基于嵌入式linux系统的3g4g路由器设计

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1、[导读] 3G的接人技术已经从WCDMA/TD-SCDMA/CD-MA2000发展到HSDPA、HSUPA以及HSPA+，并开始由3G网络向4G网络过渡。3G的接人技术已经从WCDMA/TD-SCDMA/CD-MA2000发展到HSDPA、HSUPA以及HSPA+，并开始由3G网络向4G网络过渡。目前HSDPA的接入带宽可以达到7.2Mbps，HSPA+的接人带宽可以达到21Mbps，而即将部署的LTE的网络带宽甚至达到了100Mbps。同时，由于接人移动互联网的智能终端的数量快速增长，人们对移动互联网的应用需求也日益增长。当人们面对几十兆带宽甚至是上百兆

2、带宽时，必定存在带宽的过剩问题，即人们不需要在任何时刻都需要这么大的带宽，因而可以将过剩的用户带宽分配给更多的用户。　　目前，WiFi技术能够支持IEEE的802.11b、802.11g和802.1ln标准，分别支持10Mbps、54Mbps和300Mbps的无线传输速率。而在传输距离上，WiFi能够在几米到100m范围内实现完全覆盖。　　本文正是基于3G/4G不断增长的接入带宽以及WiFi技术的各项优点，提出了一种共享3G/4G网络带宽的无线路由器设计方案。该方案首先利用嵌入式Linux系统，构建一个基于WiFi技术的无线局域网，智能终端等用户可以利用自

3、带的WiFi功能接入该无线局域网，然后再将该无线局域网桥接至3G/4G网络中，从而实现各个智能终端设备对3G/4G网络带宽的共享。　　1.3G/4G路由器设计方案　　本路由器的设计是基于三个模块来实现的，分别为3G模块、WiFi模块和Linux硬件平台，如图1所示。3G模块的功能是利用运营商的无线数据卡进行PPP拨号，使得路由器能通过运营商网络连接至互联网。WiFi模块的功能是使得无线网卡工作在AP（AccessPoint）模式，并配置动态主机配置协议的脚本文件，来建立一个2.4GHz的WiFi无线局域网。Linux硬件平台模块的功能主要有两个方面，一方面

4、要支持无线网卡和无线数据卡的驱动，另一方面要通过嵌入式Linux系统中的iptables数据包过滤系统将无线局域网和3G/4G网络连通。智能终端等设备通过WiFi信道接人到该路由器所提供的无线局域网中，分配到一个IP地址之后，则通过该无线局域网的网关进行数据包的接收和发送，而该网关则通过3G/4G模块上的网络拨号接口来接收和发送数据包至3G/4G网络，从而实现了该路由器的设计方案。　　　　图13G/4G路由器设计方案图　　2.3G/4G路由器硬件结构　　根据3G/4G路由器设计方案，其硬件结构的三大模块分别采用深圳天谟公司生产的Devkit8500D评估板

5、、华为公司的E392型无线上网卡和TP-Link公司的TL-WN821N型无线网卡。　　Devkit8500D评估板的基本结构如图2所示。该硬件平台采用的是TI公司的DM3730微处理器。　　　　图2终端硬件结构图　　E392型无线上网卡采用高通公司的MDM9x00多模芯片组，同时支持TD-SCDMA/WCDMA的3G网络标准和LTE-TDD/FDD的4G网络标准。目前，利用3G网络中已经部署升级的HSPA+技术，下行峰值速率可以达到21Mbps，上行峰值速率可以达到5.76Mbps;部分地区采用64QAM调制技术和MIMO技术对HsPA+进行再次升级，下

6、行峰值速率可以达到42Mbps左右;而即将部署的4G网络，下行峰值速率可以达到i00Mbps，上行峰值速率可以达到50Mbps。　　TL-WN821N型无线网卡是基于Realtek公司的RTL8192cu芯片设计的，采用MIMO技术和空频道检测技术，支持802.11n/b/g，性能稳定且能够提供最大300Mbps的无线传输速率，完全满足智能终端等设备的带宽需求3.3G/4G路由器关键技术　　3G/4G路由器是指利用WiFi的2.4GHz频段，组建一个无线局域网，并配置无线局域网的基本信息，通过Linux系统的iptables将无线局域网接人到3G/4G网络

7、中。其关键技术具体分为3G/4G网络的接入、无线局域网的组建以及iptables的连通三个部分。　　3.13G/4G网络的接入　　该无线路由器利用E392型多模无线上网卡在嵌入式Linux系统中进行PPP拨号，分别接入到TD-SCDMA，WCDMA以及TD-LTE实验网中。其具体实现流程如图3所示。　　　　图33G/4G网络接入流程图　　3.1.1多模无线上网卡驱动加载　　当一个新的USB设备接入到Linux主机中，主机首先会通过控制端点读入此设备的配置，接口和端点等信息，利用控制管道完成控制型传输，然后主机再对该设备进行枚举。枚举即读取该设备的许多重要信

8、息，其中最重要的是读取该设备的生产商识别码（VID）以及产品识别码