基于OPENWRT開源路由器的智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著科技的發(fā)展以及人民生活水平的提高，智能家居技術(shù)在大眾的日常生活中得到了快速的普及與發(fā)展。越來越多的智能化家電設備也隨之進入千千萬萬的家庭之中。為了減輕用戶使用負擔、提高家電管理的便捷度、搭建家庭網(wǎng)絡與公共網(wǎng)絡溝通的橋梁，家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)應運而生。家庭網(wǎng)關(guān)作為家居智能化的核心組件，其主要功能在于使得家庭用戶和放置在家庭中的各種智能家電設備連接到互聯(lián)網(wǎng)，或者使智能家電設備之間能夠互相通信。然而，現(xiàn)有的家庭網(wǎng)關(guān)設備普遍具有成本高、標準

2、不統(tǒng)一、網(wǎng)絡處理慢等問題。此外，現(xiàn)有的家庭網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡流量管理、用戶接入方面也存在很多不足之處。
　　針對現(xiàn)有家庭網(wǎng)關(guān)設備使用過程中出現(xiàn)的諸多問題，本文使用OpenWRT開源路由器技術(shù)，結(jié)合眾多家庭網(wǎng)絡中常用傳感器設備，組建了一個家庭網(wǎng)絡硬件平臺，并在此基礎上研究了基于OpenWRT無線路由器的智能網(wǎng)關(guān)（OWIG）系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。本文首先闡述了家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)在智能家居解決方案中的應用現(xiàn)狀，然后分別介紹了本文中用到的家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)、開源

3、路由器技術(shù)以及LuCI WEB技術(shù)。接著，本文探討了在OpenWRT路由器上搭建智能家庭網(wǎng)關(guān)的需求，并以此為基礎設計了OWIG系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以開源路由器為核心的硬件平臺以及以LuCI為基礎架構(gòu)的軟件平臺兩個部分組成。其中，硬件平臺用于搭建智能網(wǎng)關(guān)所在網(wǎng)絡環(huán)境；軟件應用平臺用于負責OWIG系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理以及業(yè)務邏輯處理。在實現(xiàn)環(huán)節(jié)，本文首先設計了OWIG系統(tǒng)的硬件平臺，討論了諸多傳感器設備的連接與傳輸問題。然后設計了OWIG系統(tǒng)應用服務框

4、架，并根據(jù)軟件應用框架設計了數(shù)據(jù)預處理模塊和業(yè)務邏輯模塊。在數(shù)據(jù)預處理模塊詳細設計了WEB界面與OpenWRT系統(tǒng)之間的消息處理過程，重點講述了Lua腳本與OpenWRT內(nèi)部UCI接口交互的執(zhí)行流程。在業(yè)務邏輯模塊設計過程中，將業(yè)務需求劃分成用戶管理模塊、設備管理模塊、文件管理模塊以及應用服務模塊四個部分，然后分別針對各個業(yè)務邏輯模塊進行了詳細地實現(xiàn)。特別地，針對現(xiàn)有家庭網(wǎng)關(guān)流量控制不足的問題，本文在軟件應用平臺設計過程中，結(jié)合Linu

5、x NETFILTER/IPTABLES防火墻技術(shù)和TC流量管理技術(shù)，詳細闡述并設計了家長控制功能以及訪客網(wǎng)絡技術(shù)的實現(xiàn)。
　　最后，本文做了大量實驗對系統(tǒng)功能和性能進行了測試。為了測試系統(tǒng)的性能，本文使用系統(tǒng)CPU使用率，單位時間網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速率以及系統(tǒng)請求并發(fā)能力作為性能指標，并分別設計了實驗場景對其進行測試。特別地，本文還使用Apache Benchmark工具對軟件平臺的WEB服務器進行了壓力測試。結(jié)果表明本文所設計的OW