基于ARM技术的异构网络融合多模网关研究与设计

论文摘要

近年来,无线局域网（WLAN）由于其在数据通信方面能为用户提供方便快捷的高速无线数据接入和Internet服务而取得了广泛的应用。WLAN技术的日趋成熟以及WLAN在接入速率和适应环境上与3G网络的互补性,使得WLAN的应用已经从单纯有线网络的延伸拓展开来,成为室内微小区,尤其是热点地区不可或缺的高速无线数据接入手段之一。另外,随着个人通信理念的发展,无线个域网（WPAN）已成为受人瞩目的新热点,它以个人通信为中心,将周围所有电子电器设备组成一个自组织的网络,满足个人随时随地通信的需要。目前无线个域网的主要技术有ZigBee、Bluetooth等,其中ZigBee技术是一种新兴的短距离、低功耗、低速率的无线接入技术,主要用于无线个域网的近距离无线通信。为了实现上述信息资源的共享,并对各种不同网络的优点进行互补,网络融合是未来网络发展以及通信技术和通信标准发展的方向,各种无线网络之间的互连互通成为必然。本课题主要研究了ZigBee网络和Wi-Fi网络融合网关设计方案与实现,在现有异构网络GPRS和WLAN融合方案的基础上,设计了一种在嵌入式Linux平台上融合ZigBee和Wi-Fi的软硬件实现方案。通过利用Crossbow公司的基于mesh的无线传感网和ZCOM公司的无线AP设备分别组建了ZigBee网络和Wi-Fi网络,搭建了相应的实验系统平台,在该平台上实现了两者之间数据的互连互通,并提出了相关的技术拓展,例如如何避免共同工作于2.4GHz频段的ZigBee网络和Wi-Fi网络信号互扰问题等以待后续深入研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 课题的研究目标及主要内容
• 第二章 泛在无线通信与多网融合技术分析
• 2.1 典型的短距离无线数据网络技术
• 2.1.1 Wi-Fi 概述
• 2.1.2 IEEE 802.11 协议栈
• 2.1.3 WLAN 工作模式
• 2.1.4 ZigBee 概述
• 2.1.5 ZigBee 协议栈与帧结构
• 2.1.6 ZigBee 组网方式
• 2.2 网络融合划分方式
• 2.2.1 网络融合水平划分
• 2.2.2 网络融合垂直划分
• 2.3 实际应用的网络融合方案
• 2.4 网络融合实验方案
• 2.5 Wi-Fi 和ZigBee 融合方案总体设计
• 2.5.1 Wi-Fi 与ZigBee 融合的网络结构
• 2.5.2 Wi-Fi 与ZigBee 融合的协议栈模型
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于ARM 技术的异构网络融合嵌入式网关平台设计
• 3.1 ARM 体系结构
• 3.2 嵌入式网关硬件平台的设计与实现
• 3.2.1 网关硬件平台的总体设计
• 3.2.2 HHARM6410 开发套件
• 3.2.3 CrossBow 公司的XMesh 组件
• 3.3 嵌入式网关软件平台的设计
• 3.3.1 嵌入式操作系统
• 3.3.2 基于嵌入式Linux 的软件开发
• 3.4 嵌入式网关软件平台的实现
• 3.4.1 网关软件功能框图
• 3.4.2 路由与编址问题
• 3.4.3 通信协议设计
• 3.4.4 抗干扰问题
• 3.4.5 系统通信流程图
• 3.4.6 网关启动及运行流程图
• 3.5 本章小结
• 第四章 嵌入式网关中多模接入点技术方案设计
• 4.1 Wi-Fi 接入点的设计与实现
• 4.2 ZigBee 接入点的设计与实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 网络融合实验系统设计与实现
• 5.1 异构网络融合实验系统的搭建与测试
• 5.1.1 实验系统的测试环境
• 5.1.2 系统的测试步骤及结果
• 5.2 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 缩略语