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关键词:无线网卡PRISM2TMS320VC5402EPM7128AEMAC协议
随着无线网络应用领域的增长,各种无线接入方式不断涌现,基于IEEE802.11无线以太网标准的宽带无线接入系统凭借其高达11~54Mbps的数据传输速率及其建网速度快、运营成本低、投资成本回报快等特点获得用户的青睐。但是无线网卡芯片供应商只向用户提供套片解决方案,这对研究无线局域网MAC层协议的高校和科研单位来说极为不便。通常的作法是:首先开发出自己的MAC层协议软件,然后使用信道仿真器来仿真此MAC层协议。这种作法的缺点是不能在物理信道上实测。本文针对该问题,基于Intersil公司的PRISM2系列无线局域网套片的解决方案,去掉其中的MAC层控制芯片,使用TMS320VC5402和PEM7128AE来完成对套片其它芯片的控制和数据交换,实现自主的MAC层协议无线网卡。
图1
1无线网卡解决方案
Intersil公司的PRISM2系列无线网卡套片及其主要功能如表1所列。
使用该套片,根据Intersil公司提供的无线局域网解决方案,就可以方便地构建IEEE802.11b的无线网卡。
参考Intersil公司的提供的无线局域网解决方案,笔者提出的拥有自主MAC层协议的无线网卡解决方案如图1所示。
在该方案中,去掉了PRISM2系列套片中的MAC层控制芯片HFA3841,用TMS320VC5402和EPM7128AE来实现对PRISM2系列其它芯片的控制和数据交换,构建拥有自主MAC层协议的无线网卡。
图2
2无线网卡的接口分析
根据Intersil公司提供的套片数据手册及其各芯片的接口关系可知,要构建自主MAC层协议的无线网卡,替代芯片组TMS320VC5402和EPM7128AE须有以下接口能力。
①具有足够的通用I/O口,以便与套片的各个控制引脚相连接,对其进行置位或清位操作,从而使无线网卡处于正确的收发状态。
②具有SPI接口,能够对HFA3683、HFA3783和HFA3861中各个寄存器进行初始化。同时需要注意的是,对HFA3861来说应该是16位的数据传输格式,先传数据高位;对HFA3783和HFA3683来说,应该是20位的数据传输格式,先传输数据高位。
③具有连续数据传输的能力,能够与HFA3861进行连续的数据交换。需要注意的是数据接收和发送的时钟都需要由HFA3861来提供。
根据TMS320VC5402的芯片资料可知,TMS320VC5402具有2个支持多种接口标准且能高速双向数据传输的多通常缓冲同步串口(McBsp)。将DMA与McBsp相结合,在不占用CPU资源的情况下,可以构造自动收发的串行数据传输通道。同时EPM7128AE提供了足够的门阵列单元和I/O引脚,可以完成对无线卡控制引脚的置位或清位操作,同时还可以在EPM7128AE里面设计完成802.11b的部分功能(如退避、定时、设置NA位、CRC32校验等)。
由以上分析可知,使用TMS320VC5402和EPM7128AE来替代HFA3841完成对套片的设置、控制和数据交换,以实现拥有自主MAC层协议的无线网卡是可行的。替代芯片组与无线网卡套片的接口关系如图2所示。其中,TMS320VC5402的串口0负责对HFA3861、HFA3783和HFA3683的寄存器进行初始化;串口1负责与HFA3861进行数据交换;EPM7128AE的I/O引脚与套片的控制引脚相连,进行相应的控制操作。
3无线网卡的接口实现
根据上述分析可知,利用TMS320VC5402和EPM7128AE完成对无线网卡的控制主要分以下三个步骤。
①对于无线网卡的各个寄存器的初始化。由于DSP对HFA3861、HFA3783和HFA3683寄存器初始化时的数据传输格式不同,而在本接口设计中又使用了同一个串口,所以在对寄存器进行设置前要将DSP的串口0初始化为正确的工作模式。另外,若寄存器的初始化值错误或寄存器的初始化顺序不对,则初始化工作不能正常进行,各个芯片也不能处于正确的工作状态。由于这里涉及的寄存器过多,在这里就不一一多述,请参考数据手册的说明。
图4
②对于无线网卡的控制引脚设置。套片控制引脚的配置,主要由CPLD内的“控制引脚配置模块”来完成。现对网卡发数据过程作一示例,此时要求各个相关的控制引脚状态如图3所示。当DSP要发送数据时,首先发送一个特殊的配置数据CTRL_SND,在CPLD内完成译码工作,然后启动“发送数据控制引脚配置模块”,由该模块来完成各控制引脚状态的变化,进而完成数据的发送。数据发送完毕,应第一时钟内将各控制引脚置为接收态。
③无线网卡的数据收发。无线网卡的基带数据收发波动如图4所示,它采用的是数据连续传送模式,这就要求DSP的McBsp和DMA结合起来,完成数据的连续传输。为了和通用的无线网卡兼容,需要将串口设置为8位的数据传输模式,先传数据的高位。需要注意的一点是,无论数据收发,都需要由HFA3861来提供时钟,而HFA3861本身并不提供帧同步信号,所以说帧同步需要在CPLD内由HFA3861提供的时钟来产生。但是并不能简单地由8时钟产生一帧同步的方法来产生,否则数据的错位比较严重。正确的作法是充分利用TX_RDY和RX_RDY这两个信号,由它们控制产生合适的帧同步信号。
4无线网卡的操作
至此,按照图5的顺序来操作无线网卡,就可以正确的进行数据收发。
“在中国大陆、亚太以及全球,WLAN的趋势非常明显,它已从网络覆盖的导向逐渐转向网络质量的导向。它的驱动力,从关注WLAN的上网功能,现在已逐步渗透到行业应用领域。”摩托罗拉系统(中国)有限公司无线网络解决方案业务总经理蔡卤硎荆“所有这些应用对WLAN网络质量都提出了更高标准的需求。目前,不仅是芯片厂商、终端厂商还是无线网络厂商,目前大家都会注重如何进行优化。”
一般来说,企业通常在无线网络建设初期就将投入重点放在网络设计与优化上。在后期使用过程中,无线网络的安全性、故障排除能力以及可管理性成为企业的最大需求。
摩托罗拉AirDefense基础设施安全管理及网络优化解决方案主要由远程探测器(传感器)、服务器和中央管理器组成,是一款无线局域网安全、网络排错、网络优化和网络管理工具。每台远程探测器平均可以控制3到5台AP。之后,服务器会把每台探测器收集的信息进行汇总,传送至中央管理器进行统一管理和检测。
与此同时,AirDefense可对无线网络进行全时段监测,网管员可以借此实时了解当前无线网络覆盖情况以及网络变更和干扰源影响相关情况,获得管理无线网络所需的可见性,进而在用户受到影响之前确定并解决问题。
摩托罗拉系统在部署AirDefense解决方案时,将结合不同需求和环境,为用户量身定制最合适的解决方案。例如,拥有整栋办公设施的物流企业,就对合规性的要求较低,但由于其不支持WPA等较高级别的认证方式,所以在具体部署AirDefense解决方案时,该企业便会对WEP的锁定功能、防破解能力有较高要求。同样是物流企业,如果是与诸多企业共享同一栋办公设施,那么该企业对入侵防护功能(WIPS)的要求便相应提高。
高交会掠影
大型互动娱乐投影产品引人驻足
本报讯 在第十三届高交会现场,雅图科技展台上一幅超大的互动娱乐投影产品,吸引了很多人驻足。微投、超大尺寸投影机、双板教学投影是雅图在本次高交会上带来的全新产品。“我们要把一个涵盖所有终端内容、操作系统,、云计算等方面的解决方案提供给用户,让这些功能可以完美地结合在一起,给用户完备的体验。”雅图科技董事长谢敬介绍,他还特别强调“雅图不是OEM而是ODM,我们的专利逐年增加,在专业领域,雅图已经排名世界前列。”互动投影机是雅图新产品的代表,也将是未来的产品趋势。而在圣诞节前后,雅图还将与国际著名厂商合作,推出全新的互动产品。
开启全新3D时代
本报讯 高交会现场,凤凰立体的展台格外引人关注。在去年推出全国首款3D数码相机后,展网立体与上市公司凤凰光学共同发起成立的凤凰立体。本次高交会,凤凰光学以自己的品牌了多款全新产品,包括第二代3D数码相机、支持1080P的3D电影本以及高端的3D内容采集设备。展网相关负责人表示:“凤凰立体刚刚一年,在这个时段,推出凤凰立体这个品牌是两家公司共同的发展愿望。凤凰立体2012年的目标是销售量达到1亿。”目前凤凰立体拥有80多项专利技术,其中国际专利9项。在3D视像产品上,具有一定的领先地位。凤凰立体本次推出可实现赛事直播的高端采集设备,为实现更多的3D片源做足了准备。
1.1安全架构方面
在有线交换设备上集成无线交换功能、IDS功能、防火墙功能等是目前厂商较为认可的模式,把安全业务卡插在机架式设备上,就可以实现无线安全业务与交换设备的高度缝合。而这些安全业务卡是电信级硬件平台,可以轻松实现用户网络安全的深度防护。
1.2终端接入方面
在网络应用的过程中,安全威胁是无处不在,尤其终端因其使用者维护水平参差不齐的原因更易成为网络安全威胁的突出对象。比如补丁不及时更新、防病毒措施不到位、系统安全的错误配置等。为了实现全面的安全管理,需要对无线和有线终端的接入进行统一控制。较为成熟的有华三一体化终端接入方案EAD。其解决方案图如2,华三的EAD解决方案支持的身份认证有L2TP、Portal、802.1X。其中L2TP是终端用户通过互联网接入用户内部网的场景,该方式相对较少见。802.1X则是对接入层均为H3C交换机的场景适用。Portal是用于适应用户网接入设备品牌较多不统一的场景,这种模式是最为常见。
1.3接入控制统一管理方面
由于早期的无线网络与有线网络是相对比较独立的,网络管理员需要两套独立的认证系统分别对无线和有线网络进行认证管理,工作量大。对用户而言需要记住两套账户和密码,不方便用户使用。一体化认证系统既可以让用户认证共用802.1x、计费等服务,也可以实现无线网相关业务的策略控制。从而简化管理,并降低维护成本。
2园区无线网络安全解决方案
2.1统一的身份管理
本方案认证管理平台提供了多种身份系统对接功能,可以与常见的基于LDAP的系统如CA、WindowsAD进行对接,也可以通过RadiusProxy功能与其他Radius服务器对接,可兼容80%以上的身份系统,账号可以实现批量导入,较好的解决了统一身份的问题。是一个可兼容无线、有线、VPN的多平台身份认证系统,采用这个平台即可同时管理无线、有线和VPN的认证用户,并且为每个用户制定统一的网络权限,无论用户在公司外部或内部接入,都可以使用同一套账号密码,享受用户所分配的网络权限。
2.2计费管理
方案支持多种计费类型,提供后付、预付等计费业务,可按流量、时长等进行计费。计费类型达数十种之多,其中每种计费类型又可衍生出多种计费策略。可实现基础计费管理、精细化计费管理以及用户与账户分离的运营管理方式。(1)基础计费管理:基础计费策略由模板直接定义,可实现免费、包天、包月、流量、时长、有限流量、有限时长、国内外流量区分费率、国内包月国际流量预付/后付的计费策略。在此基础之上定义包季度、包学期、包学年、或任意时间段的计费策略。(2)精细化计费管理:可定制不同区域、不同日期段、不同时间段、不同Vlan、不同接入设备类型、上网时长各区间、上网出/入流量各区间不同的计费策略,实现灵活、精细的计费。
2.3用户、账户分离的运营管理方式
用户与账户一对一、多对一、一对多、多对多的方式实现了用户与账户的独立管理,实现公共账户、私人账号、多业务账户的科学管理。
3结论
招安还是合作?
在年初Gartner的《2007年无线局域网架构魔力象限》报告中,Trapeze 由于在802.11n产品技术上的优势被定位于“远见者象限(visionaries quadrant)”。这一定位基于Trapeze“有能力提升自己在解决方案方面的特色,从而能够给市场提供唯一且与众不同的方案”。
对独立无线厂商来说,被并构似乎已经是司空见惯的事情。毕竟在目前无线应用尚不是主流的情况下,依靠单一的无线产品线,很难维持企业的生存与发展。不过被收购的无线厂商一般被视为新兴的“潜力股”,具有独特的技术。这恰恰反映出无线市场具有着巨大的发展潜力,收购则是业界“大腕”们迅速补充自己技术实力,同时又维护传统市场份额的有效手段之一。
据记者了解,Trapeze 不久前提出的随时可用的无线网络(NonStop Wireless)计划,是企业WLAN技术应用的一项重大突破。NonStop Wireless将低辐射、全自动动态冗余和规划能力首次扩展到WLAN。Nonstop Wireless技术可在大幅简化冗余配置时进行不间断操作,在线服务升级和无损故障恢复。同时,Trapeze Smart Mobile(智能无线网)架构中的智能交换能力可使消费者根据潜在应用来优化网络通信流量。通过使用Trapeze分布式的架构,用户能够部署802.11n无线网络,使其满足大量数据、语音和视频流量提出的更高要求,而无需超载他们现有的WLAN交换架构。
作为专业的电子线缆制造商,百通对于众多Wi-Fi市场从业者而言是一个非常陌生的公司,与无线完全没有关系,甚至在一定程度上,百通是Wi-Fi技术的竞争对手。尽管百通对于收购Trapeze 的官方表示是,随着用户对带宽和传输速度需求的增长,百通公司的产品需要在性能上得到更大的提升,收购Trapeze 将弥补百通越来越多的用户对于无线网络应用的需求,使百通公司的产品在连通性与移动性上能够得到更好的保障。然而并购完成以后,目前在企业级Wi-Fi市场中紧紧追赶Cisco、Motorola和Aruba的Trapeze 只能成为百通的一条产品线,或者是一个子品牌。
百通将以什么样的态度对待这个曾经的竞争者呢?收购Trapeze,无疑令百通这一传统布线企业获得在未来新兴无线移动市场的发言权。不过百通公司总裁兼首席执行官John Stroup表示:“百通的战略是在光纤、铜缆、网络连接产品以及无线系统方面为我们的客户提供全面的信号传输解决方案。”作为百通的子品牌,Trapeze势必将在一定时期内,需要服从于百通的整体战略,从一个有线网络挑战者的身份转变为一个有力的补充者。这对目前并不够强大的无线阵营来说,可能会是一种损失。
有线还是无线?
据In-Stat在2007年8月统计,Linksys、D-Link、Netgear等制造商生产的802.11n无线路由器和接入点出货量已经超过了100万台。各种迹象表明,802.11n带来的巨大带宽提升正成为无线技术领域的最大热点。
从802.11b的11Mbps到802.11g的54Mbps,以及802.11n的300Mbps,无线网络的速率正在不断提升。全新的802.11n无线技术可以提供远超以往Wi-Fi技术的传输速率,据IEEE委员Bill McFarland透露,802.11n的最终速度可以达到600Mbps,有效距离提高50%左右。
这意味着支持802.11n标准的无线接入产品可以获得以太局域网的传输能力。以往802.11a、802.11b和802.11g的宣传口号是“延伸有线网络”和“补充有线网络”,802.11n的投产使Wi-Fi阵营有足够的勇气喊出“取代有线网络”的口号。
在目前的技术条件下,Wi -Fi无线网络不但可以实现前后兼容,,而且能够与3G这样的无线广域网络相结合。另外,智能天线技术的应用从一定程度上解决了802.11n的信号覆盖问题,通过多组独立天线组成的天线阵列系统动态调整波束的方向,802.11n能够保证让用户接收到稳定的信号,并减少信号噪音的干扰。
在过去很长的一段时间,甚至到现在,由于Trapeze在802.11n领域内进行的创新工作,迫使Cisco、Motorola、Aruba等纷纷调整802.11n 的发展策略,甚至改口之前所谓“企业不要急于尝试802.11n”,在正式标准没颁布之前就纷纷推出了自己的802.11n草案产品。正是Trapeze这样独立无线企业,在一定程度上促进了无线技术的发展。
关键词:航空器;异地维修;VPN;Linux
随着民用航空业的发展,运输类航空公司及通用航空公司的业务量及机队规模不断扩大,其机队航站也迅速增多。很多时候,航空器需要机务人员在公司基地之外的地点进行维修和排故,而中国民航法规中明确要求,对航空器进行任何修护工作都必须依据局方认可或批准的现行有效的资料开展,但几乎所有公司因为保密要求及信息安全需要,将这些资料存放在公司内部网络之中,而且在公司网络边界使用了防火墙将内外网隔离,这样一来只要不在公司内网之中,就无法获取这些有效的维修资料,对异地维修工作的顺利开展及机队正常运行造成了很大影响。传统的解决方案有,电脑上安装VPN客户端,携带预期使用的维修资料,或者通过邮箱、网盘等传输等,缺点很明显。
对于上述第一种方案来说,现代计算机操作系统类型众多,VPN客户端软件难以全部覆盖,而且每台需要远程访问公司内网的电脑都必须安装此客户端;对于第二种方案,无法完全预料到将要开展的维修工作所将使用的全部资料;方法三明显违背了信息安全保密原则,将维修资料存放于互联网之上。为解决以上问题,文章介绍了一种利用运行linux操作系统的Nanopi开发板通过vpnc快速构建异地航空维修安全无线信息点快速解决方案。
VPN,全称为Virtual Private Network,译为无线虚拟专用网络,主要用于在公用网络上建立专用网络,进行加密通讯,这样一来我们在进行异地维修时,维修资料就通过建立在互联网上的加密隧道进行传输,任何中间节点中的设备都无法得知我们所传输的内容。
NanoPi M2(以下简称M2)是一款完全开源的掌上创客神器,它的大小只有树莓派的大约2/3,可运行Ubuntu Core、Debian、Android5.1、Ubuntu Mate等操作系统,采用了三星A9高性能处理器S5P4418,集成千兆以太网,并采用了AXP228电源管理芯片,可支持软件开关机和睡眠唤醒等功能,M2采用microUSB供电。尽管体积很小,M2依然保持了相当丰富的接口,诸如HDMI,千兆网口,3.5mm的音频输出,4个USB口,板载麦克风等,并且兼容树莓派GPIO口,另外还支持I2C电容触摸LCD显示屏,摄像头接口,独立的调试串口等。
Linux是一款完全开源的高效率,运行速度极快的操作系统,它的发行版众多,比较出名的有Red Hat、Ubuntu、CentOS、Debian,它既可以运行在庞大的超级计算机上,又可以运行在巴掌大小的嵌入式ARM开发板上,而且在其上运行的绝大多数软件也是开源的,这就意味着熟悉linux的用户可以对他在任意层级上进行改造,使其满足不断变化的用户需求。
Linux操作系统下VPN客户端很多,例如OpenVPN、PPTP、VPNC等,各个客户端均由其自己的特点,用户可以根据自己的需要来选择相应的客户端建立加密的VPN隧道进行数据传输,文章以VPNC软件为例来演示如何在NanopiM2与Linux(Debian)环境下搭建异地航空维修安全信息点。
整个系统的工作原理如下:在联网的NanopiM2上安装好Debian发行版linux之后,利用vpnc软件通过公司提供的内网vpn账号,在互联网上建立与公司VPN网关的加密隧道,然后在Nanopi上通过无线网卡建立WPA2无线网络,通过笔记本或者手机平板灯设备连接该WAP2无线网络即可透明的访问互联网和公司内网,就好像进入了公司内部。
首先需要将NanopiM2自带的1000M网卡设定在自动获取IP模式,让NanopiM2只要插上网线即可获取IP与DNS自动联网,免去用户再次配置IP的烦恼。在Nanopi M2上打开终端,输入ifconfig查看以太网卡的名称,一般为eth0,用系统自带的vi或者vim编辑器打开vi /etc/network/interfaces文件,确保关于eth0网卡的配置如下
开启无线功热点能,NanopiM2开发板本身并没有无线网卡,这就需要我们为这个装置配备一个廉价的无线网卡,例如360Wifi2,且linux部分版本linux内核对应该网卡的驱动只有无线网卡功能,而没有将无线网卡作为AP的功能,这就需要我们为该网卡编译合适的网卡驱动模块令其工作在AP模式。
将下载好的驱动放入用户目录,安装合适的编译工具之后,编译好驱动,并安装进系统。
到此整个远程航空维修安全无线信息点搭建完毕,当机务人员需要进行异地维修,只要将此配置好的NanopiM2连接到可上网的路由器上,机务人员即可通过NanopiM2建立的无线热点安全、无缝的访问公司的内网和互联网,便于航空器维修工作的开展和保障公司机队顺利运行。
文章通过基于NanopiM2型Linux开发板,为需要异地维修的航空器运行单位提供了一个快速廉价的维修信息安全接入点,为保障维修工作的顺利合法开展提供了一种快速解决方案。
参考文献