基于嵌入式系統(tǒng)的無(wú)線Mesh AP的研究.pdf

1、隨著嵌入式系統(tǒng)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)Internet的高速無(wú)線接入成為熱點(diǎn)話題。無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)因其覆蓋范圍有限、存在通信盲區(qū)等缺點(diǎn)，已無(wú)法滿足人們對(duì)高速便捷無(wú)線通信的要求。一種兼具多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)的新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)不僅能實(shí)現(xiàn)自組織、自愈合以及多跳無(wú)線連接，還具有高容量、高速率、低成本、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。無(wú)線MeshAP是無(wú)線Mesh網(wǎng)組網(wǎng)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，發(fā)揮著不可替代的重要作用

2、。
　　 本文針對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)帶寬低、覆蓋范圍有限、覆蓋區(qū)域內(nèi)存在盲點(diǎn)等不足，研究了一種適用性廣的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款智能的無(wú)線MeshAP。具體的研究?jī)?nèi)容如下:
　　 首先，對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，給出了本課題的研究背景和研究意義。對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及嵌入式系統(tǒng)等進(jìn)行了詳細(xì)的描述。
　　 其次，在嵌入式開(kāi)發(fā)板JA7

3、6PF0上搭建uClinux操作系統(tǒng)平臺(tái)，根據(jù)設(shè)計(jì)需求，在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了無(wú)線MeshAP的節(jié)點(diǎn)功能、無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊、網(wǎng)絡(luò)管理模塊以及安全模塊。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序Madwifi，將兩塊無(wú)線網(wǎng)卡設(shè)置為不同的工作模式，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線Mesh骨干網(wǎng)和無(wú)線Mesh客戶端網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。通過(guò)hostapd守護(hù)進(jìn)程、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT、動(dòng)態(tài)主機(jī)分配協(xié)議DHCP和網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步NTP軟件的下載、配置文件修改以及編譯移植，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線MeshAP在組網(wǎng)過(guò)程中的無(wú)

4、線參數(shù)管理配置和對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的合理利用。通過(guò)ESSID隱藏、MAC地址過(guò)濾技術(shù)及WPA加密認(rèn)證技術(shù)，保障了無(wú)線MeshAP在組網(wǎng)過(guò)程中的安全性。
　　 再次，將AODV路由協(xié)議的成功移植到嵌入式開(kāi)發(fā)板中，并根據(jù)實(shí)際需要研究實(shí)現(xiàn)了一種基于無(wú)線通信鏈路穩(wěn)定性參數(shù)的改進(jìn)的AODV路由協(xié)議。通過(guò)對(duì)aodv-uu路由軟件的源代碼及Netfilter數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、鉤子及鉤子函數(shù)進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)了AODV路由協(xié)議的移植。通過(guò)對(duì)無(wú)線通信鏈路穩(wěn)定性進(jìn)行檢

5、測(cè)和以無(wú)線通信鏈路穩(wěn)定性參數(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行路由選擇，實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的AODV路由算法及其移植。最后，通過(guò)仿真軟件NS對(duì)AODV路由協(xié)議和改進(jìn)的AODV路由協(xié)議進(jìn)行了仿真測(cè)試以及對(duì)比分析，證明了改進(jìn)的AODV路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)吞吐量和丟包率方面有了明顯的進(jìn)步。
　　 最后，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于B/S的無(wú)線MeshAP配置管理平臺(tái)。通過(guò)在嵌入式開(kāi)發(fā)板JA76PF0上搭建Web服務(wù)器，在Web服務(wù)器和CGI應(yīng)用程序的交互作用下，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取配置無(wú)線M

6、eshAP參數(shù)。利用linux驅(qū)動(dòng)程序中的ioctl()函數(shù)和system()函數(shù)以及shell腳本命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線MeshAP網(wǎng)卡參數(shù)的讀取及配置。利用htrnl頁(yè)面、javascript腳本語(yǔ)言和CSS層疊樣式表，實(shí)現(xiàn)了配置管理平臺(tái)界面設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)反復(fù)配置測(cè)試，該配置管理平臺(tái)Web響應(yīng)時(shí)間在0.4秒以內(nèi)，配置生效時(shí)間在1秒以內(nèi)。
　　 經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，本文設(shè)計(jì)研究的具備雙重角色的智能無(wú)線MeshAP，具有一定的兼容性和互操作性。