本文選題：無線MESH網(wǎng)絡(luò) + 無線MESH路由器�。� 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：無線MESH網(wǎng)絡(luò)(Wireless MESH Network,WMN)是一種多跳無線網(wǎng)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò),可以采取多跳接入方式保障節(jié)點(diǎn)之間的通信,網(wǎng)絡(luò)中沒有固定的AP接入點(diǎn),其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有路由功能,都可以通過收發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)其與一個(gè)或多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)之間的直接通信。WMN具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、網(wǎng)絡(luò)高健壯性、易于安裝部署、高帶寬等優(yōu)點(diǎn),在世界范圍內(nèi)掀起了應(yīng)用熱潮,隨之而來的是WMN平臺(tái)需求的日益增強(qiáng),在這樣的大背景下,對(duì)WMN架構(gòu)及其組網(wǎng)過程中的關(guān)鍵設(shè)備——無線MESH路由器的研究就具有十分重要的意義,而無線MESH路由器作為一個(gè)嵌入式系統(tǒng),應(yīng)由硬件平臺(tái)和相適配的嵌入式操作系統(tǒng)組成。本文為了緊隨科技潮流,對(duì)已有的WMN架構(gòu)及其組網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備實(shí)現(xiàn)新的突破,不僅定義了一種新型WMN架構(gòu),還設(shè)計(jì)了一款適用于該網(wǎng)絡(luò)的嵌入式小型化路由設(shè)備——無線MESH路由器,其不僅成本低、體積小、方便攜帶,還具有高容量、高速率等性能優(yōu)點(diǎn),有效解決了傳統(tǒng)設(shè)備性能、成本和便攜性的沖突問題,實(shí)現(xiàn)了性能、成本和便攜性的多贏。主要研究內(nèi)容如下:第一、介紹了WMN的基本概念和各種場景對(duì)其的需求,分析了傳統(tǒng)設(shè)備的不足,論證了對(duì)WMN架構(gòu)及其組網(wǎng)過程中的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行研究的必要性;第二、針對(duì)WMN進(jìn)行了功能分析和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì),定義了一種新型實(shí)用的適用性廣的WMN架構(gòu),并基于該網(wǎng)絡(luò)方案搭建了具體網(wǎng)絡(luò),還對(duì)其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)——MESH路由器進(jìn)行了軟硬件需求分析;第三、以小型化、低成本、高性能為宗旨,重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款基于AR9331的小型化無線MESH路由器的硬件平臺(tái),并對(duì)該硬件平臺(tái)進(jìn)行了詳細(xì)說明,包括關(guān)鍵芯片的選擇、原理圖的設(shè)計(jì)、PCB的繪制、配套外殼的設(shè)計(jì)及附件的選配;第四、詳細(xì)介紹了該嵌入式系統(tǒng)中基于Linux的嵌入式操作系統(tǒng)OpenWrt即硬件設(shè)備上的軟件部分,包括OpenWrt的組成、移植等等,并詳細(xì)描述了相關(guān)配置過程,通過正確的配置這款路由器才能具有作為MESH節(jié)點(diǎn)接入WMN和使非MESH客戶端接入WMN的功能,才能搭建基于文中新定義的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的WMN;第五、搭建測試環(huán)境對(duì)這款MESH路由器進(jìn)行單體性能測試和多體組網(wǎng)后性能測試,測試結(jié)果表明在新定義的WMN架構(gòu)下該套低成本、小型化軟硬件體系實(shí)現(xiàn)了預(yù)期要求的功能,并且性能優(yōu)良,也證實(shí)了該款MESH路由器達(dá)到了性能、成本和便攜性的完美融合。未來仍需要對(duì)嵌入式小型化無線MESH路由器進(jìn)行改進(jìn),例如與智能家居進(jìn)行融合,從而獲得更廣闊的應(yīng)用前景。
[Abstract]:Wireless mesh Network WMN (Wireless mesh Network) is a multi-hop wireless mesh network, which can use multi-hop access to ensure communication between nodes. There are no fixed AP access points in the network, and each node has routing function. WMN has the advantages of flexible network structure, high robustness, easy installation and deployment, high bandwidth and so on. With the increasing demand of WMN platform, the research on WMN architecture and wireless mesh router is of great significance. As an embedded system, wireless mesh router should consist of hardware platform and adaptive embedded operating system. In order to catch up with the trend of science and technology, this paper not only defines a new type of WMN architecture, but also makes a new breakthrough on the existing WMN architecture and the key equipment in its networking. A kind of embedded miniaturized routing device, wireless mesh router, is also designed for the network. It not only has the advantages of low cost, small volume, convenient carrying, but also has the advantages of high capacity and high speed, which effectively solves the performance of traditional equipment. The conflict between cost and portability achieves multiple wins for performance, cost and portability. The main research contents are as follows: first, the basic concepts of WMN and the requirements of various scenarios are introduced, the shortcomings of traditional equipment are analyzed, and the necessity of research on WMN architecture and key equipment in the process of networking is demonstrated. The function analysis and corresponding network scheme design of WMN are carried out. A new and practical WMN architecture with wide applicability is defined, and a concrete network is built based on the network scheme. The software and hardware requirements of mesh router are also analyzed. Thirdly, aiming at miniaturization, low cost and high performance, the hardware platform of a miniaturized wireless mesh router based on AR9331 is designed and implemented. The hardware platform is described in detail, including the selection of the key chip, the drawing of the schematic design, the design of the supporting shell and the selection of the accessories. In this paper, the embedded operating system OpenWrt based on Linux is introduced in detail, which is the software part of hardware device, including the composition of OpenWrt, transplantation and so on, and the related configuration process is described in detail. By configuring this router correctly, we can access WMN as mesh node and WMN as non-mesh client, and build WMN based on the newly defined network architecture. The test environment is set up to test the performance of the mesh router by single unit and after multi-body networking. The test results show that the low-cost, miniaturized hardware and software system achieves the desired function under the newly defined WMN architecture. And excellent performance, but also confirmed that the mesh router to achieve performance, cost and portability of the perfect integration. In the future, we still need to improve the embedded miniaturized wireless mesh router, such as fusion with smart home, so as to obtain a wider application prospect.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN915.05

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本文編號(hào)：2005364