一種基于GPRS/CDMA 1X的無線路由器

表1  無線路由器支持的網絡協(xié)議

　　應用軟件
　　無線路由器的網絡接口包括有線以太網接口和無線撥號上網接口，無線路由器的作用就是在這兩個接口之間轉發(fā)數(shù)據，提供靜態(tài)路由功能。TCP/IP網絡協(xié)議的實現(xiàn)代碼已經內嵌在mClinux操作系統(tǒng)中，在內核中設置“IP轉發(fā)”和“IP偽裝”就能實現(xiàn)靜態(tài)路由功能。應用軟件設計主要包括兩個網絡應用程序：PPP應用程序和iptables應用程序。

　　PPP應用程序
　　PPP應用程序用來通過無線通信模塊撥號登錄GPRS/CDMA 1X移動網絡，登錄過程遵循PPP點到點通信協(xié)議。mClinux操作系統(tǒng)代碼中包含有一個實現(xiàn)PPP協(xié)議的程序pppd，但是需要根據GPRS/CDMA 1X移動網絡通信的要求，修改pppd源代碼中的部分配置參數(shù)，如撥號號碼、登錄用戶名、登錄密碼，就能夠得到需要的PPP應用程序，實現(xiàn)撥號登錄移動網絡。

　　iptables應用程序
　　iptables軟件包支持數(shù)據處理包偽裝和過濾功能，這種功能被稱為網絡過濾器(netfilter)。在無線路由器中我們使用了"IP轉發(fā)"和"IP偽裝"功能。

　　“IP轉發(fā)”功能 ：
  　　 # echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ipforward
　　
　　“IP偽裝”功能：
   　　# iptables  -t  nat  -A  POSTROUTING  -o  ppp0  -j  MASQUERADE

　　 “IP偽裝”的工作原理是：當路由器撥號上網后，它擁有的兩個網絡接口，它倆分別擁有兩個IP地址：
　　a.撥號網絡接口ppp0是一個動態(tài)的合法公網IP地址，假定為a.b.c.d；
　　b.以太網口接口eth0是一個固定的私網的IP地址，假定為192.168.1.1

　　假如以太網口連接的是一個局域網192.168.1.x，通常這個局域網內的設備是不能訪問到公網IP的。局域網終端設備(假定它的ip地址為192.168.1.22)將無線路由器以太網口的IP地址192.168.1.1設定為默認網關，當無線路由器收到局域網設備訪問公網的請求數(shù)據包時，通過上面的"IP轉發(fā)"命令對其進行轉發(fā)，再通過的"IP偽裝"命令對其進行改寫，將數(shù)據包的源地址192.168.1.22替換為自己的合法IP地址a.b.c.d，將源端口號port1換成一個新的端口號port2，并且對該過程進行記錄。

　　當無線路由器收到Internet主機的響應包時，如果目的端口號正是先前改動后的端口號port2，則再對該包進行反向改寫，將響應包的目的IP(a.b.c.d)及目的端口號(port2)替換為原來記錄的局域網設備的IP地址192.168.1.22和端口號port1，然后再發(fā)送給局域網設備。

　　將私網地址轉化為公網地址，是由存儲在基于iptable的無線路由器上的數(shù)據庫完成的。無線路由器的iptable軟件維護這個數(shù)據庫，因此它知道如何進行“逆轉換”，所以從公網返回的數(shù)據就能正確的送到源訪問設備。

　　終端設備接入無線網絡方式
　　無線路由器對終端設備提供兩個接口，分別是以太接口和無線ppp接口。無線路由器中的路由軟件將來自以太口的有線網絡設備的數(shù)據自動轉發(fā)到GPRS/CDMA網絡，或者接收來自GPRS/CDMA網絡的數(shù)據并轉發(fā)給以太口的有線網絡設備。這種由無線路由器的自動轉發(fā)能力提供了以下三種功能：

　　·網絡終端設備的數(shù)據轉發(fā)
　　網絡終端設備只要通過以太網口連接到無線路由器，并將默認網關設置成無線路由器的IP地址，就可以接入到GPRS/CDMA網絡。終端設備本身的通信軟件無需作任何的改變。

　　·網絡終端設備的即插即用
　　無線路由器內置DHCP服務器。終端設備只要設置成自動獲取IP地址，通過以太口連接到無線路由器，就可以通過DHCP協(xié)議自動獲取動態(tài)的IP地址、網關地址、子網掩碼、DNS等網絡參數(shù)，然后可以接入到GPRS/CDMA網絡。終端設備本身的通信軟件無需作任何的改變，真正做到了即插即用。

　　·移動網絡自適應
　　無線路由器內置軟件能自動識別路由器硬件配置的無線通信模塊類型，然后采用不同的撥號參數(shù)，登錄GPRS或者CDMA 1X移動網絡。

圖3   無線路由器的設備外形圖

結語

　　有線網絡終端設備可以利用已有的GPRS/CDMA 1X網絡，無需鋪設網線便可通過無線路由器完成網絡無線接入。CDMA 1X無線路由器設備可在高速公路監(jiān)控、防汛指揮、山區(qū)防火、地質災害等場合作為應急通信手段。在偏遠地區(qū)，島嶼、汽車、三峽游輪、火車等架設通信線路困難或架線不經濟的地方，使用GPRS/CDMA 1X無線路由器接入互聯(lián)網或者專用VPDN是一種迅速、廉價的解決方法。本設備已經應用在太湖流域管理局的太湖水文數(shù)據監(jiān)控系統(tǒng)中。

　　總之，在GPRS/CDMA 1X蜂窩網覆蓋的范圍內，無線路由器設備能快速經濟地提供無線網絡通信業(yè)務。本文所提供方法實現(xiàn)的無線路由器設備通用性強，能夠高效率地運行。

參考文獻：

1. James Stanger,Patrick T.Lane著，鐘日紅等譯，Linux黑客防范開放源代碼安全指南，機械電子工業(yè)出版社，2002年
2. Samsung Electronics，S3C4510B USER Manual
3. ARM Architecture  Reference  Manual，Second  Edition，David Seal
4. 李駒光編著，ARM應用系統(tǒng)開發(fā)詳解(第二版)，清華大學出版社，2004年12月