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GPRS无线路由器具有适用范围广、支持快速无线接入等特点,因此在工业控制领域的应用越来越广泛。但由于GPRS网络自身的特点,现有的GPRS无线路由器无法满足快速、实时传输的需求。因此,有必要设计一种成本低廉、传输性能优异的GPRS路由器,满足基于GPRS网络的人规模快速实时传输的需求。
论文的研究目标是基于SEP4020嵌入式微处理器及其以太网MAC,设计面向GPRS网络的支持3个终端同时接入的无线接入路由器。根据MAC的特点及算法,完成了多端口共享总线结构的数据交换电路设计。结合Asix OS嵌入式操作系统,分别实现了GPRS链路的PPP协议、动态路由协议RIP/OSPF、动态分配IP地址的DHCP Server功能、网络间IP地址转换(NAT)等基本功能。为解决现有TCP协议在GPRS网络中性能无法满足需求的问题,利用网络仿真软件NS2对四种TCP协议进行仿真对比,以延迟时间、丢包率、吞吐率作为性能评价指标,最终挑选在GPRS网络中性能最优的TCP Westwood协议作为GPRS路由器系统的TCP协议。在确定了TCP协议的基础上,针对TCP协议拥塞控制算法的局限,设计了一种缓冲区动态调节算法,对传统的拥塞控制机制进行改进,进一步提高TCP的传输性能。
最后对系统的性能进行了测试。测试结果表明,设计的GPRS无线路由器能够可靠实现网内设备间、网内设备与外网服务器间的通信,利用改进的算法所设计的无线路由器系统上行吞吐率达到50Kbps,下行吞吐率达到83Kbps,较改进前分别提高了67%和51%,实现了论文制定的设计目标,可广泛应用于工业控制、户外监控等领域。