基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統的制作方法

專利名稱：基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于組建無線專網的傳輸網絡系統，尤其是一種基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統，屬于通信和計算機技術領域。
背景技術：
嵌入式系統是將計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合后的產物。由于嵌入式系統采用微處理器和獨立的操作系統，實現相對較少的功能，因此往往不需要大量的外圍器件，在不影響性能的基礎上，在體積上和功耗上有著不可替代的優勢。計算機技術已進入后PC技術時代，實際應用領域產生了很大變化，與通用計算機相比，嵌入式系統在很多領域有著更為廣闊的應用，嵌入式系統的開發和使用成為當今眾多領域的熱門話題。
無線局域網是指以無線信道作傳輸媒介的計算機局域網絡(Wireless Local Area Network，簡稱WLAN)，是在有線網的基礎上發展起來的，使網上的計算機具有可移動性，能快速、方便地解決有線方式不易實現的網絡信道的連通問題。由于無線局域網通信所具有的成本低、建網迅速、使用方便等特點，這項技術受到了用戶的廣泛歡迎。無線局域網產品包括網卡、網橋、無線Modem、接入點(Access Point)、天線等等。其傳輸介質一般采用紅外(IR)波段或射頻(RF)波段。由于紅外線局域網采用紅外線作為傳輸媒體，有較強的方向性，受太陽光的干擾大，目前的主流產品多數利用射頻波段，采用直接序列擴頻技術。無線局域網的一般組網模式是帶有無線網卡的筆記本或臺式機與接入點連通，接入點可以集成到有線局域網中，它們彼此間也可以互通。在國外，無線局域網的應用已經較為多見，尤其在日本等國家；在國內，無線網絡的技術和產品在實際應用領域還是相對較新的，但無線網絡的不可替代的優點正在使它越來越廣泛的被人接受和使用。
檢索發現，申請號為02101747.6、申請日為2002.01.17的中國發明專利申請公開了一種嵌入式無線控制模組裝置，該裝置連接在電能驅動的被控端與控制端之間，使得控制端透過嵌入式無線控制模組裝置能夠控制被控端，包括無線傳輸單元，從被控端發射無限電波與訊號至控制端，及接收來自控制端的無線電波與訊號至控制端；微處理單元；數字訊號傳輸介質單元；其中微處理單元處理及傳送數字訊號傳輸介質單元及無線傳輸單元之間的訊號，并控制無線傳輸單元和數字訊號傳輸介質單元的運作。可以說，這只是嵌入技術和無線通訊技術進行了初步的結合，遠未達到組網的程度。
電子信息化高速發展的今天，用戶的應用需求在不斷提高，比如無線網絡上承載數據、語音，甚至視頻等方面的應用要求，以及能提供服務質量保障和智能化等更高層次的要求。現有的無線低端網絡產品已遠遠滿足不了用戶日益增長的應用需求，各種高端智能化的無線局域網產品成為開發熱點。
隨著互聯網技術的普及和微電子技術的發展，以手持電腦、機頂盒、網絡電話、住宅網間連接器等信息家電為代表的互聯網時代嵌入式產品，為嵌入式市場展現了美好前景。特別在實時性要求較高的通信領域，有線通信中ISDN終端適配器、網絡集線器、路由器、網橋及以太網臺式接線器，無線通信中，無線局域網的無線路由器、無線設備終端，數字移動通信網(GSM/CDMA)的用戶終端、軟件無線電都使用嵌入式系統設計。嵌入式系統正在向網絡領域大力拓展，無線網絡必將是其應用的熱點之一，無線網絡產品的高端化趨勢也要求更高級的嵌入式系統加入。

發明內容
本發明的目的在于鑒于以上兩個熱門技術的發展狀況和趨勢，提出一種將嵌入式系統技術和無線網絡技術有機相結合的基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統，從而為組建無線專網提供了一種低成本、易實現、多功能的全新技術方案。
為了達到以上目的，本發明基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統的技術方案為由中心站節點和采集數據節點組成的無線傳輸網絡，節點由無線收發信機和系統處理器組成，無線收發信機包括天線和通信模塊，系統處理器由提供外設接口的底板和嵌入操作系統的核心板構成，操作系統包括內核和驅動程序，嵌入操作系統的核心板包含以下功能模塊路由協議模塊——用以隨時監聽端口，接收和發送路由數據包，并根據接收的數據，計算最短徑，形成路由項存儲于內存中；數據包轉發模塊——用以截獲需要轉發的數據包，查找路由信息，重新構造數據包并發送出去；數據采集和發送模塊——用以采集數據并通過通信模塊發送數據；網絡管理協議代理模塊——用以進行自動發現其它節點、建立連接關系的拓撲管理；設置節點信息、實現對節點遠程控制以及讀出、顯示節點信息的配置管理；發現、分析以及排除故障的故障管理；采集、處理、顯示、存儲、查詢節點的性能參數，統計網絡運行狀態信息，對網絡的使用發展作出評測、估計，為網絡進一步規劃與調整提供依據的性能管理；總體調度程序模塊——用以使上述模塊運行時數據共享、相互協調配合。
具體些說，本發明的終端節點系統可以MOTOROLA的MPC8xx系列為嵌入式處理器，采用LINUX操作系統的嵌入式平臺。嵌入式系統包含硬件和軟件兩部分硬件架構上以嵌入式處理器為中心，配置存儲器、I/O設備、通信模塊等必要的外設；軟件部分以軟件開發平臺為核心，向上提供應用編程接口(API)，向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包BSP。嵌入式系統中，軟件和硬件緊密配合，協調工作，共同完成系統預定的功能。硬件平臺可以采用MPC8xx系列，配有16M SDRAM和4M FLASH，同時根據應用設計如下接口PCMCIA無線收發信模塊、10M以太網接口、串口(RS-232、RS-485)、BDM調試口。采用LINUX(FOR PPC)操作系統，其中的移植包括了主機系統的配置，燒寫工具的開發、PPCBOOT和LINUX內核的移植等。
無線收發信機部分可以采用工作在開放頻段(如2.4GHz)、發射功率達500毫瓦、鏈路速率在1Mbps以上、具有CSMA/CA和至少具備128位WEP加密能力的通用無線收發信設備，也可根據行業具體應用開發、使用專用無線收發信機。
在各個節點嵌入式系統上需要完成很多的功能，按照模塊化設計的思想，將其劃分為路由協議的實現、數據包的轉發、數據的采集和發送，以及為網絡管理而加入的代理程序。然而這些程序的運行并不是簡單的各不相關，而是需要進行數據的共享，也就是相互影響，相互配合的，因而需要設置一個調度程序進行協調。為了管理的方便，各進程共用一個較大的內存區域的不同地址空間存放和交換數據。數據封裝和拆封模塊對采集到的數據進行封裝，然后可以利用TCP/IP進行傳輸；對要轉發的數據包進行拆封，確定其目的地等信息，然后重新封裝、轉發。接入控制模塊由無線收發信機的MAC層接入控制完成。路由選擇模塊確定本節點上的路由表，為其它功能打下基礎，本系統可以采用RIP協議。
網絡管理的目的用于管理維護所有的無線節點。網管系統主要有網絡管理進程和被管網絡實體組成。網絡管理進程包括用戶界面和網管應用程序，被管網絡實體主要是無線節點，節點中間包括一個代理進程。兩者通過簡單網絡管理協議通信。本網絡管理可以采用簡單網絡管理協議(SNMP)，SNMP的結構有三個目標網絡管理功能盡量簡單化；網絡管理協議容易擴充；網絡管理結構盡可能獨立，與網絡設備無關。網絡管理的功能主要有拓撲管理、配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等。拓撲管理進程要能夠自動發現無線網絡中的節點，建立所發現節點之間的連接關系，形成整個網絡的拓撲結構。在網絡結構發生調整和變化后，網絡管理進程能夠對網絡的拓撲結構進行自動的更新或重構。網絡管理進程可以從網絡中的任何一個節點發現整個網絡的拓撲結構。配置管理主要包括兩個方面的內容，一是設置各個節點的信息，實現對節點的遠程控制；二是讀出并顯示各個節點的信息。故障管理主要是對故障的發現和分析以及排除，包括故障發現、故障報警、故障信息管理、排錯支持工具、檢索/分析故障信息。性能管理用來采集、處理、顯示、存儲、查詢節點的性能參數，統計網絡運行狀態信息，對網絡的使用發展作出評測、估計，為網絡進一步規劃與調整提供依據。安全管理涉及用戶的注冊、口令和安全等級等。主要是為了防止未經許可的用戶登錄到網管系統。
總之，本發明的系統采用嵌入式系統和無線收發信機為物理平臺，通過無線連接或/和無線中繼實現廣域組網，在保證控制設備成本的基礎上，提高了無線網絡設備的智能化，使整個系統便于實現各種路由和管理功能以及各種上層應用軟件，進而組建應用廣泛的無線傳輸專網，滿足當今技術發展對通信行業不斷涌現的新需求。


下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1是本發明一個實施例的系統組網方案圖示。
圖2是圖1實施例的節點硬件系統示意圖。
圖3是圖1實施例的頂層模塊關系概念圖。
圖4是圖1實施例的程序頂層模塊(狀態)圖。
圖5是圖1實施例的數據包轉發示意圖。
圖6是圖1實施例的網絡管理模型。
圖7是圖1實施例的網管框架圖。
圖8是圖1實施例的拓撲算法流程圖。
具體實施例方式
實施例一本實施例基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統的研發主要涉及三個方面的內容，即節點硬件系統的設計；基于嵌入式系統的節點應用軟件的開發；網絡管理系統的設計。
其組網方案如圖1所示，一個較大的區域被分割成若干個較小的區域，分別用一個中心站MS進行管理，中心站之間由骨干網連接。每個區域的中心站MS負責管理本區域內的一些節點Node，這些節點可以是一些傳感器，或者一些儀器、設備等。采集的方式可以是定時自動進行，也可以是中心站發送采集命令。各個節點用通用通信協議接口(如RS232或者RS485接口)連接采集設備DC，定期通過通信接口，獲取數據，然后由一定的路由，以無線接力的方式，傳回與中心站相連的節點，由它再轉給中心站。此外，在這一過程中，還需要采用一些方法保證數據正確、有效的傳遞，例如可設置備用路由，差錯控制和流量控制、數據進行加密和認證的處理等。由于各個節點上需要完成的任務很多，因此考慮采用嵌入式系統構成節點的核心。
節點硬件系統主要包括通信模塊、控制模塊、接口模塊和天線部分，如圖2所示。通信部件專事空中信號的發送和接收處理、RF射頻信號的上/下變頻，由無線模塊組成。在本系統中，采用具有PCMCIA接口的無線收發信機，此無線收發信機完成無線環境下接收和發送數據所需的一系列工作；控制部件專事系統各部分的協調和路由表維護，在本系統中即為嵌入式系統，由于本系統要求有強大的處理功能，普通的單片機已經不能滿足要求，嵌入式系統有強大的處理和管理功能，能完成本系統的復雜要求；接口部件專事與其它系統的各種接口，由接口轉換模塊和接口組成，本系統根據具體的使用要求，開發了多種接口類型，可以支持RS-232，RS-485，10BASE-T等對外接口；天線部件專事空中信號的發射和搜集，由室外天線組成，支持全向、定向高增益天線，支持由功分器分開的雙天線組合。因此嵌入式系統的設計是節點硬件系統的核心。
嵌入式系統硬件平臺由核心板和底板(外設板或稱基本板)組成，核心板上集成摩托羅拉MPC8xx系列處理器，16M SDRAM以及4M的FLASH，為嵌入式操作系統及其上層軟件提供了足夠的空間。底板上則提供非常豐富的外設接口一個10M以太網接口、一個WLAN接口、一個RS-485串口、一個兩線RS-232串口(COM1)及一個BDM調試口(MPC8xx系列的EPBDM(Embedded PowerPC Background DebugMode))。核心板和底板配合即構成一個最小的完整應用系統。系統具有體積小、耗電低、處理能力強、網絡功能強大等特點，能夠裝載和運行嵌入式Linux操作系統。
在各個節點嵌入式系統上需要完成很多的功能，按照模塊化設計的思想，將其劃分為RIP路由協議的實現、數據包的轉發、數據的采集和發送，以及為網絡管理而加入的SNMP代理程序。然而這些程序的運行并不是簡單的各不相關，而是需要進行數據的共享，也就是相互影響，相互配合的，因而需要設置一個總體調度程序進行協調。為了管理的方便，各進程共用一個較大的內存區域的不同地址空間存放和交換數據。整體安排如圖3所示，其中實線表示控制、調用關系，虛線表示數據流向。總體調度程序決定各個功能模塊的執行順序，也可以根據實際情況終止其中一個程序或者讓它重新開始；圖中的共享內存區可以共用一塊，也可以按功能和共享關系劃分為幾塊；總體調度程序可以傳遞一些命令給各個功能模塊，也可以讓各個功能模塊定期放入一些運行狀態參數供其查詢和判斷，所以數據流向采用雙向箭頭；RIP路由實現需要定期更新共享內存中的路由表，供數據包轉發、數據采集、發送和SNMP Agent代理程序查詢使用，所以其箭頭是指向共享內存區域的單向的；數據包轉發模塊主要是使用共享內存區域中的路由信息，所以是從共享內存區域指向自己的單向箭頭；數據采集、轉發模塊也是這樣；SNMP Agent代理模塊雖然一方面需要共享內存區域中的信息(主要是路由信息，供中心站進行查詢)，但另一方面也會從中心站送來一些命令，例如Reboot重啟，人工進行數據采集，等等。所以關于共享內存設計部分會非常靈活。
RIP路由協議的實現從編程的總體思想上來說，實現該協議需要做兩方面的編程工作與網絡通信相關的部分，包括隨時監聽端口，接收和發送路由數據包；根據接收的數據，計算最短徑，形成路由項，并存儲于內存中。
RIP路由協議流程見圖4程序剛剛啟動的時候，需要進行相應的初始化工作，主要包括將與該節點相鄰的節點的信息(IP、距離度量等)填入內存數據庫，并利用該初始信息(IP地址)，向各個相鄰節點發出請求完整路由信息的數據包。這些做完了以后，就進入監聽端口的環節，端口號由協議規定為520。作為測試，可以使用1024以上的端口號。監聽端口的目的是等待臨近節點傳過來的各自路由信息。如果此時沒有數據包，為了防止以后長時間出現這種狀態(例如網絡故障)所帶來的問題，就需要檢查一遍內存數據庫中的各條路由信息的時間戳，為判斷是否過期，是否刪除，是否發送常規或者觸發更新做準備。如果此時有數據包到達端口的緩存內，就執行一系列操作首先檢查該數據包的合法性。如果由于網絡錯誤造成該數據包不合法，就丟棄。如果合法，先檢查一遍數據庫中的時間戳，避免由于更新路由表以后的重復操作。接著更新路由表，如果收到的數據包中有可以更新數據庫的信息，就進行更新，并且在更新完畢后將更新的項以觸發更新的方式告訴該節點的各個鄰居，最后回到監聽端口狀態。當然，如果收到的數據包沒有什么有價值的信息，或者僅僅是讓現有路由在時間上繼續保持有效，那么就不會有“發送觸發更新”的環節，而是直接回到監聽的狀態繼續等待。這樣的過程不停的重復，就能隨時反映網絡變化而帶來的路由信息的變化。
在無線網絡上，需要傳送很多的數據，包括從終端數據采集裝置送來的數據、SNMP網絡管理的命令和回應等等。一個具有一定規模的網絡，不可能進行完全點到點的直接通信，就像有線網絡(特別是Internet)中大量路由器的存在，無線網絡中也必須具有相應路由功能的節點。一般來說這種節點被歸為AP，且價格不菲。然而正因為本系統采用了RIP路由協議，通過編程在每個節點上實現路由轉發功能就成為了可能。前面的RIP路由程序只是實現了搜集點到點的路由信息，為這一部分轉發程序的實現奠定了基礎。簡單的說，轉發程序要做的，就是截獲需要轉發的數據包，查找路由信息，重新構造數據包并發送出去。
數據包尋路、轉發程序實現參見圖5，節點N負責周期性的采集數據采集設備DC的數據，該數據要傳送回節點1(中心站MS1)。對節點N來說，它發送數據的時候可以采取如下策略把獲取的數據裝進IP包，加上中心站的IP地址，用高層socket發送出去，用高層socket的目的，是為了簡化程序，讓底層的事情由操作系統自動完成，而更多的考慮放在與數據采集設備的通信方面。高層socket在發送數據包之前因為并不知道節點1的MAC，因此它會發一個ARP(地址解析協議)，節點N-1的轉發程序在獲取該ARP的時候會查看本機的路由表，如果有到達節點1的路由，它會將自己的MAC(測量與控制)給節點N，這樣，高層socket(套接字)就會相信節點N-1就是節點1然后將數據包發給它，由它進行下面的轉發。這就是所構想的“ARP欺騙”。截獲數據包要考慮從那一層獲取數據包，就要對應使用相應層的socket函數。從上面的敘述可以看出，應當能夠收到MAC幀。這需要使用sock_packet參數建立socket，同時還要將無線收發信機的模式設為混雜(promisc)模式。
網管系統的模型如圖6所示，網管系統采用客戶端/服務器模式，由以下幾個部分構成(1)網絡管理進程運行在中心站的一臺PC機上，通過無線的網管通道和通信協議實現對整個無線網絡的管理。網絡管理進程具有友好的用戶界面，用戶可以通過它來對整個無線網絡進行管理和維護；(2)被管網絡實體含有代理進程(Agent)的各個無線節點。代理進程運行在各個無線節點上，用以響應網絡管理進程的各種命令，使用戶可以通過網絡管理進程來實現對各個無線節點的監視和控制。代理進程也可以主動地和網絡管理進程進行通信；(3)網管協議網絡管理進程和被管網絡實體之間的通信協議。
網絡管理系統的結構如圖1所示，網絡管理進程運行在中心站的一臺PC機上，通過無線的網管通道實現對整個無線網絡的管理。網絡中的所有節點的網管信息都要傳送到網絡管理進程中來，由網絡管理進程對這些網管信息進行處理和顯示。圖中的節點指的是被管網絡實體，所有的節點共同構成了一個無線通信網絡。和網絡管理進程直接相連的節點稱為本地節點或者叫做主節點，網絡管理進程通過主節點來管理整個無線網絡。一般來說，主節點應該是離網絡管理進程最近的一個節點，或者是由用戶指定的節點。主節點必須能夠和網管計算機直接進行通信，而不需要通過其它節點的中轉。主節點應該可以任意指定，即從網絡中的任何一個可以和網管計算機直接通信的節點都可以管理到整個網絡。
網管系統的功能主要包括以下幾個方面拓撲管理、配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等。
拓撲管理設計網絡管理進程要能夠自動發現無線網絡中的節點，建立所發現節點之間的連接關系，形成整個網絡的拓撲結構。拓撲結構的自動搜索就是這樣的算法，它采用ICMP和SNMP協議來自動搜索和發現所要管理的IP網絡中的所有節點(包括路由設備、子網和主機等)，以及它們之間的連接關系，從而構造出整個網絡的拓撲結構，并且把構造出的拓撲結構保存在定義好的數據庫中，以備其它部分使用。網絡管理進程可以通過用戶設定的時間間隔(如1個小時)對網絡進行主動的探測，以發現網絡中的節點設備和這個網絡的結構。用戶也可以手動啟動網絡管理進程的探測功能，以隨時對網絡的結構進行探測。在網絡結構發生調整和變化后，網絡管理進程能夠對網絡的拓撲結構進行自動的更新或重構。網絡管理進程可以從網絡中的任何一個節點發現整個網絡的拓撲結構。拓撲搜索的算法實現如圖8。
配置管理主要包括兩個方面的內容，一是設置各個節點的信息，實現對節點的遠程控制；二是讀出并顯示各個節點的信息。節點信息主要包括節點號、IP地址、MAC地址、路由表設置、業務配置、節點的狀態以及節點的自檢功能，還可以包括對各個節點的關閉和啟動等。在這些節點信息中，有些可以進行設置，而有些則只能讀取，不能設置。
故障管理故障管理包括當前告警的監視、歷史記錄的管理以及告警過濾等幾個方面。當前告警監視用于監視節點中的當前的告警和故障信息。告警監視的驅動方式一般有兩種一種是輪詢方式，由網絡管理進程根據用戶設定的周期定期地網絡中各個節點的告警信息進行查詢，由于涉及到通信業務量和節點處理能力等個方面的原因，查詢周期不宜太短，但為了能夠實時反映各節點的告警狀態，查詢周期也不宜太長。這就需要另一種驅動方式來進行補充，即事件方式。當一個節點出現了告警信息后，節點應主動向網絡管理進程發出告警事件報告，因此事件報告功能要在網絡節點的代理中實現。兩種驅動方式互相補充，缺一不可。當一個告警消失以后，我們就把它作為一條歷史告警記錄保存在數據庫中，以備查詢。告警記錄除了要包括告警的其它信息外，還要加上一條告警結束時間。告警過濾用于設置一定的條件，對不需要的告警信息不做處理或顯示，或者在處理或顯示該類型告警時加上一定的標志。告警信息的內容一般包括告警的節點、告警類型(設備告警，通信告警等)、告警部位、告警原因(告警名稱)、告警起始時間、告警結束時間等。(具體告警信息待定)網絡管理進程負責對告警信息的處理、顯示和歷史告警記錄的查詢等。此外，網絡管理進程還要知道每個節點的狀態，即哪個節點有響應，哪個節點沒有響應，這可以通過對節點的定期輪詢來實現，用以發現哪個節點發生了故障或退出了運行。
性能管理用來采集、處理、顯示、存儲、查詢節點的性能參數。由于性能參數需要由網絡管理進程定期地查詢或由節點定期地報告，如果性能參數比較多，它們所占用的通信量可能較大。可以根據需要來確定是否需要進行性能管理。基本的性能參數可能包括節點接收字節數，發送字節數，發生錯誤的報文數等。性能管理的內容，即需要采集哪些性能參數待定。
安全管理安全管理涉及用戶的注冊、口令和安全等級等。主要是為了防止未經許可的用戶登錄到網管系統。由于我們所要管理的無線網絡，所以安全管理方面也非常重要。安全管理不僅存在于網絡管理進程中，同時也要存在于網絡節點的代理中。即不僅需要在網絡管理進程中要設置登錄用戶和登錄口令，在網絡節點中同樣要采取一定的措施防止非授權用戶通過其它方式來查看和修改節點的信息。
物理接口實現方法物理接口指的是網絡管理進程和主節點之間的接口。在此物理接口為無線通道，以實現網絡管理進程與整個無線網絡的通信，從而管理整個網絡。目前所考慮的是網絡管理進程可以通過網絡中的任何一個節點都可以管理到整個網絡，因此每個節點都應該有一個和網絡管理進程通信的網管物理接口。
被管網絡實體的實現被管網絡實體指的是含有代理進程(Agent)的各個無線節點。代理進程的目的是用以響應網絡管理進程的各種命令，使用戶可以通過網絡管理進程來實現對各個無線節點的監視和控制。此外代理進程也可以主動地和網絡管理進程進行通信。代理進程是一個獨立軟件模塊，它運行在各個節點上，通過特定的網管協議和網絡管理進程進行通信。代理進程要支持網絡管理進程完成各種管理功能。代理進程需要在節點的操作系統上實現。目前，考慮在節點上采用嵌入式的Linux操作系統，而Linux操作系統本身支持SNMP代理進程，所以在節點上嵌入SNMP代理進程來實現對它的管理。
網管協議的選擇和實現網管協議就是網絡管理進程與被管網絡實體上的代理進程之間網管通信協議。由于考慮在節點上采用SNMP代理進程，所以網絡協議可使用SNMP協議。SNMP是當前TCP/IP網絡上的一個非常重要的網絡管理協議，由于其簡單性和有效性，自制定以來得到了非常廣泛的應用和支持，目前已經成為管理TCP/IP網絡的一個事實上的標準。
總之，本實施例采用嵌入式系統和無線收發信機為物理平臺，通過無線連接或/和無線中繼實現廣域組網，網絡節點規模可達數千以上；在保證控制設備成本的基礎上，提高了無線網絡設備的智能化；本系統的發明主要涉及三個方面的內容，即節點硬件系統的設計；基于嵌入式系統的節點應用軟件的開發；網絡管理系統的設計。在通信專用微處理器MPC8xx系列和LINUX操作系統的支持下，實現了各種復雜的節點數據處理功能、路由和網管代理功能。基于LINUX的RIP路由協議和SNMP網絡管理協議的優化實現，配以路由搜索和數據轉發、拓撲搜索以及諸多網絡管理擴展功能等，合理地實現了整個無線傳輸網絡系統。
權利要求
1.一種基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統，由中心站節點和采集數據節點組成的無線傳輸網絡，所述節點由無線收發信機和系統處理器組成，所述無線收發信機包括天線和通信模塊；其特征在于所述系統處理器由提供外設接口的底板和嵌入操作系統的核心板構成，所述操作系統包括內核和驅動程序，所述嵌入操作系統的核心板包含以下功能模塊路由協議模塊——用以隨時監聽端口，接收和發送路由數據包，并根據接收的數據，計算最短徑，形成路由項存儲于內存中；數據包轉發模塊——用以截獲需要轉發的數據包，查找路由信息，重新構造數據包并發送出去；數據采集和發送模塊——用以采集數據并通過通信模塊發送數據；網絡管理協議代理模塊——用以進行自動發現其它節點、建立連接關系的拓撲管理；設置節點信息、實現對節點遠程控制以及讀出、顯示節點信息的配置管理；發現、分析以及排除故障的故障管理；采集、處理、顯示、存儲、查詢節點的性能參數，統計網絡運行狀態信息，對網絡的使用發展作出評測、估計，為網絡進一步規劃與調整提供依據的性能管理；總體調度程序模塊——用以使上述模塊運行時數據共享、相互協調配合。
2.根據權利要求1所述基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統，其特征在于所述無線傳輸網絡為分別用一個中心站進行管理的兩個以上區域，所述中心站之間由骨干網連接。
3.根據權利要求1或2所述基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統，其特征在于所述路由協議模塊為按以下過程工作的路由協議模塊——將與相鄰的節點信息填入內存數據庫；——利用所述節點信息中的IP地址向其它各相鄰節點發出請求完整路由信息的數據包；——進入監聽端口狀態；——如果沒有數據包，檢查內存數據庫中的各條路由信息的時間戳，判斷是否過期、是否刪除，如是則返回上一步，否則進入下一步；——如果有數據包到達端口的緩存內，則檢查該數據包的合法性——如果數據包不合法，就丟棄；——如果合法，再檢查數據庫中的時間戳，如是則返回進入監聽端口狀態，如否則更新路由表；——在更新完畢后將更新的項以觸發更新的方式告訴各個相鄰節點回到監聽端口狀態。
4.根據權利要求3所述基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統，其特征在于所述數據包轉發模塊為按以下過程工作的數據包轉發模塊——在節點N周期性的采集數據，并傳送回相應中心站；——把獲取的數據裝進IP包，加上所述中心站的IP地址，用高層socket發送出去；——所述高層socket發一個ARP命令，節點N-1的轉發程在獲取該ARP的時候查看本機的路由表；——如果有到所述中心站的路由，節點N-1將自身MAC發給節點N，由節點N-1進行轉發。
5.根據權利要求4所述基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統，其特征在于所述數據包轉發模塊中含有數據封裝和拆封模塊，用已對采集到的數據進行封裝、利用TCP/IP進行傳輸，對要轉發的數據包進行拆封，確定其目的地信息，再重新封裝、轉發。
6.根據權利要求1所述基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統，其特征在于還包括安全管理模塊，用以管理用戶注冊、口令和安全等級，防止未經許可的用戶登錄到網管系統。
全文摘要
本發明涉及一種基于嵌入式平臺的無線傳輸網絡系統，屬于通信和計算機技術領域。本發明的系統采用嵌入式系統和無線收發信機為物理平臺，通過無線連接或/和無線中繼實現廣域組網，網絡節點規模可達數千以上；在保證控制設備成本的基礎上，提高了無線網絡設備的智能化；采用合理的路由協議、網絡管理系統以及代理，使整個系統便于實現各種路由和管理功能以及各種上層應用軟件，進而組建應用廣泛的無線傳輸專網，滿足當今技術發展對通信行業不斷涌現的新需求。
文檔編號H04L12/28GK1620021SQ20031010636
公開日2005年5月25日 申請日期2003年11月20日 優先權日2003年11月20日
發明者樊祥寧, 陳健寧, 張小東, 汪靖成, 陳長根, 蔣兆國, 邢渝華, 陳聲健, 沈麟 申請人:南京中普信息技術有限公司