一種基于嵌入式Linux系統(tǒng)的的無線路由器設(shè)計方案

　　3.2 無線局域網(wǎng)的組建

　　該無線路由器利用無線網(wǎng)卡在嵌入式Linux系統(tǒng)中組建一個小型的無線局域網(wǎng)，一方面提供給智能終端等設(shè)備接入，另一方面將無線局域網(wǎng)接入至3G/4G 網(wǎng)絡(luò)。其基本流程如圖4所示。

　　圖4 無線局域網(wǎng)組建流程圖

　　3.2.1 無線網(wǎng)卡驅(qū)動加載

　　TL-WN821N 型無線網(wǎng)卡采用的WLAN芯片組為Realtek公司的提供的RTI 8192cu芯片，Realtek公司提供了基于Linux系統(tǒng)的該芯片組驅(qū)動源碼，根據(jù) 編譯環(huán)境及Linux內(nèi)核對驅(qū)動源碼進(jìn)行編譯，即可生成該無線USB網(wǎng)卡的驅(qū)動。具體步驟如下：

　?、?下載驅(qū)動源碼rtl8188c 8192c usb linux - v3.4.4- 4749.2.121105.tar.gz,并解壓。

　　② 進(jìn)入到驅(qū)動源碼包中，修改Makefile文件，指定編譯環(huán)境及Linux內(nèi)核：

　　CONFIG_PLATFORM_NEW = y

　　ifeq($(CONFIG_PLATFORM_NEW )，y)

　　EXTRA_CFLAGS + = - DCONFIG_LLTTLE_ENDIAN

　　ARCH :arm

　　CROSS_COM PILE := arm-none-linux-gnueabi-

　　KSRC=/home/linux-2.6.32-devkit8500

　　endif

　?、?make,生成該無線網(wǎng)卡的驅(qū)動8192cu.ko。

　　然后加載該驅(qū)動，再通過命令ifconfig wlan0 up,將無線網(wǎng)卡的網(wǎng)口wlan0掛載至Linux系統(tǒng)中，可通過ifconfig命令查看該網(wǎng)口的基本配置信息。

　　3.2.2 AP模式轉(zhuǎn)換

　　將無線網(wǎng)卡驅(qū)動加載成功之后，該無線網(wǎng)卡的默認(rèn)工作模式為工作站模式，即作為客戶端搜索周圍的無線接人點(diǎn)，以接人到其他的無線局域網(wǎng)中，而3G/4G路由器需要利用無線網(wǎng)卡的模式轉(zhuǎn)換工具h(yuǎn)ostapd將該網(wǎng)卡的工作模式由工作站模式切換為AP模式，也稱接入點(diǎn)模式，并利用該模式建立一個無線局域網(wǎng)。hostapd在Linux系統(tǒng)中的移植過程如下：

　?、?下載并解壓hostapd_0.8_rtw_20120803.zip。

　?、?進(jìn)入主目錄，修改Makefile,指定交叉編譯器：

　　CC = arm-none-linux-gnueabi-gcc

　　③ make。

　　生成hostapd、hostapd_cli,將這兩個二進(jìn)制文件和rtl_hostapd.conf復(fù)制到嵌入式Linux系統(tǒng)中。在rtl_hostapd.conf配置文件中，可以設(shè)置該無線網(wǎng)卡的服務(wù)集標(biāo)識(SSID)、支持的802.11協(xié)議版本、工作頻率、無線信道以及加密的方式等一系列該無線局域網(wǎng)的配置信息。通過執(zhí)行命令hostapd rtl_hostapd.conf-B,完成該無線網(wǎng)卡的工作模式的切換。

　　3.2.3 DHCP配置

　　在無線網(wǎng)卡的AP模式切換完成之后，需要通過DH-CP協(xié)議配置該無線局域網(wǎng)的動態(tài)地址池及其網(wǎng)關(guān)，該無線局域網(wǎng)會根據(jù)DHCP協(xié)議從配置的地址池中，自動給接入到該無線局域網(wǎng)的智能終端等設(shè)備分配一個IP地址。其DHCP協(xié)議的配置文件dhcp.conf具體如下：

　　start 192.168.0.20

　　end 192.168.0.254

　　interface wlan0

　　opt dns 8.8.4.4

　　opt subnet 255.255.255.0

　　opt router 192.168.0.1

　　opt lease 864000

　　然后在Linux系統(tǒng)中執(zhí)行udhcp-fS dhcp.conf,啟動DHCP協(xié)議。之后該無線網(wǎng)卡會建立一個無線局域網(wǎng)，并給接入到此無線局域網(wǎng)中的智能終端等設(shè)備自動分配一3.3 iptables連通

　　在實(shí)現(xiàn)3G/4G 網(wǎng)絡(luò)的接人和無線局域網(wǎng)的組建之后，該路由器采用Linux系統(tǒng)中的IP信息報過濾系統(tǒng)，即iptables,將3G/4G網(wǎng)絡(luò)和組建好的無線局域網(wǎng)連通。iptables系統(tǒng)需要Linux系統(tǒng)內(nèi)核中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包過濾框架的支持，需要重新配置內(nèi)核，選中內(nèi)核中Networking Support → Networking options → Network packet filtering framework,將其框架編譯進(jìn)Linux內(nèi)核，然后需要對iptables進(jìn)行移植，其移植過程如下：

　?、?下載并解壓iptablesj.4.3.1.tar.gz。

　?、?進(jìn)入主目錄，配置編譯選項(xiàng)：

　　. /configure-prefix=/usr/local/iptables--host = arm-none-linux-gnueabi--with-curnel=/home/SD_tools/linux-2.6.32-devkit85O0

　?、?make并make install。

　　將生成的iptahles二進(jìn)制執(zhí)行文件復(fù)制到Linux系統(tǒng)中，并編寫iptables系統(tǒng)的運(yùn)行腳本文件net-share,該運(yùn)行腳本文件配置了IP數(shù)據(jù)包的流向、進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的接口等一系列規(guī)則，該路由器進(jìn)入3G/4G 網(wǎng)絡(luò)的接口為無線上網(wǎng)卡進(jìn)行撥號后產(chǎn)生的pppO網(wǎng)絡(luò)接口，其內(nèi)容如下：

　　echo“1”> /pr0c/sys/net/ipv4/ip- forward

　　iptables-F

　　iptables-P INPUT ACCEPT

　　iptables-P OUTPUT ACCEPT

　　iptables-P FORW ARD ACCEPT

　　iptables-t nat-A POSTROUTING -o ppp0-j MASQUERADE

　　在Linux系統(tǒng)中執(zhí)行腳本文件。/net-share,即完成了無線局域網(wǎng)至3G/4G網(wǎng)絡(luò)的連通，從而實(shí)現(xiàn)了3G/4G路由器的設(shè)計。

　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　在嵌人式Linux系統(tǒng)中完成了3G/4G路由器的設(shè)計功能之后，利用智能終端等設(shè)備對該無線路由器進(jìn)行功能測試。該路由器的工作環(huán)境如圖5所示，分別使用該無線路由器上的無線上網(wǎng)卡接人到TD-SCDMA、WCDMA和TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)中，然后再使用智能終端等設(shè)備自帶的WiFi功能接人到該路由器所組建的無線局域網(wǎng)中。經(jīng)實(shí)際測試，在TD-SCDMA網(wǎng)中，單個智能終端設(shè)備的最高下行速率可以達(dá)到2.45 Mbps;在WCDMA網(wǎng)中，單個智能終端設(shè)備的最高下行速率可以達(dá)到7.02 Mbps;而在TD-LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)中，單個智能終端設(shè)備的最高下行速率可以達(dá)到85.97 Mbps。

　　結(jié)語

　　本文基于嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了3G/4G路由器，經(jīng)實(shí)際測試，該路由器工作穩(wěn)定，系統(tǒng)可靠性高，可以實(shí)現(xiàn)對3G/4G網(wǎng)絡(luò)帶寬的共享，而且隨著3G/4G技術(shù)的不斷發(fā)展，所提供的帶寬也會越來越大，因此該路由器必將有著廣闊的應(yīng)用市場。