智能无线网络通信优化设备

摘要

本发明公开了智能无线网络通信优化设备，包括：干扰检测模块——用于通过处理器根据由无线访问接入点模块所接收的各个频段的能量值大小以判断无线访问接入点模块受到WLAN无线信号干扰的程度值、自适应功率优化模块——用于通过处理器根据无线访问接入点模块所受到WLAN网内无线信号干扰的程度值、负载均衡程度和/或数据速率将无线访问接入点模块功率调整到旨在使WLAN网内无线信号不足以干扰无线访问接入点模块通过无线电收发数据的量值及自适应频率优化模块——用于通过处理器根据无线访问接入点模块所受到WLAN网内无线信号干扰的程度值将无线访问接入点模块频率调整到旨在使WLAN网内无线信号不足以干扰无线访问接入点模块通过无线电收发数据的量值。本发明在频谱资源一定的情况下，提高网络覆盖率、增加网络容量，减少干扰。

权利要求

1.一种智能无线网络通信优化设备，包括处理器(9)、用于给处理器(9)提供计时脉冲信号的时钟模块(2)、用于至少使处理器(9)重新加电复位而重新工作的复位电路(3)、用于仅在加电工作时暂存经处理器(9)处理过的数据的同步动态随机存储器(4)、用于存储程序代码且/或经处理器(9)处理过的数据的FLASH存储器(5)、用于通过WLAN收发数据的无线访问接入点模块(10)、用于使网络节点彼此无冲突通信的交换式集线器(11)、用于采用载波监听多路访问协议通过计算机网络收发数据的以太网控制器(12)及DC电源模块(1)；DC电源模块(1)用于将交流电转换为直流电并供电给处理器(9)、时钟模块(2)、复位电路(3)、同步动态随机存储器(4)、FLASH存储器(5)、无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)和以太网控制器(12)；处理器(9)用于处理旨在使无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)和以太网控制器(12)运行的程序代码并处理由无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)和/或以太网控制器(12)已接收的数据或处理由无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)和/或以太网控制器(12)待发送的数据，时钟模块(2)、复位电路(3)、同步动态随机存储器(4)、FLASH存储器(5)、无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)、以太网控制器(12)分别与处理器(9)相互通信；其特征在于还包括：干扰检测模块(8)一用于通过处理器(9)根据由无线访问接入点模块(10)所接收的各个频段的能量值大小以判断无线访问接入点模块(10)受到WLAN无线信号干扰的程度值、自适应功率优化模块(7)一用于通过处理器(9)根据无线访问接入点模块(10)所受到WLAN网内无线信号干扰的程度值、负载均衡程度和/或数据速率将无线访问接入点模块(10)功率调整到旨在使WLAN网内无线信号不足以干扰无线访问接入点模块(10)通过无线电收发数据的量值及自适应频率优化模块(6)一用于通过处理器(9)根据无线访问接入点模块(10)所受到WLAN网内无线信号干扰的程度值将无线访问接入点模块(10)频率调整到旨在使WLAN网内无线信号不足以干扰无线访问接入点模块(10)通过无线电收发数据的量值；DC电源模块(1)还用于将交流电转换为直流电并供电给干扰检测模块(8)、自适应功率优化模块(7)和自适应频率优化模块(6)；处理器(9)还用于处理旨在使干扰检测模块(8)、自适应功率优化模块(7)和自适应频率优化模块(6)运行的程序代码并处理由干扰检测模块(8)、自适应功率优化模块(7)和/或自适应频率优化模块(6)已产生的数据，干扰检测模块(8)、自适应功率优化模块(7)和自适应频率优化模块(6)分别与处理器(9)相互通信。

说明书

智能无线网络通信优化设备

技术领域

[0001] 本发明涉及通信装置，特别是智能无线网络通信优化设备。

背景技术

[0002] 目前的无线AP主要采用WEB界面设置而调整规避干扰的手段，以手动平台检测为主，再根据平台软件的检测干扰的情况，进行每个无线AP的手动设置调整。无线AP设备主要以普通的WEB版无线AP为主，每次设置更改需要手动调整，再根据网络情况进行其它相关的设置。虽然能使部分干扰得到优化，但不能进行有效实时干扰优化，需要平台对各个无线AP进行综合考虑，对每个无线AP进行调整，以才能达到整个网络的优化目的，而实现具有自行恢复和自行优化网络的智能无线AP及其优化系统仍未出现。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种智能无线网络通信优化设备，在频谱资源一定的情况下，能提高网络覆盖率、增加网络容量，减少干扰。

[0004] 本发明的目的是这样实现的：一种智能无线网络通信优化设备，包括处理器、用于给处理器提供计时脉冲信号的时钟模块、用于至少使处理器重新加电复位而重新工作的复位电路、用于仅在加电工作时暂存经处理器处理过的数据的同步动态随机存储器、用于存储程序代码且/或经处理器处理过的数据的FLASH存储器、用于通过WLAN收发数据的无线访问接入点模块、用于使网络节点彼此无冲突通信的交换式集线器、用于采用载波监听多路访问协议通过计算机网络收发数据的以太网控制器及DC电源模块；DC电源模块用于将交流电转换为直流电并供电给处理器、时钟模块、复位电路、同步动态随机存储器、FLASH存储器、无线访问接入点模块、交换式集线器和以太网控制器；处理器用于处理旨在使无线访问接入点模块、交换式集线器和以太网控制器运行的程序代码并处理由无线访问接入点模块、交换式集线器和/或以太网控制器已接收的数据或处理由无线访问接入点模块、交换式集线器和/或以太网控制器待发送的数据，时钟模块、复位电路、同步动态随机存储器、FLASH存储器、无线访问接入点模块、交换式集线器、以太网控制器分别与处理器相互通信；还包括：干扰检测模块—用于通过处理器根据由无线访问接入点模块所接收的各个频段的能量值大小以判断无线访问接入点模块受到WLAN无线信号干扰的程度值、自适应功率优化模块—用于通过处理器根据无线访问接入点模块所受到WLAN网内无线信号干扰的程度值、负载均衡程度和/或数据速率将无线访问接入点模块功率调整到旨在使WLAN网内无线信号不足以干扰无线访问接入点模块通过无线电收发数据的量值及自适应频率优化模块—用于通过处理器根据无线访问接入点模块所受到WLAN网内无线信号干扰的程度值将无线访问接入点模块频率调整到旨在使WLAN网内无线信号不足以干扰无线访问接入点模块通过无线电收发数据的量值；DC电源模块还用于将交流电转换为直流电并供电给干扰检测模块、自适应功率优化模块和自适应频率优化模块；处理器还用于处理旨在使干扰检测模块、自适应功率优化模块和自适应频率优化模块运行的程序代码并处理由干扰检测模块、自适应功率优化模块和/或自适应频率优化模块已产生的数据，干扰检测模块、自适应功率优化模块和自适应频率优化模块分别与处理器相互通信。

[0005] 本发明具有的干扰检测模块、自适应功率优化模块和自适应频率优化模块其各自的工作原理为：

[0006] 干扰检测模块

[0007] 干扰检测模块是自适应功率优化和自适应频率优化的基础，它通过AP周期性测量各个频段上的能量来获得干扰输出值，记第i个频率上的第n个周期的测量值为qi(n)，通过一个一阶递归滤波器得到干扰测量模块的输出值Qi(n)为

[0008] Qi(n)=c*qi(n)+(1-c)Qi(n)

[0009] 根据干扰检测模块的输出值Qi(n)，判断是否有干扰，以此来决定是否启用自适应功率调整和自适应频率调整。

[0010] 该软件模块主要进行干扰的检测分析，确定干扰引起的因素，从而达到有效的调节。

[0011] 自适应功率模块

[0012] 在无线AP的发射功率方面，自适应功率模块主要结合干扰检测结果、负载平衡和数据传输速率三个方面而设定的。自适应功率模块的工作流程如下图所示：

[0013] 智能AP(无线访问接入点模块)开机后，会进行干扰检测，如果是功率因素引起的干扰，会进行负载均衡分析，同时也会从干扰检测的分析综合考虑，进行数据速率和功率的调整，调整后还会进行二次干扰检测，直到确认干扰情况已经解决或者已经得到改善。

[0014] 通过自适应功率优化，可以很好的解决因终端竞争而产生的信道容量下降问题和功耗节省问题，并对WLAN内信号干扰问题得到有效消减和抑制。

[0015] 自适应频率模块

[0016] 自适应频率优化模块是根据独立干扰最小准则而设计的。所谓独立干扰最小准则就是使每个AP的当前工作频率是受到干扰最小的频率。我们采用分布式、多步优化的结构来实现独立干扰最小准则算法在自适应频率优化模块中的应用。所谓分布式调整就是每个AP独立采用自适应频率模块进行优化。但由于AP的调整可能是同时的，就很有可能两个或者多个临近的AP同时进行调整，相互影响，从而产生振荡，称为兵乓现象。为解决兵乓现象我们经过验证选择了一种等待窗口的算法，此算法可以使AP在短时间内趋于收敛状态。基于独立干扰准则的分布式频率优化方案的工作步骤如下：

[0017] a)干扰检测结果是由干扰检测模块提供的，这是自适应频率优化的基础。智能AP开机后干扰检测的分析如果属于频率干扰，会先进行调整判决，根据调整判决的结果，进行等待时间的判断，等待时间结果将返回干扰检测，进行二次调整校对，最终将准确的频率调整的结果发送给频率调整模块。

[0018] b)调整判决模块：先输入干扰的测量值，根据当前频率的干扰值和影响最小的干扰值的差，与设定的判决干扰的门限值进行比较，判断干扰情况。

[0019] c)随机等待模块：根据调整判决，判断计数是否有效；有效则进行目标频段和存储值的比较，无效则转入等待窗口；计数器t减一；判断此时计数器是否为0，如果为0，则将调整频率的结果发给频率调整的模块，如果不为0，则进入等待程序，等待下一次干扰测量值的输入。

[0020] d)频率调整模块：频率调整模块接收到随机等待模块的调整标识和目标频段后，马上进行工作频率的调整。

[0021] 经过自适应调频的优化后，本发明会被调整到干扰最小的频段工作，从而智能的达到了躲避干扰的功能。

[0022] 本发明通过分析现有WALN网络优化技术的基础上，深入研究智能网络优化的技术准则，实现方案和相应的算法。对实际应用中的WLAN设备AP进行具体设计，能自动干扰检测、自适应频率优化，自适应功率控制等工作参数优化技术，使得WLAN的网络性能得到优化。

[0023] 本发明针对移动互联网的WLAN网络特点及相关新技术，综合无线AP的功率、频率和信道，研究移动互联网的WLAN网络各种优化理论及方法，以解决WLAN干扰检测、网络覆盖、频率、功率和容量优化等问题；对WAP上网、流媒体、下载、IM等数据业务质量进行统计和评估；但本发明有很好的应用前景和实际需求，并且仅城市无线网络中就有很好的和很广阔的市场前景，该系统实现对原有设备性能进行了大步的提升。因此，本发明能对无线AP本身进行干扰检测，兼顾有无线AP联网自动调整并能够在系统网络管理平台上能进行监控的功能。本发明在频谱资源一定的情况下，提高网络覆盖率、增加网络容量，减少干扰。

附图说明

[0024] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。

[0025] 图1为本发明的结构连接示意图。

具体实施方式

[0026] 一种智能无线网络通信优化设备，如图1所示，包括处理器(9)、用于给处理器(9)提供计时脉冲信号的时钟模块(2)、用于至少使处理器(9)重新加电复位而重新工作的复位电路(3)、用于仅在加电工作时暂存经处理器(9)处理过的数据的同步动态随机存储器(4)、用于存储程序代码且/或经处理器(9)处理过的数据的FLASH存储器(5)、用于通过WLAN收发数据的无线访问接入点模块(10)、用于使网络节点彼此无冲突通信的交换式集线器(11)、用于采用载波监听多路访问协议通过计算机网络收发数据的以太网控制器(12)及DC电源模块(1)；DC电源模块(1)用于将交流电转换为直流电并供电给处理器(9)、时钟模块(2)、复位电路(3)、同步动态随机存储器(4)、FLASH存储器(5)、无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)和以太网控制器(12)；处理器(9)用于处理旨在使无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)和以太网控制器(12)运行的程序代码并处理由无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)和/或以太网控制器(12)已接收的数据或处理由无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)和/或以太网控制器(12)待发送的数据，时钟模块(2)、复位电路(3)、同步动态随机存储器(4)、FLASH存储器(5)、无线访问接入点模块(10)、交换式集线器(11)、以太网控制器(12)分别与处理器(9)相互通信；其特征在于还包括：干扰检测模块(8)—用于通过处理器(9)根据由无线访问接入点模块(10)所接收的各个频段的能量值大小以判断无线访问接入点模块(10)受到WLAN无线信号干扰的程度值、自适应功率优化模块(7)—用于通过处理器(9)根据无线访问接入点模块(10)所受到WLAN网内无线信号干扰的程度值、负载均衡程度和/或数据速率将无线访问接入点模块(10)功率调整到旨在使WLAN网内无线信号不足以干扰无线访问接入点模块(10)通过无线电收发数据的量值及自适应频率优化模块(6)—用于通过处理器(9)根据无线访问接入点模块(10)所受到WLAN网内无线信号干扰的程度值将无线访问接入点模块(10)频率调整到旨在使WLAN网内无线信号不足以干扰无线访问接入点模块(10)通过无线电收发数据的量值；DC电源模块(1)还用于将交流电转换为直流电并供电给干扰检测模块(8)、自适应功率优化模块(7)和自适应频率优化模块(6)；处理器(9)还用于处理旨在使干扰检测模块(8)、自适应功率优化模块(7)和自适应频率优化模块(6)运行的程序代码并处理由干扰检测模块(8)、自适应功率优化模块(7)和/或自适应频率优化模块(6)已产生的数据，干扰检测模块(8)、自适应功率优化模块(7)和自适应频率优化模块(6)分别与处理器(9)相互通信。

[0027] 总体技术路线

[0028] 本发明主要由底层硬件和系统软件两部分组成，系统采用嵌入式系统。通过综合无线AP的功率、频率和信道，研究移动互联网的WLAN网络各种优化理论及方法，从硬件和软件系统两方面解决WLAN干扰检测、网络覆盖、频率、功率和容量优化等问题；对WAP上网、流媒体、下载、IM等数据业务质量进行统计和评估；实现具有自行恢复和自行优化网络的本发明可用来解决WLAN干扰检测、网络覆盖、频率、功率和容量优化等问题。本发明关键在于包含了干扰检测模块、自适应功率优化模块和自适应频率优化模块。

[0029] 1.1处理器ARM920T(S3C2410)

[0030] 根据本发明的特性和应用需求，所选用的硬件平台的设计如图一所示。主芯片采用基于ARM920T核的s3c2410芯片，该芯片主频达到主频200M，其具备的主要功能和特性描述如下：1.8V内核电压、3.3V内存电压、3.3V的处理器IO电压，处理器拥有16KBI-Cache，16KBD-Cache，和MMU外部SDRAM控制器。并且，集成LCD控制器可以支持
4KcolorSTNand64KcolorTFT，1个通道的专用DMA用于显存刷新，有外部请求引脚的4通道DMA，3通道的UART，支持IrDA1.016-byteFIFO，1个通道的SPI，1个多主IIC总线控制器，一个IIS总线控制器；采用16/32位RISC体系结构，使用ARM920TCPU核的强大指令集；支持等待信号用以扩展总线周期；支持SDRAM掉电模式下的自刷新，支持不同类型的ROM用于启动(支持NOR/NANDFlash、EEPROM等)。

[0031] 1.2干扰检测模块

[0032] 干扰检测模块主要采用RRM，配备相应的外围电路的模块。RRM是WLAN网络的频谱资源管理模块，负责空口噪声、网络外的WLAN干扰、空口利用率，以及AP和Client的流量交互等信息的监控和分析，并根据这些信息动态调整AP的信道，选择最佳信道进行传输。信道调整必须进行整网考虑，并需要考虑对Client的影响最小。另一方面，RRM能够监控本网络中各个AP的邻居信息、Client的RF信息等，并根据这些信息动态调整每个AP的发送功率。当发现覆盖黑洞时，将加大发射功率；当发现同信道的邻居AP的信号强度高于一定程度时，将降低发送功率，从而降低相互干扰。

[0033] 1.3自适应功率优化模块

[0034] 自适应功率优化模块主控制芯片采用TI公司的TMS320LF2407A，这款芯片是美国TI公司推出的新型高性能16位定点数字信号处理，它专门为数字控制设计，集DSP的高速信号处理能力及适用于控制的优化外围电路于一体，在数字控制系统中得以广泛应用。本模块采用TI公司的DSP芯片作为核心，粗略的讲，自适应功率优化模块内部由三部分组成：DSP处理器、片内存储器和片内外设。这三部分主要组成模拟信号采集电路，自适应算法电路，数模转换电路。

[0035] 整个模块所构成的电路主要为自适应功率优化的算法，数据处理提供硬件的保障。

[0036] 1.4自适应频率优化模块

[0037] 该模块采用DSP作为主要的信息处理平台及系统运作控制器，DSP软件存储于FLASH中(包括协议控制模块、信息处理模块和通信处理模块等)，通过DSP启动相应的硬件电路及调用不同的软件模块来实现系统功能。

[0038] 选用Blackfin533作为主要的数字处理器件。Blackfin系列DSP是美国模拟器件公司(简称ADI)基于微信号体系结构的DSP，是专为满足嵌入式音频、视频和通信应用的计算要求和功耗约束条件而设计的16到32位嵌入式处理器。它将一个32位RISC型指令集和双16位乘法累加(MAC)信号处理功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在一起，能够同时满足信号处理和控制处理应用的需求，从而极大地简化了硬件和软件设计。其处理速度快(ADSP-BF533处理速度可达750MHz)、功耗低的特点更适合本发明应用。

[0039] 同时，Blackfin处理器基于一种选通时钟内核设计，可按照逐条指令选择切断功能单元的电源。通过内部的动态电源管理模块对工作频率和电压进行独立控制，以满足正在执行的算法性能要求。这些转换可以在一个RTOS(实时操作系统)或用户固定的控制之下连续出现。大多数Blackfin处理器都提供了片上内核稳压电路，并可在低至0.8V的电压条件下工作，因而特别适合于需要低功耗的设备应用。

[0040] 1.5FLASH存储器

[0041] Flash是存储芯片的一种，通过特定的程序可以修改里面的数据。

[0042] Flash存储器又称闪存，它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据(NVRAM的优势)，U盘和MP3里用的就是这种存储器。在过去的20年里，嵌入式系统一直使用ROM(EPROM)作为它们的存储设备，然而近年来Flash全面代替了ROM(EPROM)在嵌入式系统中的地位，用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用(U盘)。

[0043] ARM920T核的s3c2410芯片使用8/16/32位的外部总线，可支持ROM、SRAM、闪存、DRAM。FLASH存储芯片使用EON公司的闪存EN29-F040-70J存储数据。该芯片在PCB上使用插座安装，而不是直接焊接到PCB上，是方便生产过程中将程序数据先写入芯片，再将芯片装入插座中。该芯片需重写数据或出现问题，更换起来也容易。

[0044] 1.6同步动态随机存储器(SDRAM)

[0045] SDRAM全称为Synchronous Dynamic Random Access Memory，即同步动态随机存储器。尽管它也是动态存储器，信息也是存放在电容上的，也常要定时刷新，甚至它也有行选通RAS、列选通信号CAS，地址信号线也是复用的，但它在内部结构及使用上又与标准DRAM有很大不同。引起不同的基本出发点就是希望SDRAM的速度更快一些，满足PC机对内存速度的要求。

[0046] 本发明具有的SDRAM使用了ESMT公司的M12L16161C---512K字节、16位、2Banks同步SDRAM。该SDRAM采用3.3V供电，自动自主刷新，刷新周期为32毫秒，接口为LVTTL电平，采用CMOS工艺制程，50TSOP封装。细心观察可见该SDRAM上有“—6T”字样，表示其最高工作频率可达166MHz。

[0047] 1.7Reset复位电路

[0048] Reset复位电路是由一个十分简单的RC电路、按钮开关来产生。当系统上电或人为按下复位开关，会产生一个低电平脉冲，该脉冲经过数字门电路整形后使CPU复位，进行初始化。

[0049] RC电路采用逻辑门HC132，HC132是一CMOS逻辑门电路，工作电压2—6V，在智能AP电路中，利用门电路的输入高电平有电压最小值、输入低电平有电压最大值的特点和门电路的整形作用，与周边二极管和电容、电阻组成上电脉冲产生电路，产生系统复位脉冲信号。

[0050] 1.8时钟模块

[0051] 时钟模块采用DS1302芯片，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM。通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路，提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数，可自动调整时钟操作。DS1302与单片机之间，能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线1RES复位，2I/O数据线，3SCLK串行时钟时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。

[0052] DS1302是由DS1202改进而来，增加了以下的特性，双电源管脚用于主电源和备份电源供应Vccl，为可编程涓流充电电源附加七个字节存储器，它广泛应用于电话传真便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等。8位暂存数据存储RAM，串行I/O口方式使得管脚数量最少，宽范围工作电压2.0-5.5V，工作电流2.0V时，小于300nA。读/写时钟或RAM数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式，8脚DIP封装或可选的8脚SOIC封装。根据表面装配，简单3线接口，与TTL兼容Vcc=5V，可选工业级温度范围-40—+85度。

[0053] 1.9DC电源模块

[0054] 本发明采用外置电源适配器连接市电供电。该电源适配器内部采用开关电源，具有AC电压适应范围宽、重量轻、输出电压稳定、效率高等特点。它适用于世界各地区，可以在市电电压95V到240V范围正常工作，提供5V直流稳定输出。

[0055] 5V直流经路由器背板电源插座输入，经过电感滤波，分两路给整个电路供电。一路直接供给工作电压为5V的电路，另一路通过集成电路PJ1084进行电压变换，得到部分电路工作所需要的3.3V电压。

[0056] PJ1084是一种低压差的线性电压调整集成电路。其主要参数如下：电压输入：最大12V，输出电流：最大5A，输出电压：通过外部电路可调，固定2.5V或3.3V，输入输出电压差：
最大1.3V，稳压精度：1％。

[0057] 1.10AP模块(无线访问接入点模块)

[0058] 本发明采用LHA350NT1B AP模块，LHA350NT1B WLAN AP模块是整合了1个WAN/LAN口，一个USB2.0OTG接口，以及最高速率可达150Mbps的WiFi高速无线访问节点的产品，它支持SPI的NAT防火墙，智能的流量控制技术以及基于WEB的用户友好管理界面。该模块的一个重要特色是内建的无线AP支持下一代无线标准IEEE802.11n标准，同时向下与802.11b/g标准兼容。同时设备支持3G网络接入，兼容多种主流型号3G上网卡，包括中国移动TD-CDMA、中国联通WCDMA、中国电信EVDO三大运营商，实现无线广域网和无线广域网的无缝对接。

[0059] 支持64/128位WEP数据加密及WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK安全机制，同时配合内置防火墙特性，保障无线网络不被攻击或盗用。

[0060] 提供AP、Ethernet-WiFi、Bridge、Repeater、AP Client等多种实用工作模式。无论是点对点无线传输，还是无线覆盖，都可以轻松应对，组网更加自由，可根据实际需求选择不同的工作模式。

[0061] 1.11交换式集线器(10/100M端口交换控制器)

[0062] 本方案10/100M端口交换控制器选用瑞昱RTL8316的芯片，内建4-Mb DRAM及整合8K MAC，地址记忆区与128个地址CAM，是全球第一颗内建动态内存、且尺寸最小(128-pin PQFP)的16端口交换器控制芯片。该颗芯片支持虚拟局域网络(Port-based VLAN)、端口干线(Trunking)与数据，封包优先等级处理服务(QoS)等功能，不仅提供DIP与dumb交换式集线器最先进的功能特色，更给smart交换式集线器带来最佳的解决方案。RTL8316的每一埠皆可支持10/100M速率传输，透过MDIO接口提供速度、半/全双工、流量控制自动协商功能(Auto Negotiation)，而且其中两端口亦可支持光纤传输应用。RTL8316符合IEEE802.3x并透过强制碰撞(Back Pressure)来达到全双工与半双工流量控制。瑞昱的8埠10/100M高速以太网络收发器RTL8208是RTL8316最佳的功能配套芯片，提供最具成本效益与竞争力的的实体层与收发器二合一的解决方案。RTL8208的每一埠皆可支持10M或100M的以太网络传输，亦可支持100M光纤传输。该颗新芯片采128脚PQFP包装，强调最先进的功能特色，包括自动交叉(Auto-MDI/MDIX)功能，简化网络装设、除错与维护过程并降低其成本。

[0063] 1.12以太网控制器(以太网控制电路)

[0064] 以太网控制电路通过系统总线连接微控制器，通过RJ45和双绞线连接广域网(WAN)，该部分电路还提供RS-232串口连接广域网，电路的核心是以太网控制芯片RTL8019AS和异步通信控制芯片TG16C550CJ。

[0065] RTL8019AS中集成了16K字节的SRAM和全双工以太网控制电路，兼容Ethernet II和IEEE802.3、10BASE-T等协议，支持全双工和即插即用功能。还有一个重要特点是通过连接EEPROM可在线编程，在工厂生产PCBA组装时，先将空白内容的EEPROM装到PCB上，在出厂前将工厂设置数据写入其中，方便了生产。

[0066] 本发明还提供了RS-232接口，以方便在ADSL断线时连接56K Modem或ISDN TA上广域网。RS232串口的通信主要通过异步通信芯片TG16C550CJ和232接口芯片HIN208CB来完成。

[0067] TG16C550CJ工作于交替模式(先进先出)，将接收的CPU数据进行并行—串行转换后通过232电平转换发送至串口MODEM；或将从串口接收的数据进行串行—并行转换，发送给CPU进行处理。其内置一个可编程的波特率发生器，根据外接晶体振荡频率(EA2204中使用的是7.372M)进行分频得到所需的各种串行通信速率。

[0068] HIN208CN的作用是RS232接口电平转换。因TG16C550CJ异步通信芯片工作电压为5V，为了提供RS232接口，必须将信号进行电平转换到12V左右。HIN208CN内含电压变换电路，通过外接4个0.1微法的电容，可将电压由单5V变换到双10V，满足RS232串口通信的要求。

[0069] 本发明核心控制的软件程序主要负责对频率、功率等的控制调整，从而规避干扰因素，解决外围干扰。本发明在正常状态，核心控制通过相应的命令，对整个智能AP进行调节。

[0070] Host-besed AP

[0071] 简单说，Host-besed AP就是基于Linux下软AP功能，即Hostapd。

[0072] Hostapd能够使得无线网卡切换为master模式，模拟AP(通常可以认为是路由器)功能，也就是我们说的软AP(Soft AP)。

[0073] Hostapd的功能就是作为AP的认证服务器，负责控制管理stations(通常可以认为带无线网卡的PC)的接入和认证。

[0074] 通过Hostapd可以将无线网卡切换为AP/Master模式，通过修改配置文件，可以建立一个开放式的(不加密)的，WEP，WPA或WPA2的无线网络。并且通过修改配置文件可以设置无线网卡的各种参数，包括频率，信号，beacon包时间间隔，是否发送beacon包，如果响应探针请求等等。还可以设置mac地址过滤条件等。

[0075] Hostapd是一个访问点以及认证服务器的运行于用户空间的守护程序。它实现了IEEE802.11接入带你(Access Point)的管理功能，是IEEE802.1X/WPA/WPA2/EAP的认证器，是RADIUS client，EAP server，and RADIUS认证服务器。当前版本的hostapd支持linux上Host AP，madwifi和基于mac80211协议栈的驱动程序，以及FreeBSD上net80211协议栈的驱动程序。

[0076] Hostapd是一个后台守护进程，作为后台组件来控制和管理认证功能。Hostapd支持多个前台程序。hostapd_cli，就是一个跟hostapd一起的命令行前台程序。

[0077] Lunix内核

[0078] Linux是最受欢迎的自由电脑操作系统内核。它是一个用C语言写成，符合POSIX标准的类Unix操作系统。

[0079] Linux内核实现了很多重要的体系结构属性。在或高或低的层次上，内核被划分为多个子系统。Linux也可以看作是一个整体，因为它会将所有这些基本服务都集成到内核中。这与微内核的体系结构不同，后者会提供一些基本的服务，例如通信、I/O、内存和进程管理，更具体的服务都是插入到微内核层中的。

[0080] 随着时间的流逝，Linux内核在内存和CPU使用方面具有较高的效率，并且非常稳定。但是对于Linux来说，最为有趣的是在这种大小和复杂性的前提下，依然具有良好的可移植性。Linux编译后可在大量处理器和具有不同体系结构约束和需求的平台上运行。一个例子是Linux可以在一个具有内存管理单元(MMU)的处理器上运行，也可以在那些不提供MMU的处理器上运行。Linux内核的uClinux移植提供了对非MMU的支持。

[0081] 发明系统调用接口：SCI层提供了某些机制执行从用户空间到内核的函数调用。正如前面讨论的一样，这个接口依赖于体系结构，甚至在相同的处理器家族内也是如此。SCI实际上是一个非常有用的函数调用多路复用和多路分解服务。在./linux/kernel中您可以找到SCI的实现，并在./linux/arch中找到依赖于体系结构的部分。

[0082] 发明进程管理：进程管理的重点是进程的执行。在内核中，这些进程称为线程，代表了单独的处理器虚拟化(线程代码、数据、堆栈和CPU寄存器)。在用户空间，通常使用进程这个术语，不过Linux实现并没有区分这两个概念(进程和线程)。内核通过SCI提供了一个应用程序编程接口(API)来创建一个新进程(fork、exec或Portable Operating System Interface[POSIX]函数)，停止进程(kill、exit)，并在它们之间进行通信和同步(signal或者POSIX机制)。

[0083] 发明进程管理还包括处理活动进程之间共享CPU的需求。内核实现了一种新型的调度算法，不管有多少个线程在竞争CPU，这种算法都可以在固定时间内进行操作。这种算法就称为O(1)调度程序，这个名字就表示它调度多个线程所使用的时间和调度一个线程所使用的时间是相同的。O(1)调度程序也可以支持多处理器(称为对称多处理器或SMP)。您可以在./linux/kernel中找到进程管理的源代码，在./linux/arch中可以找到依赖于体系结构的源代码。

[0084] 发明内存管理：内核所管理的另外一个重要资源是内存。为了提高效率，如果由硬管理虚拟内存，内存是按照所谓的内存页方式进行管理的(对于大部分体系结构来说都是4KB)。Linux包括了管理可用内存的方式，以及物理和虚拟映射所使用的硬件机制。

[0085] 不过发明内存管理要管理的可不止4KB缓冲区。Linux提供了对4KB缓冲区的抽象，例如slab分配器。这种内存管理模式使用4KB缓冲区为基数，然后从中分配结构，并跟踪内存页使用情况，比如哪些内存页是满的，哪些页面没有完全使用，哪些页面为空。这样就允许该模式根据系统需要来动态调整内存使用。

[0086] 为了支持多个用户使用内存，有时会出现可用内存被消耗光的情况。由于这个原因，页面可以移出内存并放入磁盘中。这个过程称为交换，因为页面会被从内存交换到硬盘上。内存管理的源代码可以在./linux/mm中找到。

[0087] 虚拟文件系统：虚拟文件系统(VFS)是Linux内核中非常有用的一个方面，因为它为文件系统提供了一个通用的接口抽象。VFS在SCI和内核所支持的文件系统之间提供了一个交换层。VFS在用户和文件系统之间提供了一个交换层

[0088] 在VFS上面，是对诸如open、close、read和write之类的函数的一个通用API抽象。在VFS下面是文件系统抽象，它定义了上层函数的实现方式。它们是给定文件系统(超过50个)的插件。文件系统的源代码可以在./linux/fs中找到。

[0089] 文件系统层之下是缓冲区缓存，它为文件系统层提供了一个通用函数集(与具体文件系统无关)。这个缓存层通过将数据保留一段时间(或者随即预先读取数据以便在需要是就可用)优化了对物理设备的访问。缓冲区缓存之下是设备驱动程序，它实现了特定物理设备的接口。

[0090] Linux内核的一些有用特性

[0091] 如果Linux内核的可移植性和效率还不够好，Linux还提供了其他一些特性，它们无法划分到上面的分类中。

[0092] 作为一个生产操作系统和开源软件，Linux是测试新协议及其增强的良好平台。Linux支持大量网络协议，包括典型的TCP/IP，以及高速网络的扩展(大于1Gigabit Ethernet[GbE]和10GbE)。Linux也可以支持诸如流控制传输协议(SCTP)之类的协议，它提供了很多比TCP更高级的特性(是传输层协议的接替者)。

[0093] Linux还是一个动态内核，支持动态添加或删除软件组件。被称为动态可加载内核模块，它们可以在引导时根据需要(当前特定设备需要这个模块)或在任何时候由用户插入。

[0094] Linux最新的一个增强是可以用作其他操作系统的操作系统(称为系统管理程序)。最近，对内核进行了修改，称为基于内核的虚拟机(KVM)。这个修改为用户空间启用了一个新的接口，它可以允许其他操作系统在启用了KVM的内核之上运行。除了运行Linux的其他实例之外，Microsoft®、Windows®也可以被虚拟化，惟一的限制是底层处理器必须支持新的虚拟化指令。

[0095] 本说明书出现的英文缩写名词术语注解如下：

[0096] 1.AP：AP是(Wireless)Access Point的缩写，即(无线)访问接入点。如果无线网卡可比作有线网络中的以太网卡，那么AP就是传统有线网络中的HUB，也是目前组建小型无线局域网时最常用的设备。AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网(这正是Access Point名称的本义)。

[0097] 2.WLAN：无线局域网络(Wireless Local Area Networks；WLAN)是相当便利的数据传输系统，它利用射频(Radio Frequency；RF)的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。

[0098] 3.I/O接口：I/O接口是一电子电路，其内有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成.它是中央处理器和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁。

[0099] 4.UART电路：为设备提供uart接口，uart接口他是通用异步收发器，可设置成全双工异步通讯方式，或设置成半双工同步模式与其他周边外设通信。这是各类模块(蓝牙，GPRS模块等)于主处理器和核心芯片间通信的首选接口，是可编程接口。

[0100] 5.DMA：DMA(Direct Memory Access，直接内存存取)是所有现代电脑的重要特色，它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依于CPU的大量中断负载。否则，CPU需要从来源把每一片段的资料复制到暂存器，然后把它们再次写回到新的地方。

[0101] 6.Client：客户端

[0102] 7.Host-besed AP：就是基于Linux下软AP功能，即Hostapd。

[0103] 8.SCI：SCI(Serial CommunicationInterface)意为“串行通信接口”，是相对于并行通信的，是串行通信技术的一种总称，最早由Motolora公司提出的。SCI也是Spinal Cord Injury(脊髓损伤)的英文缩写。

[0104] 9.API：API(Application Programming Interface，应用程序编程接口)是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节。

[0105] 10.Linux：Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。

[0106] 11.CAM：CAM(computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。