一種頻譜共享系統(tǒng)協(xié)議棧框架設計與實現(xiàn).pdf

1、研究表明，一方面可用的頻譜資源已經(jīng)十分匱乏，一方面?zhèn)鬏斝Ч己玫膹V播電視頻段的利用率非常低。筆者參與的國家863課題——動態(tài)頻譜共享寬帶無線通信系統(tǒng)實驗驗證網(wǎng)絡開發(fā)，目標是在混合式網(wǎng)絡結構中在不影響主用戶的前提下實現(xiàn)對廣播電視頻譜資源的再次利用。本文主要完成課題當中的協(xié)議棧三層的設計與實現(xiàn)部分。本文的研究內容主要包括：內核模塊與用戶層的接口設計與實現(xiàn)、在Linux原有協(xié)議?；A上縱向擴展多個中間層、數(shù)據(jù)包和時間聯(lián)合驅動的PCI驅動設計與

2、實現(xiàn)。按照協(xié)議棧的層次結構，本文主要內容如下安排。
　　第一，由于本文研究的課題是一個演示系統(tǒng)，因此需要在用戶層以圖形界面的形式來展現(xiàn)。另外，需要在界面程序上能夠對信道使用，設備狀態(tài)等進行調整。這就要求界面程序能夠和內核的協(xié)議模塊或者驅動模塊進行通信。Linux提供了Netlink機制和ioctl機制，本文經(jīng)過分析和比較采用了Netlink作為基本的通信機制。用QT程序實現(xiàn)界面端，界面程序和一個用戶層的Netlink進程通過Soc

3、ket通信，然后該用戶進程再與內核模塊采用Netlink機制交換信息。這樣設計的原因是保證界面程序響應的及時性。
　　第二，本文討論在混合式網(wǎng)絡環(huán)境下的協(xié)議棧設計與實現(xiàn)。混合式網(wǎng)絡的協(xié)議棧特點就是：網(wǎng)關節(jié)點同時有兩種MAC協(xié)議運行，還需要MAC層之上有一個MAC匯聚子層對認知信息，鄰居信息等進行協(xié)調。Linux本身的協(xié)議棧包括：應用層、Socket層、TCP/IP層、驅動層。課題中要求對現(xiàn)有的Linux協(xié)議棧進行擴展，在IP層之下

4、增加MAC匯聚子層、分布式/集中式MAC層。本文針對這種需求采用虛擬網(wǎng)絡接口技術，實現(xiàn)對Linux協(xié)議棧的中間層擴展。
　　第三，課題中采用三個物理設備同時工作在不同的頻段來進行數(shù)據(jù)傳輸，以達到較高的傳輸速率。這要求PCI驅動能夠同時管理多個物理層，并對上層提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡接口。并且由于三個設備滿負荷運行時會產生過多中斷的原因，PCI驅動還必須是時間和數(shù)據(jù)包聯(lián)合驅動的,這也是本文面臨的重要的挑戰(zhàn)。
　　最后，本文對現(xiàn)場的部分測