基于PowerPC处理器Mesh节点实验平台的设计与开发

发布时间：2017-04-25 20:05

  本文关键词：基于PowerPC处理器Mesh节点实验平台的设计与开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信技术的快速发展,一种融合了无线局域网WLAN和Ad-hoc网络优势的新型无线网络——无线Mesh网络应用产生。无线Mesh网络具有自组织、自愈合、低成本、覆盖范围广等优点,在军用及民用方面都有广阔的应用前景。而无线Mesh节点作为无线Mesh网络系统中重要设备,它的性能的好坏直接影响整个无线通信系统的优劣。本文通过对无线Mesh网络路由协议、嵌入式Linux系统开发以及对国内外相关技术的研究情况的系统学习和分析,主要设计基于PowerPC处理器的无线Mesh节点实验平台并对一种新型Mesh路由协议优化实现。在硬件层面上,通过不同方案的比较,设计了以P1020处理器为核心的硬件模块关键电路。软件层面上,定制并移植了包括Bootloader的嵌入式Linux操作系统,随后根据Mesh节点功能的需求,为实现骨干网与客户端的相互连接、无线参数管理配置、安全性功能分别设计了无线驱动模块、网络管理模块以及包括ESSID隐藏,MAC地址过滤和WPA2加密的安全模块。最后,研究分析了一种新型无线Mesh网络专用路由协议BATMAN.ADV,提出了一种基于滑动窗口保护的改进方案来降低路由收敛速度,并在系统中组网实现。论文最后对研究设计的无线Mesh节点搭建了基本的测试环境,并对改进的BATMAN.ADV路由协议和整个系统进行功能和性能的相关测试。测试数据表明改进后的BATMAN.ADV路由协议比改进前在收敛性上提升了2~4秒,无线Mesh节点的单跳访问、多跳传输以及漫游切换功能正常。在性能上,节点网络平均吞吐量达到25.3 Mbps,在实验室环境45米范围内传输速度稳定,响应时间在0.5s以下。整体系统满足设计要求,工作稳定,运行良好。
【关键词】：无线Mesh节点 嵌入式Linux P1020处理器 BATMAN.ADV
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.5;TP332
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究工作的背景与意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 无线Mesh技术的发展13-14
• 1.2.2 无线Mesh节点技术14-16
• 1.3 本论文的研究内容16-17
• 1.4 论文的章节安排17-18
• 第二章 无线MESH网络基础18-26
• 2.1 无线Mesh网络的概念18-20
• 2.2 无线Mesh网络的结构20-22
• 2.2.1 平面结构20-21
• 2.2.2 多级结构21-22
• 2.2.3 混合结构22
• 2.3 无线Mesh网络的优缺点22-23
• 2.4 无线Mesh路由协议23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第三章 无线MESH节点设计与实现26-53
• 3.1 无线Mesh网络节点总体设计26-27
• 3.2 基于PowerPC处理器的硬件平台设计27-36
• 3.2.1 硬件实现平台方案设计27-30
• 3.2.2 基于P1020的关键模块电路设计30-36
• 3.2.2.1 时钟发生模块设计30-31
• 3.2.2.2 存储模块电路设计31-33
• 3.2.2.3 千兆以太网电路设计33-35
• 3.2.2.4 射频前端与PCIE功能模块35-36
• 3.3 嵌入式软件平台的设计与实现36-45
• 3.3.1 引导程序BootLoader的构建38-42
• 3.3.1.1 U-Boot在P1020启动流程分析38-39
• 3.3.1.2 无线Mesh节点平台U-Boot的移植与修改39-42
• 3.3.2 嵌入式操作系统的定制与移植42-45
• 3.3.2.1 设备树文件的制作42-43
• 3.3.2.2 Linux内核的移植43-44
• 3.3.2.3 根文件系统的制作44-45
• 3.4 无线Mesh节点功能模块设计与实现45-52
• 3.4.1 无线Mesh节点无线驱动模块设计45-46
• 3.4.2 无线Mesh节点网络管理模块设计46-48
• 3.4.2.1 Hostapd守护进程46-47
• 3.4.2.2 DHCP服务技术47-48
• 3.4.3 无线Mesh节点安全模块设计48-52
• 3.4.3.1 SSID隐藏技术48-49
• 3.4.3.2 MAC地址过滤技术49-50
• 3.4.3.3 WPA2加密认证技术50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 无线MESH路由协议的研究与实现53-64
• 4.1 BATMAN.ADV路由协议概述53-54
• 4.2 BATMAN.ADV路由协议分析54-57
• 4.2.1 数据包格式54-56
• 4.2.2 源节点列表信息56
• 4.2.3 链路传输质量56-57
• 4.3 BATMAN.ADV协议的优化与实现57-63
• 4.3.1 协议实现方案57-60
• 4.3.2 优化滑动窗.保护60-61
• 4.3.3 BATMAN.ADV协议的运行61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 无线MESH节点的测试与分析64-76
• 5.1 路由协议优化的测试64-65
• 5.2 无线Mesh节点功能测试与分析65-70
• 5.2.1 单跳访问测试66-67
• 5.2.2 多跳路由测试67-69
• 5.2.3 漫游切换测试69-70
• 5.3 无线Mesh节点性能测试与分析70-75
• 5.3.1 吞吐量测试70-73
• 5.3.2 距离对传输性能影响测试73
• 5.3.3 响应时间测试73-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 全文总结与展望76-78
• 6.1 全文总结76
• 6.2 后续工作展望76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张勇,朱祥华;宽带无线接入技术系列讲座之四——无线Mesh网络技术[J];当代通信;2005年18期

  本文关键词：基于PowerPC处理器Mesh节点实验平台的设计与开发，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：326960