基于嵌入式系統(tǒng)的無線Mesh AP的研究.pdf

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

2、。
　　 本文針對無線局域網(wǎng)帶寬低、覆蓋范圍有限、覆蓋區(qū)域內(nèi)存在盲點等不足，研究了一種適用性廣的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，設(shè)計實現(xiàn)了一款智能的無線MeshAP。具體的研究內(nèi)容如下:
　　 首先，對無線局域網(wǎng)技術(shù)、無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了概述，給出了本課題的研究背景和研究意義。對無線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、相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及嵌入式系統(tǒng)等進行了詳細(xì)的描述。
　　 其次，在嵌入式開發(fā)板JA7

3、6PF0上搭建uClinux操作系統(tǒng)平臺，根據(jù)設(shè)計需求，在平臺上實現(xiàn)了無線MeshAP的節(jié)點功能、無線網(wǎng)卡驅(qū)動模塊、網(wǎng)絡(luò)管理模塊以及安全模塊。通過無線網(wǎng)卡驅(qū)動程序Madwifi，將兩塊無線網(wǎng)卡設(shè)置為不同的工作模式，從而實現(xiàn)無線Mesh骨干網(wǎng)和無線Mesh客戶端網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。通過hostapd守護進程、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT、動態(tài)主機分配協(xié)議DHCP和網(wǎng)絡(luò)時間同步NTP軟件的下載、配置文件修改以及編譯移植，實現(xiàn)了無線MeshAP在組網(wǎng)過程中的無

4、線參數(shù)管理配置和對網(wǎng)絡(luò)資源的合理利用。通過ESSID隱藏、MAC地址過濾技術(shù)及WPA加密認(rèn)證技術(shù)，保障了無線MeshAP在組網(wǎng)過程中的安全性。
　　 再次，將AODV路由協(xié)議的成功移植到嵌入式開發(fā)板中，并根據(jù)實際需要研究實現(xiàn)了一種基于無線通信鏈路穩(wěn)定性參數(shù)的改進的AODV路由協(xié)議。通過對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)進行修改，實現(xiàn)了AODV路由協(xié)議的移植。通過對無線通信鏈路穩(wěn)定性進行檢

5、測和以無線通信鏈路穩(wěn)定性參數(shù)為基礎(chǔ)進行路由選擇，實現(xiàn)了改進的AODV路由算法及其移植。最后，通過仿真軟件NS對AODV路由協(xié)議和改進的AODV路由協(xié)議進行了仿真測試以及對比分析，證明了改進的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步。
　　 最后，設(shè)計開發(fā)了基于B/S的無線MeshAP配置管理平臺。通過在嵌入式開發(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，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取配置無線M

6、eshAP參數(shù)。利用linux驅(qū)動程序中的ioctl()函數(shù)和system()函數(shù)以及shell腳本命令，實現(xiàn)對無線MeshAP網(wǎng)卡參數(shù)的讀取及配置。利用htrnl頁面、javascript腳本語言和CSS層疊樣式表，實現(xiàn)了配置管理平臺界面設(shè)計。經(jīng)過反復(fù)配置測試，該配置管理平臺Web響應(yīng)時間在0.4秒以內(nèi)，配置生效時間在1秒以內(nèi)。
　　 經(jīng)過反復(fù)測試，本文設(shè)計研究的具備雙重角色的智能無線MeshAP，具有一定的兼容性和互操作性。