基于嵌入式系统的无线mesh网络节点的设计与实现

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1、摘要无线Mesh网络是近年来无线通信领域一个新的研究热点，它弥补了传统无线网络因需要有线基础设施支持而导致的覆盖范围小、铺设成本高、拓扑扩展不便等缺陷，具有广阔的应用前景。本文从无线Mesh网络的概念出发，设计与实现了基于嵌入式系统的无线Mesh网络节点，并用多个节点组建了一个低速率实验性质的无线Mesh网络。本文针对Mesh节点的设计与实现过程，展开了深入的分析与讨论。本文首先研究了应用于无线Mesh节点的路由协议。分析了表驱动路由与按需路由两种路由机制的优劣，接着重点介绍了IEEE802．1ls提出的结合两种路由机制优点的混合无线Mesh路

2、由协议HWMP，并对它做了一些改进。通过仿真分析评价了MP的性能，结果显示该协议在端到端传输时延和网络吞吐量上都有着不错的表现。接下来本文在IEEE802．1X接入控制框架的基础上研究了EAP．TLS认证和TKⅢ加密算法，提出了适用于Mesh网络拓扑结构的安全协议，并从认证、接入控制、重播防护、消息篡改检测、消息机密性、密钥保护和路由安全七个安全指标分析了该安全协议的性能，分析表明该安全协议可以有效保护无线Mesh节点的安全。在研究了Mesh路由协议和安全协议后，本文对无线Mesh节点的设计方案进行了详细的阐述，包括嵌入式平台的硬件设计、射频模

3、块的硬件设计、MAC层软件设计、与嵌入式平台的接口设计以及嵌入式Linux操作系统下射频模块的驱动程序设计等内容，并开发出了相应设备。在此基础上，本文进一步讨论了在Mesh节点上实现前文描述的路由协议与安全协议的方法，从而让Mesh节点间能够进行安全的无线多跳P数据包通信。关键词：无线Mesh网络、路由协议、安全协议、嵌入式系统、网络设备驱动ABSTRA(玎ABSTRACTWirelessMeshNetworkisbecomingaresearchhotspotinrecentyears．Itovercomesseveraldefectsoft

4、raditionalwirelessnetworkswhicharecausedbytheirwiredin盘as眦tIIr岛suchassmallcoveragearea，highconstructioncostsandinconvenienceoftopolotyextention．Soithasabroadapplicationprospect．Atthebeginningofthispaper,theconceptofwirelessmeshnetworkisclarified．Thenitpresentsamethodonhowtod

5、esignandimplementawirelessmeshpoint，andbuildanexperimentallowratemeshnetworkwithseveralsuchmeshpoints．Thispaperthenmakesathoroughanalysisanddiscussionwiththedesignandimplementationprocess．Atfirsttheroutingprotocolwhichwouldbeusedinthemeshpointisdiscussed．Thispaperanalyzesthe

6、advantagesanddisadvantagesofon-demandandproactivemutingprotoc01．Thenitma妇,sanintroductionfocusedonahybridprotocolHWMPpresentedbyIEEE802．1lswhichcombinesrespectiveadvangtagesofon-demandandproacfive，andmakessomeimprovementsofit．ThesimulationresultsshowthatHWMPhas。aniceperforma

7、nceonend-to·endtransmissiondelayandnetworkthroughput．ThenthispaperanalyzesEAP-TLSauthenticationandTKIPencryption,andpresentsasecurityprotocolsuitedmeshnetworktopology,whichiSbasedonIEEE802．1Xaccesscontrolfzamework．Thentheperformanceoftheprotocolisanalyzedonsevensecuritytarge

8、tssuch私authentication,accesscontrol，replayattackdefence，messagetamperingdet