基于无线自组网的网络层交换软件设计与实现

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1、基于无线自组网的网络层交换软件设计与实现研究了一种应用于无线自组网的网络层交换软件，通过系统模型的抽象和建立，将网络层需要实现的功能独立出来，进而制定了本地及全局路由的建立与维护、网络层数据交换等关键策略，综合运用了多线程设计、网络编程、驱动设计等多种编程技术，在高速ARM平台上，基于嵌入式Linux操作系统实现了网络层交换系统软件，使标准网络设备无需任何改变即可接入自组网节点设备，并能够通过无线自组网进行通信，解决了接入设备的数据寻路与数据交换问题。Inthispaper，aswitchingsoftwareonnetworklayerisstudiedforthewirele

2、ssad-hocnetwork.Throughtheabstractandestablishmentofthesystemmodel，thefunctionofthenetworklayerisseparatedout.Thekeystrategiesareestablishedfortheestablishmentandmaintenanceoflocalandglobalroutinganddataexchangeonnetworklayer.Byusingavarietyofprogrammingtechnologiessuchasthemultithreaddesign，

3、networkprogramminganddriverdesign，theswitchingsoftwareonnetworklayerisachievedbasedonembeddedLinuxoperating5systemonthehigh-speedARMplatform.Thereforethenetworkequipmentcanaccesstothenodeequipmentinad-hocnetworkwithoutanychangesandcommunicatewitheachotherbywirelessad-hocnetwork.Thisresearchal

4、sosolvesthedataroutinganddataexchangeofaccessequipment.ad-hocnetworkthenetworklayerswitchingsoftwaredataroutingdataexchange1引言无线自组网系统是由一组移动节点组成的多跳临时性自治系统，可以随时随地快速构建移动通信网络，工作过程中网络各个终端节点设备可以自由移动、地位相同，因此在现场使用中可以不依赖基础设施，快速、灵活地建立无中心分布式通信网络。该系统分为物理层、MAC层和网络层3个主要部分。其中，物理层实现底层无线通信功能；MAC层实现接入、退出管理以及资源

5、调配和链路维护功能；网络层实现通用IP网络设备（如计算机、智能手机等）的接入、网络路由管理、IP层数据透明转发功能。5本文基于无线自组网系统，在已有MAC层、物理层的研究基础上，通过对网络层交换关键技术进行研究，设计实现网络层系统软件，使接入自组网系统的各种标准网络设备进行基于IP的网络层数据交换，实现如图1所示的应用方式，各种无线终端、有线终端等设备通过Wi-Fi或以太网等标准网络接口接入自组网节点设备即可互相通信，解决自组网接入设备的数据路由交换问题。2网络层系统模型如图2所示，网络层位于通用网络接口和MAC层之间，可以把通用接入接口抽象为接入网络，将MAC层及以下抽象为自组

6、网络，网络层交换软件即可抽象为虚拟网关模型，其核心功能完全由软件虚拟实现，除了具备一般网关的通用网络底层数据捕获和转发功能之外，还具有针对自组网络设计的专用路由功能。根据系统模型，网络层交换软件在接入端应能捕获全部局域网IP层网络数据（不仅仅是应用层数据），进行IP层数据发送，在自组网络端能够使用自组网协议栈，将得到的IP数据进行封装后完成无线数据收发，实现网络层数据的透明传输；同时，动态实时维护本地路由和全局路由，设计适合自组网节点拓扑频繁变化的情况，保证数据的正确寻路[1]。3关键方法的设计3.1本地路由发现5由于无线自组网传输的带宽等资源受限，因此必须动态了解每个自组网节点

7、设备下挂载网络设备的组成，一旦有设备退出，就把发送到该设备的链路回收，以减少系统开销；当有新的设备接入后，又需要实时更新路由信息，增加链路以保证实时通信，使用本地局域网路由发现方法，确定每个节点下网络设备的组成，如图3所示。采取ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析协议）技术实现本地局域网终端，可以发现该协议为标准网络协议，不需要接入设备做任何应用程序设计和修改。向接入设备发送自封装的ARPrequest包，接入的节点收到后反馈回复ARPanswer