g) wireless Adapter

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实验设备

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• Linux 下 Atheros 芯片网卡驱动• 开源，许多 linux 发行版包括• 在有版权的硬件抽象层（ HAL ）上工作

• 替代品 ->ath5k• 比 windows 下更强劲

• 模拟 AP 、 station 等• Mode ：

sta 、 adhoc 、 ap 、 monitor 、 wds 、 ahdemo• 一块网卡可以同时模拟多个 AP• 手动设置信道、 scan 、 associate……

• 可能有 bug

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服务器的搭建 -1

• 安装 Madwifi– 新增 ath_pci 等内核模块

rmmod ath_pcimodprobe ath_pci autocreate=ap

wlanconfig ath0 destroywlanconfig ath0 create wlandev wifi0 wlanmode apiwconfig ath0 essid MobleCourseiwpriv ath0 mode 0iwconfig ath0 channel 6ifconfig ath0 10.10.0.1 netmask 255.255.255.0 up

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服务器的搭建 -2

• Ifconfig 、 iwconfig 、 wlanconfig 等命令

IEEE 802.11g ESSID:"luoboo" Nickname:"" Mode:Master Frequency:2.437 GHz(Channel 6) Access Point: 00:40:96:B2:FE:E5 Bit Rate:0 kb/s Tx-Power:18 dBm Sensitivity=1/1 Retry:off RTS thr:off Fragment thr:off Encryption key:off Power Management:off Link Quality=24/70 Signal level=-72 dBm Noise level=-96 dBm Rx invalid nwid:2518 Rx invalid crypt:0 Rx invalid frag:0 Tx excessive retries:0 Invalid misc:0 Missed beacon:0

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服务器的搭建 -3

• wlanconfig ath4 list channel ：Channel 1 : 2412 Mhz 11g Channel 48 : 5240 Mhz 11a DynamicChannel 2 : 2417 Mhz 11g Channel 50 : 5250 Mhz 11a StaticChannel 3 : 2422 Mhz 11g Channel 52 : 5260 Mhz 11aChannel 4 : 2427 Mhz 11g Channel 56 : 5280 Mhz 11a DynamicChannel 5 : 2432 Mhz 11g Channel 58 : 5290 Mhz 11a StaticChannel 6 : 2437 Mhz 11g Channel 60 : 5300 Mhz 11aChannel 7 : 2442 Mhz 11g Channel 64 : 5320 Mhz 11aChannel 8 : 2447 Mhz 11g Channel 149 : 5745 Mhz 11aChannel 9 : 2452 Mhz 11g Channel 152 : 5760 Mhz 11a StaticChannel 10 : 2457 Mhz 11g Channel 153 : 5765 Mhz 11a DynamicChannel 11 : 2462 Mhz 11g Channel 157 : 5785 Mhz 11aChannel 36 : 5180 Mhz 11a Channel 160 : 5800 Mhz 11a StaticChannel 40 : 5200 Mhz 11a Dynamic Channel 161 : 5805 Mhz 11a DynamicChannel 42 : 5210 Mhz 11a Static Channel 165 : 5825 Mhz 11aChannel 44 : 5220 Mhz 11a

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服务器的搭建 -4

• wlanconfig ath4 list sta:

ADDR AID CHAN RATE RSSI DBM IDLE TXSEQ RXSEQ CAPS ACAPS ERP STATE MODE00:40:96:b2:fe:e9 1 149 12M 16 -79 180 25913 272 E 0 23 Normal WME00:1b:77:09:0f:47 2 149 54M 41 -54 120 17173 15200 Es 0 f3 Normal WME UAPSD QoSInfo: 0x0f, (VO,VI,BE,BK) = (1,1,1,1), MaxSpLimit = NoLimit

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实验环境 -1

• 实验室 1717 房间

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实验环境 -2

• 实验室 1717 房间

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实验环境 - 单位

• dB – 纯粹的比值，没有单位– 10log （甲功率 / 乙功率）

• dBi 和 dBd – dBi 和 dBd 是表示天线功率增益的量

• dBm– dBm 是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以

1mW 功率为基准的一个比值）– 计算公式为： 10log （功率值 /1mw ）

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实验环境 - 单位

• 网卡接受一个帧、一个位– 环境噪声– 热噪声– SINR ： Signal to Interference plus Noise Ratio– SINR = S / (I + N)

• 接收信号强度指示（ RSSI ）– (S + I) / N

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实验环境 -3

• 实验室 1717 房间

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实验环境 -802.11a

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实验环境 -4

• 实验室 1717 房间

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实验环境完成！

11a(10.1.0.1)

11g(10.2.0.1)

Wireless PKU

Clent Host(10.1.0.2)

Notebook(10.1.0.3)

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实验工具 – 控制网卡

• Windows 下– WireShark– WirelessMon– Wifi Hopper– Cirond Winc(ad hoc)

• Device specific– IBM Access Connections– Cisco Aironet Desktop utility

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实验工具 – 统计绘图

• UDP– Mgen(Multi-Generator)

• 调节发送速率、 UDP 包的大小• Period 、 possion 、 burst• 记录发送和接受 trace

– TRPR• 对 tcpdump 的输出等 trace 文件统计分析• 生成可以用 gnuplot 绘图的数据

– GnuPlot

• TCP– wget

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实验设计和结果

11a(10.1.0.1)

11g(10.2.0.1)

Notebook(10.1.0.3)

实验一、 UDP 通讯实验11a vs 11g

[50-1100 40][50 40-1400][50-1100 1024]

Clent Host(10.1.0.2)

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[50-1100 40] 11a

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[50-1100 40] 11g

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[50 40-1400] 11a

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[50 40-1400] 11g

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[50-1100 1024] 11a

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[50-1100 1024] 11g

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实验一 补充

• 前面的实验都没有达到峰值– 11a 和 11g 传输 udp 最大 Throughput ？

• 补充实验– [50-6000 1024]

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11a 最大 Throughput

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11g 最大 Throughput

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实验二

11g(10.2.0.1)

Notebook(10.1.0.3)

Clent Host(10.1.0.2)

Client Host 和 Notebook都连接到 AP 11g 上竞争从 AP 传输 UDP 流

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竞争 udp [1800 1024]

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实验三

11a(10.1.0.1)

11g(10.2.0.1)

Wireless PKU

Clent Host(10.1.0.2)

Notebook(10.1.0.3)

Client Host 和Notebook 分别连接 AP Wireless PKU 、 11a 、11g 上传输 UDP 包 1 分钟

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对比 p2p udp 流 [800 1024]

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实验四 TCP 传输

• 试验方法– 使用 wget 从 server 下载 dummy.zip– 客户端之间使用 ftp 文件下载 dummy.zip

• TCP 流在无线环境下时变形十分明显– 有时连接甚至无法建立！– 11a 和 11g 的单链路传输最优平均值： 3.81M/s

• 与 UDP 一致– client to client 的最优值 (11g) ： 879K/s

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总结

• 学习 802.11 多种协议知识• 掌握

– Madwifi 驱动– Windows 下各种 wlan 软件– Udp 流的生成、记录、统计与绘图

• 探索– Udp 数据包在 wlan 模式的通讯性能

• Client to AP: 调节包的大小、发送间隔• Client to Client: 竞争通讯

– TCP 文件传输性能

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谢谢！802.11 Wlan 无线通讯实验 liubin