引言

隨 著社會信息化進程和互聯網的飛迅發展，對無線環境下提供數據服務的需求變得更加迫切。傳統的無線移動網絡通常以固定的基礎設施為支撐，無法滿足人們對日益 增長的通信業務的要求，一種新型的無線網絡——AdHoc網絡應運而生。Ad Hoc網絡又稱移動自組網、多跳網絡，具備細網靈活、快捷，不受有線網絡的影響等特點，可廣泛應用于軍事和救援等無法或不便預先鋪設網絡設施的場合。此 外，Ad Hoc網絡朝著網絡互連的方向發展，Internet的接入是其中一項主要內容。

Ad Hoc無線網絡具有自身的特殊性，在組建實際使用的無線工作網絡時，必須充分考慮網絡的應用規模和擴展性，以及應用的可靠程度及實時性要求，選擇合適的網 絡拓撲結構。目前Ad Hoc無線網絡正朝著大規模方向發展，逐漸呈現分級化的趨勢，以兩級式的網絡為代表。在兩級式網絡中，拓撲如圖1所示。網絡分為骨干網、子網兩級。子網級 中，每個子網都可以構成獨立的Ad Hoc網絡，可采用不同的路由協議。骨干網由多協議路由器節點和普通節點構成，其中，普通節點主要完成骨干網中的數據和控制信息的分發；而多協議路由器除 了具備普通節點的功能外還要負責實現對子網的管理、控制和數據交互，是骨干網的核心設備。

1 多協議路由器的功能

多協議路由器作為骨干網的一個節點，運行一定的Ad Hoc網絡路由協議，實現骨干網絡由尋址的功能。

在 分級式Ad Hoc網絡中，多協議路由器通過和子網網關進行交互實現對子網的管理。子網內的通信類似于一般的Ad Hoc網絡；而子網間的通信需要通過子網網關節點和骨干網節點進行中轉，可分為兩種情況—同一路由器下同構/異構子網間的通信以及不同路由器下同構/異構 子網間的通信。為了實現子網間的有效通信，路由器需要完成多種協議之間的相互轉換。

Internet接入的需求使得分級式Ad Hoc網絡必須存在一個接入點AP（Access Point）。考慮到網絡環境，這個功能需要由多協議路由器實現。

綜上所述，多協議路由器主要實現骨干網路由尋址、協議轉換、Internet接入的AP三大功能。

2 多協議路由器的設計

一 般情況下，Ad Hoc網中的路由器為車載式或背負式，所以多協議路由器必須有高集成度和移動性。考慮到以上因素，我們選用了現在最為流行的嵌入式系統設計方法，多協議路 由器的硬件平臺的微處理器采用Motorola公司的ColdFire嵌入式處理器MCF5272，選擇uClinux作為平臺的操作系統。這樣不僅可以 縮短研發周期，而且為軟硬件的設計、調試帶來極大的方便。

多 協議路由器硬件設計如圖2中的虛線框圖所示。路由器的硬件結構分為兩部分：一部分為核心模式（MCF5272）部分，由微控制器模塊和存儲器模塊（包括 SDRAM和Flash）組成；另一部分為通信接口模塊部分，由異步串行控制和收發模塊、以太網控制和收發模塊及通用串行總線USB（Universal Serial Bus）接口模塊組成。

核 心模塊部分，微處理器模塊主要負責處理數據。存儲器模塊分為兩部分：一部分為Flash（由兩片Flash構成，共4MB），作為程序存儲器，用于存儲操 作系統內核、各種路由協議和路由表常量；另一部分為SDRAM，作為數據存儲器，用作操作系統和各種路由程序的運行空間。

通 信接口模塊中，異步串行控制和收發模塊用于與多個骨干網節點無線連接的同時，連接多個子網網關PRU（即分組無線控制單元）。以太網控制和收發模塊可以實 現Internet接入功能。USB接口模塊用作連接網絡設備控制終端，以及實現路由器對USB設備（如USB標準的移動硬盤，用來存儲重要的路由信息） 的存儲控制。

圖2中的PRU（Packet Radio Unit），在這里相當于路由器的輔助處理器，用于對接收到的無線子網分組進行預處理。

3 多協議路由器的實現

3．1 硬件平臺的建立

使 用嵌入式系統，必須為硬件平臺選擇一個適合的微處理器，而選擇適用于路由器的微控制器MCU一般要考慮以下幾個方面：處理速度、總線寬度、集成度以及性價 比。綜合考慮了上述幾個方面，我們最終選用Motorola ColdFire 5272（以下簡稱MCF5272）為主控CPU。MCF5272是Motorola推出的一款高集成度的32位ColdFire微處理器，有很強的通信 處理能力和較高的性能價格比，很適合用于中小型網絡的控制設備。
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