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基于PowerPC的自适应信道分配无线AP的研究与实现

作　者: 肖佳楠
导　师: 唐碧华
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 无线局域网 IEEE802.11b/g/n 自适应信道分配PowerPC无线数据捕捉 Linux
分类号: TN925.93
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着当前智能手机,平板电脑等移动互联网终端设备的迅猛普及,无线局域网也呈现出爆发式增长。作为WLAN网络中的核心设备,无线AP也得到了广泛的研究和应用。但是传统AP不具备动态自适应信道调整的能力,这就导致无线AP在地理部署密集的区域极易造成信道干扰,并且由于无线AP单点覆盖范围小,WLAN建设需要的无线AP数量巨大,人工规划网络并配置合理信道的工程量巨大。这些都迫切需要提升无线AP的自我信道分配能力。针对上述需求,本文设计了一种具备动态自适应信道分配功能的无线AP,在经典分布式信道分配算法的基础上引进了流量参数,并对改进后的算法进行了建模和仿真。根据算法的要求,给出了一种基于双射频前端的硬件设计方案,并完成了自适应信道分配无线AP硬件的具体设计与嵌入式Linux软件平台的移植和调试。在此基础上,设计了基于Web服务器的AP参数配置与监控平台,提高了自适应信道分配无线AP的实用性。研究了基于Libpcap的无线数据包捕捉机制,完成了信道参数捕捉程序的设计和信道切换判决应用程序的设计,实现了自适应信道分配模块的功能。最后利用测试用例对自适应信道分配无线AP的功能和性能进行了测试,验证了系统的正确性。本文在理论和工程实践上对自适应信道分配无线AP进行了研究分析和设计,对如何合理分配无线局域网的信道资源具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景和意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-11
    1.2.1 无线信道分配算法研究现状  8-10
    1.2.2 自适应信道分配无线AP的研制现状  10-11
  1.3 论文的主要工作  11-12
  1.4 论文的组织结构  12-14
第二章自适应信道分配无线AP的关键技术研究  14-34
  2.1 自适应信道分配无线AP的总体目标  14
  2.2 自适应信道分配算法  14-28
    2.2.1 无线信道分配方法解决的问题  15
    2.2.2 无线信道分配算法的分类及优缺点分析  15-18
    2.2.3 引入流量因子的自适应信道分配算法  18-19
    2.2.4 信道分配算法的建模与仿真  19-28
      2.2.4.1 引入流量因子的信道干扰评估模型  19-21
      2.2.4.2 信道切换振荡问题及其解决办法  21-23
      2.2.4.3 算法仿真结果与分析  23-28
  2.3 自适应信道分配无线AP硬件平台分析  28-30
    2.3.1 射频前端的实现方式  28
    2.3.2 中央处理器架构分析  28-30
  2.4 自适应信道分配无线AP软件架构分析  30-32
    2.4.1 操作系统的选型  30-31
    2.4.2 自适应信道分配AP软件开发流程  31-32
  2.5 本章小结  32-34
第三章自适应信道分配无线AP的硬件设计与实现  34-48
  3.1 硬件需求分析和指标描述  34-35
  3.2 基于PowerPC的系统硬件架构  35-43
    3.2.1 存储功能模块  36-38
    3.2.2 千兆以太网功能模块  38-40
    3.2.3 射频前端卡和PCIE功能模块  40-41
    3.2.4 时钟发生功能模块  41-42
    3.2.5 电源功能模块  42-43
  3.3 嵌入式Linux开发和移植  43-46
    3.3.1 U-Boot移植  43-44
    3.3.2 Linux内核移植  44-45
    3.3.3 根文件系统移植  45-46
  3.4 本章小结  46-48
第四章自适应信道分配无线AP的软件设计  48-62
  4.1 软件模块化总体设计  48
  4.2 基于WEB服务器的信道分配监控平台  48-52
    4.2.1 BOA嵌入式WEB服务器  49
    4.2.2 移植BOA服务器到PPC405平台  49-50
    4.2.3 无线AP管理网页实现  50-52
    4.2.4 远程监控界面  52
  4.3 自适应信道分配模块的实现  52-60
    4.3.1 自适应信道分配模块总述  52-54
    4.3.2 信道参数捕捉子模块  54-58
      4.3.2.1 基于Libpcap无线数据包的捕捉  54-55
      4.3.2.2 基于Libpcap的包捕获应用程序结构  55
      4.3.2.3 信道参数捕捉子模块关键函数  55-57
      4.3.2.4 信道参数捕捉子模块应用程序设计  57-58
    4.3.3 运算与信道切换子模块  58-60
      4.3.3.1 流量因子计算函数Compute_flow()  58
      4.3.3.2 信道干扰计算函数Compute_Channel()  58-59
      4.3.3.3 随机延迟函数Random_delay()  59
      4.3.3.4 概率切换函数Random_Switch()  59-60
  4.4 本章小结  60-62
第五章自适应信道分配无线AP的测试  62-66
  5.1 用户验证与接入功能的测试  62
  5.2 无线吞吐量测试  62-63
  5.3 自适应信道分配功能测试  63-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章总结与展望  66-68
参考文献  68-72
附录  72-74
致谢  74-76
攻读硕士学位期间发表的论文目录  76

基于PowerPC的自适应信道分配无线AP的研究与实现

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