基于SEP4020的GPRS无线路由器设计

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1、摘要摘要GPRS无线路由器具有适用范围广、支持快速无线接入等特点，因此在工业控制领域的应用越来越广泛。但由于GPRS网络自身的特点，现有的GPRS无线路由器无法满足快速、实时传输的需求。因此，有必要设计一种成本低廉、传输性能优异的GPRS路由器，满足基于GPRS网络的人规模快速实时传输的需求。论文的研究目标是基于SEP4020嵌入式微处理器及其以太网MAC，设计面向GPRS网络的支持3个终端同时接入的无线接入路由器。根据MAC的特点及算法，完成了多端口共享总线结构的数据交换电路设计。结合Asi】【OS嵌入式操作系统，分别实现了

2、GPRS链路的PPP协议、动态路由协议RIP／OSPF、动态分配D地址的DHCPServer功能、网络间IP地址转换(NAT)等基本功能。为解决现有TCP协议在GPRS网络中性能无法满足需求的问题，利用网络仿真软件NS2对四种TCP协议进行仿真对比，以延迟时间、丢包率、吞吐率作为性能评价指标，最终挑选在GPRS网络中性能最优的TCPWestwood协议作为GPRS路由器系统的TCP协议。在确定了TCP协议的基础上，针对TCP协议拥塞控制算法的局限，设计了一种缓冲区动态调节算法，对传统的拥塞控制机制进行改进，进一步提高TCP的传

3、输性能。最后对系统的性能进行了测试。测试结果表明，设计的GPRS无线路由器能够可靠实现网内设备间、网内设备与外网服务器间的通信，利用改进的算法所设计的无线路由器系统上行吞吐率达到50Kbps，下行吞吐率达到83Kbps，较改进前分别提高了67％和51％，实现了论文制定的设计目标，可广泛应用于工业控制、户外监控等领域。关键词：GPRS网络无线路由器嵌入式操作系统TCP协议吞吐率AbstractTheGPRSwirelessrouterisusedmoreandmorewidelyintheareaofindustrialcent

4、relbecauseofitSwideapplicability,fastconnectionandSOon．ButitCall’tmeetthequickandreal-timetransmissiondemandfortheGPRSnetwork’Sowncharacteristic．Asaresult．itiSnecessarytodesignalowcostandhightransmissionperformanceGPRSroutertosatisfythelarge．scalequicktransmissionde

5、mand．AGPRSrouterwhichsupportsthreeterminalsatonetimeisdesignedbasedonSEP4020anditsinnerMACfMediaAccessController)．Themulti．portinterfacecircuitiSdesignedaccordingtothecharacteristicandthearithmeticoftheMAC．ThesysternrealizesthebasicfunctionrespectivelyincludingPoint

6、toPointProtocol(PPPlforGPRScommunication．dynamicroutingprotocolRoutingInformationProtocol(RIP)andOpenShortestPathFirst(OSPF)，DHCP(DynamicHostConfigurationProtoc01)ServerandNATfNetworkAddressTransform)．InordertosolvetheproblemoflOWtransmissionperformance．networksimul

7、ationsoftwareNS2iSusedtoselectahighperformanceTCPprotocoIinGPRSaccordingtodelaytime．percentageofpacketlOSSandthroughput．Aftersimulationandcomparison．theTCPWestwoodischosentobethesystemTCPprotocoIforitsbestperformance．AfterdeterminingtheTCPprotoc01．arithmeticofadjust

8、ingbufferdynamicallywhichadjuststhereceivingbuffertoimprovetraditionalcongestioncontrolmethodiSdesignedaimedatthelimitationoftheTCPcongest