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基于GPRS/CDMA 1X的无线路由器解析

2018年06月06日 16:27 次阅读

引言

无线路由器是一款基于GPRS/CDMA1X公用移动网络平台,通过无线接入Internet或VPDN的网络设备。它能提供可移动的、低成本的基于TCP/IP的数据传输通道。

无线路由器可广泛应用于金融、保险、电力、监控、交通、气象、水文监测等行业。利用稳定的GPRS/CDMA1X无线网络,无线路由器可以代替部分有线以太网路由器、HUB、有线MODEM,实现数据的无线传输。在公用移动网络覆盖的条件下,原先采用以太网接口,依靠有线以太网通信系统的各种终端设备,如PC机、工控机、ATM机、POS机、网络摄像机等,都可以很方便地通过无线路由器接入到GPRS/CDMA1X网络中,利用移动互联网提供的数据服务来进行数据通信。

基于GPRS/CDMA 1X的无线路由器解析

图1模拟器工作原理示意图

与传统有线网络接入相比,无线路由器设备具有以下优点:

·不受线缆的约束,能迅速提供无线TCP/IP服务。

·具有移动性,可以安装在轮船、火车、汽车等移动载体上。

·灵活可变,根据需要随时增减设备。

无线路由器硬件设计

无线路由器由无线通信模块、以太网接口、嵌入式处理器及存储器、电源模块等四部分组成,如图1所示,它一端通过无线通信模块经天线接入GPRS/CDMA1X网络,另一端通过以太网接口连接网络终端设备,如PC、网络摄像机、多媒体终端等,无线路由器相当于在网络终端设备和互联网之间搭起了一座桥梁。无线通信模块部分完成接入GPRS/CDMA1X网络的工作,相当于一部可以拨号上网的移动调制解调器。

无线路由器通过无线通信模块连接GPRS或CDMA1X移动互联网络,通过以太网接口连接内部网络设备或者内部局域网。无线路由器具备网络路由功能,能够在两个网络之间转发数据。各种终端设备发出的数据通过以太网口被处理器接收,处理器对数据进行相应处理后再通过串行口1发送给无线通信模块,由它转发到GPRS或CDMA网络中。同理,从无线网络来的反向数据经过相反的路径最终送回网络终端设备。

无线路由器硬件包括嵌入式处理器、存储器、无线通信模块、接口和电源等几部分,如图2所示。

基于GPRS/CDMA 1X的无线路由器解析

图2无线路由器硬件设计框图

处理器

无线路由器的嵌入式处理器采用ARM处理器S3C4510B,内核为ARM7TDMI,主频为50MHz,它提供2个UART串行口、1个I2C总线控制器、1个实时时钟和1个10/100Mbps以太网控制器。

存储器

FLASH存储器为1片1M&TImes;16位数据宽度的HY29LV160,它的容量为16M位(2M字节),工作电压为2.7V~3.6V。

SDRAM存储器为1片16位数据宽度的HY57V641620,它的容量为4组&TImes;16M位(8M字节),工作电压为3.3V。

I2C存储器为1片AT24C01,它提供了128字节的EEPROM存储空间,可用于存放少量在系统掉电时需要保存的数据。

无线通信模块

采用Wavecom公司生产的GPRS模块Q2406B或CDMA1X模块Q2358C,嵌入式处理器通过串行口1与无线通信模块的相连,模块通过外接天线与公用移动网络的蜂窝小区基站通信,收发无线数据。

对外接口

路由器对外有三个接口:一个SMA座的天线接口,50Ω阻抗;一个RJ45座的10M以太网口接口,连接各种网络终端设备;一个DB9座的RS232串行口,既可以配置成控制台接口,用来设置参数和设备运行监控,也可配置成串口数据转换接口,用于将串口数据转换成网口数据。

电源

考虑到车载电瓶电压大都为+12V,为了方便连接汽车的点烟器或车载电瓶,无线路由器电源模块采用直流电源+12输入,输出4V、2.8V、3.3V,分别供给无线通信模块、S3C4510、FLASH等数字电路部分。

无线路由器的软件设计

操作系统软件

mClinux是一个完全符合GNU/GPL(通用公共许可证)公约的项目和完全开放代码,它是标准Linux的一个分支,现在由Lineo公司支持维护。它专门针对没有MMU的CPU,并且为嵌放式系统做了许多小型化的工作。

无线路由器的操作系统软件采用mClinux,它是基于Linux内核公开源代码的一种嵌入式操作系统。由于无线路由器的硬件电路是针对此应用专门设计的,mClinux并不能直接使用,所以重新修改mClinux操作系统软件中与硬件电路相关的部分源代码,使得mClinux操作系统能够在无线路由器电路板上正常运行,针对mClinux进行的改动主要有:

·ARMS3C4510B和存储器芯片的初始化程序;

·mClinux内核的引导程序bootloader;

·无线路由器各种网络应用软件的配置文件;

·针对ARMS3C4510B处理器,选择合适的编译工具和参数选项,重新编译整个操作系统。

无线路由器支持的网络协议

无线路由器支持的网络协议示于表1。

基于GPRS/CDMA 1X的无线路由器解析

表1无线路由器支持的网络协议

应用软件

无线路由器的网络接口包括有线以太网接口和无线拨号上网接口,无线路由器的作用就是在这两个接口之间转发数据,提供静态路由功能。TCP/IP网络协议的实现代码已经内嵌在mClinux操作系统中,在内核中设置“IP转发”和“IP伪装”就能实现静态路由功能。应用软件设计主要包括两个网络应用程序:PPP应用程序和iptables应用程序。

PPP应用程序

PPP应用程序用来通过无线通信模块拨号登录GPRS/CDMA1X移动网络,登录过程遵循PPP点到点通信协议。mClinux操作系统代码中包含有一个实现PPP协议的程序pppd,但是需要根据GPRS/CDMA1X移动网络通信的要求,修改pppd源代码中的部分配置参数,如拨号号码、登录用户名、登录密码,就能够得到需要的PPP应用程序,实现拨号登录移动网络。

iptables应用程序

iptables软件包支持数据处理包伪装和过滤功能,这种功能被称为网络过滤器(netfilter)。在无线路由器中我们使用了“IP转发”和“IP伪装”功能。

“IP转发”功能:

#echo1》 /proc/sys/net/ipv4/ipforward

“IP伪装”功能:

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

“IP伪装”的工作原理是:当路由器拨号上网后,它拥有的两个网络接口,它俩分别拥有两个IP地址:

a.拨号网络接口ppp0是一个动态的合法公网IP地址,假定为a.b.c.d;

b.以太网口接口eth0是一个固定的私网的IP地址,假定为192.168.1.1

假如以太网口连接的是一个局域网192.168.1.x,通常这个局域网内的设备是不能访问到公网IP的。局域网终端设备(假定它的ip地址为192.168.1.22)将无线路由器以太网口的IP地址192.168.1.1设定为默认网关,当无线路由器收到局域网设备访问公网的请求数据包时,通过上面的“IP转发”命令对其进行转发,再通过的“IP伪装”命令对其进行改写,将数据包的源地址192.168.1.22替换为自己的合法IP地址a.b.c.d,将源端口号port1换成一个新的端口号port2,并且对该过程进行记录。

当无线路由器收到Internet主机的响应包时,如果目的端口号正是先前改动后的端口号port2,则再对该包进行反向改写,将响应包的目的IP(a.b.c.d)及目的端口号(port2)替换为原来记录的局域网设备的IP地址192.168.1.22和端口号port1,然后再发送给局域网设备。

将私网地址转化为公网地址,是由存储在基于iptable的无线路由器上的数据库完成的。无线路由器的iptable软件维护这个数据库,因此它知道如何进行“逆转换”,所以从公网返回的数据就能正确的送到源访问设备。

终端设备接入无线网络方式

无线路由器对终端设备提供两个接口,分别是以太接口和无线ppp接口。无线路由器中的路由软件将来自以太口的有线网络设备的数据自动转发到GPRS/CDMA网络,或者接收来自GPRS/CDMA网络的数据并转发给以太口的有线网络设备。这种由无线路由器的自动转发能力提供了以下三种功能:

·网络终端设备的数据转发

网络终端设备只要通过以太网口连接到无线路由器,并将默认网关设置成无线路由器的IP地址,就可以接入到GPRS/CDMA网络。终端设备本身的通信软件无需作任何的改变。

·网络终端设备的即插即用

无线路由器内置DHCP服务器。终端设备只要设置成自动获取IP地址,通过以太口连接到无线路由器,就可以通过DHCP协议自动获取动态的IP地址、网关地址、子网掩码、DNS等网络参数,然后可以接入到GPRS/CDMA网络。终端设备本身的通信软件无需作任何的改变,真正做到了即插即用。

·移动网络自适应

无线路由器内置软件能自动识别路由器硬件配置的无线通信模块类型,然后采用不同的拨号参数,登录GPRS或者CDMA1X移动网络。

基于GPRS/CDMA 1X的无线路由器解析

图3无线路由器的设备外形图

结语

有线网络终端设备可以利用已有的GPRS/CDMA1X网络,无需铺设网线便可通过无线路由器完成网络无线接入。CDMA1X无线路由器设备可在高速公路监控、防汛指挥、山区防火、地质灾害等场合作为应急通信手段。在偏远地区,岛屿、汽车、三峡游轮、火车等架设通信线路困难或架线不经济的地方,使用GPRS/CDMA1X无线路由器接入互联网或者专用VPDN是一种迅速、廉价的解决方法。本设备已经应用在太湖流域管理局的太湖水文数据监控系统中。

总之,在GPRS/CDMA1X蜂窝网覆盖的范围内,无线路由器设备能快速经济地提供无线网络通信业务。本文所提供方法实现的无线路由器设备通用性强,能够高效率地运行。

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Wi-Fi 简直就是现代人的维他命。瞧,有人说了:能自动连上 Wi-Fi 的就是家。但 Wi-Fi ...

发表于 2016-08-24 14:40 2004次阅读
花千元买大牌手机配低价路由器,跟花大钱买iPho...

wifi小知识:如何选购无线路由器

影响 wifi信号的因素有很多,除了一些障碍物、墙体等自然环境因素会对其覆盖造成直接影响外,无线路由...

发表于 2016-07-30 14:29 8643次阅读
wifi小知识:如何选购无线路由器

浅析无线路由器在家居环境中的传输能力

随着无线技术的快速发展,无线设备越来越普遍的使用到各个领域。越来越多的家庭电子终端设备开始集成WiF...

发表于 2015-11-09 09:47 710次阅读
浅析无线路由器在家居环境中的传输能力

关于电视盒子你所不知道的几件事

 现在电视盒子已经走进了千家万户,但是您真的会使用电视盒子吗?相信不少的朋友的回答都是肯定的,而真实...

发表于 2015-11-05 09:39 26620次阅读
关于电视盒子你所不知道的几件事

谈工艺讲情怀!一起来看WIFI路由器大拆解

这篇WRT1900AC拆机文章更多的注重路由器做工方面的感受,整体而言很容易拆,前前后后只不过用了一...

发表于 2015-09-17 15:41 8522次阅读
谈工艺讲情怀!一起来看WIFI路由器大拆解

六大原因让你了解wifi为何这么慢

网速慢几乎成了每个宽带运营商收到客户投诉频率最高的话题。有研究表明,目前大多数消费者使用到的WiFi...

发表于 2015-01-06 15:18 4097次阅读
六大原因让你了解wifi为何这么慢

三星60GHz的WiFi新技术:提速5倍,每秒传...

北京时间10月13日早间消息,三星宣布,正在开发一种60GHz的WiFi技术,从而实现理论传输速率和...

发表于 2014-10-13 11:39 656次阅读
三星60GHz的WiFi新技术:提速5倍,每秒传...

覆盖范围1000米!DIY大功率高增益无线路由器

自己动手制作的大功率高增益无线路由器,亲测覆盖范围接近一千米。

发表于 2014-10-08 15:24 15437次阅读
覆盖范围1000米!DIY大功率高增益无线路由器

超实用!教你提升WiFi性能的四大技巧

当用户发现无线上网速度变得很慢时,不妨先通过网线连接到路由器(或者直连ADSL猫),然后实测(推荐通...

发表于 2014-10-02 10:28 900次阅读
超实用!教你提升WiFi性能的四大技巧

自制无线路由器,带电池供电

DIY目的:给无线路由器加装外接电池供电,加装micro接口,让它能够从电脑取电,集成充电控制,尽量...

发表于 2014-09-30 13:52 5981次阅读
自制无线路由器,带电池供电

迷你无线路由器-360随身Wi-Fi拆机解密

近日,360随身WIFI成为互联网关注的焦点。这个号称“设置最简单、最便捷的无线路由器”,颠覆了大家...

发表于 2014-07-09 16:01 5585次阅读
迷你无线路由器-360随身Wi-Fi拆机解密

智能路由“三国杀” 土豪新贵小弟三方混战

上周,老牌路由器厂商N etcore磊科宣布其首款智能路由器即将问世。至此,智能路由器“三国”格局基...

发表于 2014-03-25 09:19 540次阅读
智能路由“三国杀” 土豪新贵小弟三方混战

解读智能路由器搅局背后的野心

智能手机大战、平板电脑大战、电视盒大战、智能电视大战,但估计没多少人会想到连一贯波澜不惊的网络市场也...

发表于 2013-11-29 10:28 1862次阅读
解读智能路由器搅局背后的野心

无线路由器辐射测试:专家建议离人最好半米以上

随着家庭上网设备增多,无线路由器成为很多人的选择。一直以来,人们就对无线路由器设备辐射对人体危害存在...

发表于 2013-07-22 09:38 1278次阅读
无线路由器辐射测试:专家建议离人最好半米以上

CES 2013前瞻:高通创锐讯新技术为802....

在即将开幕的CES 2013大展上,采用高通802.11ac芯片的D-Link无线路由器将会亮相,届...

发表于 2013-01-07 10:05 797次阅读
CES 2013前瞻:高通创锐讯新技术为802....

思科消费领域战略调整?或出售无线路由器业务

思科已聘请巴克莱银行为Linksys无线路由器业务寻找买家。思科2003年以5亿美元的价格收购了Li...

发表于 2012-12-17 09:27 497次阅读
思科消费领域战略调整?或出售无线路由器业务

几种Wifi无线网络上网方式及其组建方法

本文为你介绍家庭局域网组建、笔记本电脑无线共享上网、公共WIFI热点上网等几种WIFI无线网络上网方...

发表于 2012-11-16 10:49 9707次阅读
几种Wifi无线网络上网方式及其组建方法

基于GPRS/CDMA1X的公用移动网络平台的无...

电子发烧友网: 本文主要讲述的现在应用广泛的 无线路由 技术。在本文中涉及了几个基本概念,现对其进行...

发表于 2012-06-11 11:34 866次阅读
基于GPRS/CDMA1X的公用移动网络平台的无...

CES2012:Belkin推450M双频新路由

 在美国拉斯维加斯的CES2012的行业盛会上,各类电子新品精彩纷呈,亮点不断,在本次CES2012...

发表于 2012-01-12 18:02 422次阅读
CES2012:Belkin推450M双频新路由

联发科技发布支持802.11ac无线路由器的Wi...

联发科技今日发布自合并雷凌科技后首款可支持802.11ac 无线路由器的 Wi-Fi SoC 芯片解...

发表于 2012-01-10 10:02 1520次阅读
联发科技发布支持802.11ac无线路由器的Wi...

无线路由器/WEP密码破解

笔者通过很长时间的研究发现原来WEP并不安全。我们可以通过几个工具加上一些手法来破解他

发表于 2011-12-02 15:10 4425次阅读
无线路由器/WEP密码破解

无线路由器在油田监控组网系统的应用

作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互联网络 Internet...

发表于 2011-11-10 15:22 616次阅读
无线路由器在油田监控组网系统的应用

组建无线局域网的分析

很多时候我们都没有重视最基础的组网技术,那就是要如何组建一个完整的局域网,那么我们要进行哪些步骤的操...

发表于 2011-11-10 15:16 1837次阅读
组建无线局域网的分析

华硕RT-N56U无线路由器测试

华硕新上市的RT-N56U无线路由器。最初想购买它,纯粹是因为它的外表。在挑选时注意到被称之为“黑钻...

发表于 2011-06-13 11:24 805次阅读
华硕RT-N56U无线路由器测试

安奈特HSMIP无线路由器及解决方案

安奈特公司(Allied Telesis)的HSMIP无线路由器产品系列及其解决方案(Mobile ...

发表于 2011-04-20 09:56 591次阅读
安奈特HSMIP无线路由器及解决方案

无线路由器的电磁干扰解决方案

对于无线路由器经常出现的掉线问题我们应该怎样去解决呢?这里就为我们详细介绍一下

发表于 2011-03-24 11:39 1770次阅读
无线路由器的电磁干扰解决方案

iOS 4.3上线iPhone 4变身3G无线路...

上周,与iPad 2同时发布的还有苹果操作系统的最新版本iOS 4.3。其中一个很重要的改进,就是通...

发表于 2011-03-16 11:20 545次阅读
iOS 4.3上线iPhone 4变身3G无线路...

大功率无线路由器的微波器件选型

在众多的模拟器件厂商当中,Skyworks, RFMD, SiGe, SST与Microsemi这五...

发表于 2011-03-08 10:51 913次阅读
大功率无线路由器的微波器件选型

无线路由器以及ARP攻击内容分析

  本文主要讲解了无线路由器以及ARP攻击的相关内容

发表于 2010-10-22 17:50 1187次阅读
无线路由器以及ARP攻击内容分析

如何给无线路由器加密

如何给无线路由器加密 在浏览器网址栏输入路由的IP,比如:TP-link的是192.168.1.1...

发表于 2010-02-25 10:49 4554次阅读
如何给无线路由器加密

无线路由器的安全标准

无线路由器的安全标准 为保护人和物品的安全性而制定的标准,称为安全标准。安全标准一般有两种形式:一...

发表于 2010-01-06 11:47 1431次阅读
无线路由器的安全标准

无线路由器的工作频段

无线路由器的工作频段 无线路由器也像其他无线产品一样属于射频(RF)系统,需要工作在一定的频率范围...

发表于 2010-01-06 11:45 258次阅读
无线路由器的工作频段

无线路由器的传输速度

无线路由器的传输速度 无线路由器产品的传输速度是指设备在某种网络协议标准下的数据发送和接收的能力。...

发表于 2010-01-06 11:44 738次阅读
无线路由器的传输速度

无线路由器的覆盖范围

无线路由器的覆盖范围      &nbs...

发表于 2010-01-06 11:39 1366次阅读
无线路由器的覆盖范围

无线路由器的防火墙

无线路由器的防火墙       ...

发表于 2010-01-06 11:38 248次阅读
无线路由器的防火墙

无线路由器的防火墙

无线路由器的防火墙       ...

发表于 2010-01-06 11:38 245次阅读
无线路由器的防火墙

无线路由器的QoS支持

无线路由器的QoS支持  QoS的英文全称为"Quality of Servic...

发表于 2010-01-06 11:37 282次阅读
无线路由器的QoS支持