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802.11 Wlan 无线通讯实验

802.11 Wlan 无线通讯实验. 10748215 Liubin June, 2008. 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. 实验设备. 服务器 × 1

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802.11 Wlan 无线通讯实验

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  1. 802.11 Wlan无线通讯实验 10748215 Liubin June, 2008

  2. 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

  3. 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

  4. 实验设备

  5. 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

  6. 服务器的搭建-1 • 安装Madwifi • 新增ath_pci等内核模块 rmmod ath_pci modprobe ath_pci autocreate=ap wlanconfig ath0 destroy wlanconfig ath0 create wlandev wifi0 wlanmode ap iwconfig ath0 essid MobleCourse iwpriv ath0 mode 0 iwconfig ath0 channel 6 ifconfig ath0 10.10.0.1 netmask 255.255.255.0 up

  7. 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

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

  9. 服务器的搭建-4 • wlanconfig ath4 list sta: ADDR AID CHAN RATE RSSI DBM IDLE TXSEQ RXSEQ CAPS ACAPS ERP STATE MODE 00:40:96:b2:fe:e9 1 149 12M 16 -79 180 25913 272 E 0 23 Normal WME 00:1b: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

  10. 实验环境-1 • 实验室1717房间

  11. 实验环境-2 • 实验室1717房间

  12. 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）

  13. 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

  14. 实验环境-3 • 实验室1717房间

  15. 实验环境-802.11a

  16. 实验环境-4 • 实验室1717房间

  17. 实验环境完成！ Wireless PKU 11a (10.1.0.1) 11g (10.2.0.1) Notebook (10.1.0.3) Clent Host (10.1.0.2)

  18. 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

  19. 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

  20. 实验设计和结果 • 实验一、UDP通讯实验 • 11a vs 11g • [50-1100 40] • [50 40-1400] • [50-1100 1024] 11a (10.1.0.1) 11g (10.2.0.1) Notebook (10.1.0.3) Clent Host (10.1.0.2)

  21. [50-1100 40] 11a

  22. [50-1100 40] 11g

  23. [50 40-1400] 11a

  24. [50 40-1400] 11g

  25. [50-1100 1024] 11a

  26. [50-1100 1024] 11g

  27. 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]

  28. 11a 最大Throughput

  29. 11g 最大Throughput

  30. 实验二 Client Host 和Notebook都连接到AP 11g上 竞争从AP传输UDP流 11g (10.2.0.1) Notebook (10.1.0.3) Clent Host (10.1.0.2)

  31. 竞争udp [1800 1024]

  32. 实验三 Client Host 和Notebook分别连接AP Wireless PKU、11a、11g上 传输UDP包1分钟 11a (10.1.0.1) 11g (10.2.0.1) Wireless PKU Notebook (10.1.0.3) Clent Host (10.1.0.2)

  33. 对比p2p udp流 [800 1024]

  34. 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

  35. 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

  36. 802.11 Wlan无线通讯实验 liubin 谢谢！

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