下一代wifi無線局域網(wǎng)802.11ax協(xié)議,為用戶提供更快的Wi-Fi連接速度。本文依托于項(xiàng)目“802.11ax樣機(jī)研究與開發(fā)”,在項(xiàng)目驗(yàn)收階段,為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的802.11ax樣機(jī)的功能完備性,基于項(xiàng)目已有的物理層接口,設(shè)計(jì)了基于802.11ax的無線傳輸系統(tǒng),通過傳輸上層視頻業(yè)務(wù),作為項(xiàng)目驗(yàn)收成果。本文設(shè)計(jì)的802.11ax無線傳輸系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分。第一部分,上層視頻業(yè)務(wù)基于VLC media player實(shí)現(xiàn)視頻流服務(wù)器,應(yīng)用多進(jìn)程模型。第二部分,系統(tǒng)中在ZC706的arm核上AP側(cè)基于Linux操作系統(tǒng)的netfilter框架通過內(nèi)核注冊(cè)hook函數(shù),實(shí)現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包截取,并對(duì)視頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行802.11ax幀格式封裝,調(diào)用AXI DMA驅(qū)動(dòng)接口與硬mac數(shù)據(jù)交互,針對(duì)多用戶視頻幀分類緩存輪詢發(fā)送,STA側(cè)從AXI DMA接口獲取數(shù)據(jù),并通過以太網(wǎng)幀封裝透明傳輸?shù)絊TA側(cè)的PC進(jìn)行視頻播放。第三部分,在ZC706開發(fā)板FPGA上,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬mac,完成AXI DMA硬件部分,AP側(cè)針對(duì)多用戶視頻數(shù)據(jù)幀,設(shè)計(jì)多用戶緩存模塊,提高mac層流量設(shè)計(jì)匯聚模塊實(shí)現(xiàn)三幀匯聚,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,通過已有的L1L2接口往物理層發(fā)送,STA側(cè)硬mac從L1L2接口獲取數(shù)據(jù)后,對(duì)聚合幀進(jìn)行解匯聚,幀校驗(yàn)等,通過AXI DMA向軟mac進(jìn)行傳輸。本文實(shí)現(xiàn)的802.11ax無線傳輸系統(tǒng)驗(yàn)證了802.11ax樣機(jī)的功能完備性,設(shè)計(jì)了802.11ax無線傳輸系統(tǒng)的上層業(yè)務(wù),軟mac層和硬mac層,調(diào)用已有的物理層接口對(duì)無線數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送和接收,同時(shí)模擬了多STA的接入并進(jìn)行了流量測(cè)試。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN915.04
【部分圖文】：

圖 2-2 多 STA 無線傳輸系統(tǒng)框架. 802.11ax 傳輸系統(tǒng)功能 1. 系統(tǒng)上層業(yè)務(wù)功能 文單 STA 無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的上層業(yè)務(wù)，功能主要利用 win7 服務(wù)器作為一流服務(wù)器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上層視頻業(yè)務(wù)，將視頻文件打開，編解碼等轉(zhuǎn)換成視頻流，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)较到y(tǒng)設(shè)計(jì)的 mac 層。上層業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的選擇上，選擇 UDP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。UDP 與 TCP 不同之，初始的時(shí)候不用和接收方建立連接，而直接向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)，UDP 協(xié)議效率明顯高于 TCP。

TCP UDPIP網(wǎng)絡(luò)接口層設(shè)備驅(qū)動(dòng)netfilter塊hook驅(qū)動(dòng)圖 2-4 內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)模塊通訊出，netfilter框架可用于用戶空間的iptables在 IP 層都?jí)驅(qū)W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行截取[15]。通過二維數(shù)組與函數(shù)鏈表來實(shí)現(xiàn)，二位數(shù)組載鉤子函數(shù)的地址，每個(gè)二維數(shù)組還會(huì)維遍歷這些鉤子函數(shù)之后，根據(jù)匹配結(jié)果才 點(diǎn)為下圖 2-5 所示：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文鉤子函數(shù)是 netfilter 框架的一部分，netfilter 為 Linux 內(nèi)核網(wǎng)路模塊，提供子點(diǎn)，可以在合適的鉤子點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。在 ZC706 開發(fā)板的 arm的軟 mac 運(yùn)行自己設(shè)計(jì)的 Linux 內(nèi)核模塊，實(shí)現(xiàn)視頻幀的獲取，幀封裝。由之前的 netfilter 框架接收數(shù)據(jù)包的流向，在 NF_IP_PRE_ROUTING 點(diǎn)設(shè)函數(shù)，所有由網(wǎng)卡接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)入 IP 層被路由選擇前，被設(shè)置的鉤子函這時(shí)截獲的數(shù)據(jù)包的 skb->data 指針指向 IP 頭部。根據(jù)截獲到的 skb 網(wǎng)絡(luò) UDP 端口號(hào)，與目的端口號(hào)比較，若是視頻幀 UDP 報(bào)文，對(duì)其通過 skb進(jìn)行 802.11ax 幀格式封裝再通過 axi-dma 的接口發(fā)送給硬 mac 所706FPGA。下圖 3-2 給出關(guān)鍵代碼：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2853460