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batman-adv 优化：基于信号强度（RSSI）选择链路

news 来源：原创 2025/4/27 7:37:01

batman-adv 优化：基于信号强度（RSSI）选择链路

1. 背景介绍

batman-adv（Better Approach To Mobile Ad-hoc Networking Advanced） 是一种用于无线 Mesh 网络的路由协议。它主要基于 ETX（Expected Transmission Count，预期传输次数） 计算链路质量，但未考虑信号强度（RSSI），可能导致以下问题：

在高干扰环境下，ETX 可能会选取信号较弱的链路，从而降低吞吐量。
当多个路径的 ETX 相近时，可能选择 信号弱但丢包率低 的链路，导致数据传输质量下降。
适应性较差，无法快速响应链路质量变化。

2. 解决方案

为了解决这些问题，我们可以在 batman-adv 选路过程中引入 RSSI 作为辅助决策因素：

结合 RSSI 计算 ETX：对 RSSI 归一化后调整 ETX，使 RSSI 高的链路有更低的 ETX 值。
RSSI 过滤机制：当 RSSI 低于某个阈值（如 -80 dBm）时，直接丢弃该链路，避免弱信号影响。
动态调整 RSSI 权重：根据环境变化调整 RSSI 影响权重，提高选路自适应性。

3. 技术实现

(1) 获取 RSSI 数据

batman-adv 默认不直接使用 RSSI，需要额外获取 RSSI 信息，方法如下：

1️⃣ 通过 `iw` 命令获取 RSSI

iw dev wlan0 station dump | grep signal

示例输出：

signal: -65 dBm

该值越接近 0，信号越强。

2️⃣ 使用 `batctl` 工具

batctl n -H

batctl n 可以查看邻居节点的链路质量，但默认不提供 RSSI，需要改动内核代码以支持 RSSI 采集。

3️⃣ 通过 `nl80211` API 在内核层获取 RSSI

在 net/wireless/nl80211.c 代码中，获取 RSSI：

#include <linux/nl80211.h>
static int get_rssi(struct net_device *dev, struct station_info *sinfo) {
    return sinfo->signal;
}

该 API 提供实时信号强度信息，可以直接集成到 batman-adv 选路计算中。

(2) 修改 batman-adv 选路逻辑

1️⃣ 结合 RSSI 计算 ETX

batman-adv 计算 ETX 的代码位于 net/batman-adv/bat_iv_ogm.c，主要函数为 batadv_iv_ogm_calc_tq()：

int batadv_iv_ogm_calc_tq(int etx, int rssi) {
    if (rssi < -80) {
        return 0; // RSSI 低于阈值，直接丢弃链路
    }

    int rssi_factor = (rssi + 100) / 2; // 归一化处理
    return etx * rssi_factor / 100; // 结合 RSSI 调整 ETX
}

RSSI 归一化：(rssi + 100) / 2 将 RSSI 映射到 [0, 50] 范围。
ETX 调整：RSSI 高的链路计算出的 ETX 更小，更容易被选择。

2️⃣ 过滤弱信号链路

在 batadv_iv_ogm_send_to_if() 处理 OGM 传播时，增加 RSSI 判断：

if (sinfo->signal < -80) {
    return; // 不发送 OGM
}

这样可以避免弱信号的链路加入 Mesh 网络。

3️⃣ 调整网关选择逻辑

batman-adv 选择最佳网关时，默认依据 ETX 选择最优路径，我们可以改为优先考虑 RSSI：

int batman_adv_choose_best_gw(struct batadv_priv *bat_priv) {
    struct batadv_gw_node *best_gw = NULL;
    int best_rssi = -100;

    list_for_each_entry(gw_node, &bat_priv->gw_list, list) {
        if (gw_node->rssi > best_rssi) {
            best_rssi = gw_node->rssi;
            best_gw = gw_node;
        }
    }
    return best_gw;
}

这样可以确保网关优先选择 RSSI 较高的路径，提高整体吞吐率。

(3) 用户空间调优

1️⃣ 启用 RSSI 过滤

echo 1 > /sys/class/net/bat0/mesh/rssi_filter

启用 RSSI 过滤，避免弱信号链路被选用。

2️⃣ 手动调整 RSSI 门限

batctl meshif bat0 throughput_override -80

设定 RSSI 低于 -80 dBm 时，不加入 Mesh 选路。

4. 性能优化与测试

(1) 监测链路质量

batctl o

检查是否选择了信号较强的路径。

batctl tg

查看 OGM 传播情况，确认优化生效。

(2) 进行吞吐测试

使用 iperf 进行吞吐测试：

iperf -c <target_ip> -u -b 20M -i 1

观察是否提高了吞吐量。

5. 预期优化效果

优化前	优化后
低信号链路仍可能被选择	低信号链路被过滤
选路仅基于 ETX，可能不够稳定	结合 RSSI，提高选路稳定性
高干扰环境下选路可能失效	RSSI 适应性更强，可快速调整