802.11ax高密系统软件设计与实现

发布时间：2020-10-23 19:40

　　 下一代wifi无线局域网802.11ax协议,为用户提供更快的Wi-Fi连接速度。本文依托于项目“802.11ax样机研究与开发”,在项目验收阶段,为验证设计的802.11ax样机的功能完备性,基于项目已有的物理层接口,设计了基于802.11ax的无线传输系统,通过传输上层视频业务,作为项目验收成果。本文设计的802.11ax无线传输系统主要分为三个部分。第一部分,上层视频业务基于VLC media player实现视频流服务器,应用多进程模型。第二部分,系统中在ZC706的arm核上AP侧基于Linux操作系统的netfilter框架通过内核注册hook函数,实现视频网络数据包截取,并对视频网络数据包进行802.11ax帧格式封装,调用AXI DMA驱动接口与硬mac数据交互,针对多用户视频帧分类缓存轮询发送,STA侧从AXI DMA接口获取数据,并通过以太网帧封装透明传输到STA侧的PC进行视频播放。第三部分,在ZC706开发板FPGA上,实现系统硬mac,完成AXI DMA硬件部分,AP侧针对多用户视频数据帧,设计多用户缓存模块,提高mac层流量设计汇聚模块实现三帧汇聚,并对数据进行CRC校验提高数据准确性,通过已有的L1L2接口往物理层发送,STA侧硬mac从L1L2接口获取数据后,对聚合帧进行解汇聚,帧校验等,通过AXI DMA向软mac进行传输。本文实现的802.11ax无线传输系统验证了802.11ax样机的功能完备性,设计了802.11ax无线传输系统的上层业务,软mac层和硬mac层,调用已有的物理层接口对无线数据进行发送和接收,同时模拟了多STA的接入并进行了流量测试。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN915.04
【部分图文】：

图 2-2 多 STA 无线传输系统框架. 802.11ax 传输系统功能 1. 系统上层业务功能 文单 STA 无线传输系统设计的上层业务，功能主要利用 win7 服务器作为一流服务器实现系统上层视频业务，将视频文件打开，编解码等转换成视频流，网络传输协议进行传输到系统设计的 mac 层。上层业务网络传输协议的选择上，选择 UDP 网络协议。UDP 与 TCP 不同之，初始的时候不用和接收方建立连接，而直接向接收方发送数据，UDP 协议效率明显高于 TCP。

TCP UDPIP网络接口层设备驱动netfilter块hook驱动图 2-4 内核网络模块通讯出，netfilter框架可用于用户空间的iptables在 IP 层都够对网络数据包进行截取[15]。通过二维数组与函数链表来实现，二位数组载钩子函数的地址，每个二维数组还会维遍历这些钩子函数之后，根据匹配结果才 点为下图 2-5 所示：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文钩子函数是 netfilter 框架的一部分，netfilter 为 Linux 内核网路模块，提供子点，可以在合适的钩子点对网络数据进行控制。在 ZC706 开发板的 arm的软 mac 运行自己设计的 Linux 内核模块，实现视频帧的获取，帧封装。由之前的 netfilter 框架接收数据包的流向，在 NF_IP_PRE_ROUTING 点设函数，所有由网卡接收的数据包进入 IP 层被路由选择前，被设置的钩子函这时截获的数据包的 skb->data 指针指向 IP 头部。根据截获到的 skb 网络 UDP 端口号，与目的端口号比较，若是视频帧 UDP 报文，对其通过 skb进行 802.11ax 帧格式封装再通过 axi-dma 的接口发送给硬 mac 所706FPGA。下图 3-2 给出关键代码：
【参考文献】

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本文编号：2853460