无线接入点的研究与设计

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随着无线技术的发展和生产成本的降低,无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)以其安装便捷、使用灵活、经济节约、可移动性等特点倍受关注,发展十分迅速。无线接入点(Access Point)是构建无线局域网的重要组成部分,它在无线网络中为移动主机提供接入Internet及其他外部网等服务,实现帧在无线网络与有线网络之间的互相转发。 在WLAN设备中,AP的价格相对无线网卡来讲要昂贵得多,而一些AP的替代方案比较复杂,对用户的操作要求较高。因此为了节省成本,更好的利用现有的嵌入式设备,扩展无线网卡的功用,本文深入地剖析了IEEE802.11b规范,并对uClinux设备驱动和Prism 3.0芯片组作了深入的研究,基于uClinux操作系统实现了USB接口的无线网卡驱动,并在此基础上开发了Host AP驱动。这样,无线网卡可动态在“Station模式”和“Soft AP模式”之间自主切换。一个配置了USB及有线网口的嵌入式设备,在接入无线网卡后,可由用户自主配置,除能通过无线网卡接入到网络,也可通过使能网卡,使该设备具备AP的功能。 在基本功能上,本文所设计的Soft AP与传统AP并没有太大的差别,虽然Soft AP的接入能力和覆盖范围还不能达到AP的指标,但该Soft AP在应用上有一定的优势。因为用户只需利用现有的嵌入式设备,加载相应的AP驱动模块,即可启用该设备的AP功能,故可降低无线组网的成本。本文实现的Soft AP是通过主机的CPU来运行并完成几乎所有的802.11b控制功能,采用这种方式因软件程序较易修改而具有很强的灵活性,用户可根据具体的应用需要开发并增强AP的性能和管理功能。随着无线网络基础设施的大规模部署,无线网络新的规范及标准层出不穷,而使用本文的设计可方便地升级,只需要更换无线网卡及修改相应驱动就可以升级到802.11g,甚至是更新的版本。该Soft AP可为局部范围内少数用户提供一种经济便捷的联网方式,在有临时组网的使用需求时,更能体现其灵活的优势,有实际应用的意义。 本文重点分析了IEEE802.11标准,对AP的不同实现方式进行了讨论,继而定义了Host AP的基本功能,给出了Host AP的硬件平台设计及软件总体设计。接下来对基于Prism3.0芯片组的无线端口驱动的实现做了详细的讨论,并对AP功能管理的设计及实现给出了具体描述。最后,对驱动实现的功能、性能进行了测试,验证了该Soft AP的可行性。
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