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无线自组织网是一种无中心、多跳、临时组织的对等网络,由于它具有无需基础设施、快速组网的能力,因而被广泛应用于军事行动、地震等自然灾害或者偏远地区的救援行动等场合。
最初对自组网的研究只是将其作为一个独立的网络,将自组网与Internet相连,可以扩展自组网的应用,同时自组网的多跳通信特点为无线接入提供更大的覆盖范围。然而二者的协议栈不一样,要实现互联,中间需要进行协议转换。为了解决这一需求,我们设计了自组网协议网关,实现了自组网与Internet的互联。
首先,本文对自组网协议栈的体系架构从整体上进行规划,协议网关在链路层实现。在实现方法上对链路层进行软硬件实现划分:MAC子层在FPGA中实现,RLC和PDCP子层在PowerPC中实现。设计并实现高速通信接口IP核,解决了FPGA与PowerPC之间的通信问题。
其次,本文通过构造AdHoc虚拟网卡,对进入无线自组网的IP数据包进行统一的封装,同时将该虚拟网卡和以太网卡通过网桥进行桥接,获得以太网卡中的数据,减少设计难度。通过虚拟网卡的设计,为后续RLC的实现提供平台。
再次,通过研究3GPP中RLCAM实体的工作原理,设计本文RLC的帧结构、差错控制、队列操作等,并在虚拟网卡的基础上实现RLC层的具体功能。实验结果表明,RLC能正常工作,且无线自组网节点可以随意访问Internet信息。
最后,为了提高无线自组网的带宽效率,拟在PDCP子层进行ROHC报头压缩。本文详细分析了ROHC报头压缩的原理和工作机制后,对其在Linux平台上进行实现。测试表明,ROHC能够达到84%压缩率,且适合于无线链路,为下一步在RLC层的基础上添加ROHC压缩技术提供理论依据。