無線虛擬專網路由器的製作方法
2023-05-15 05:31:36
專利名稱：無線虛擬專網路由器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無線通信技術領域的路由器，具體涉及一種無線虛擬專網路由器。
背景技術：
隨著網際網路訪問的增加，傳統的網際網路接入服務已越來越滿足不了用戶需求，因為傳統的網際網路只提供瀏覽、電子郵件等單一服務，沒有服務質量保證，沒有權限和安全機制，VPN(虛擬專網)能解決這些問題。虛擬專網的組網方式為企業提供了一種低成本的網絡基礎設施，並增加了企業網絡功能，擴大了其專用網的範圍。有線接入+虛擬專網方式已經得到企業用戶的認可。但是無線接入+虛擬專網方式由於無線應用環境一直得不到廣泛的發展。近年來無線數據通信發展迅速，尤其是GPRS/CDMA1x 2.5G網絡的快速發展，無線接入+虛擬專網方式已經在速度和穩定性能方面被人們接受，正越來越受到人們的重視，同時由於無線接入+虛擬專網方式獨有的移動性，價格低廉以及快速方便施工等特點得到了廣泛的應用。
經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利申請號為CN200410012761.5，發明名稱基於GPRS/CDMA20001X的通用無線透明VPN網橋系統傳輸方法，該專利給出了採用GPRS/CDMA20001X無線接入實現虛擬專網的方式，該方式能利用無線網絡實現虛擬專網功能使用該系統異地機構在與總部進行數據信息交換時將感覺不到地域間隔的存在，等同在同一企業內部區域網上進行信息交換。同時該系統對數據的傳輸具有高度加密和鑑權機制。但是具體實施方法採用了無線虛擬專網終端+虛擬專網網關，這樣不僅成本昂貴，設備龐大而且故障點多。無線廣域網虛擬專網路由器能代替無線虛擬專網終端+虛擬專網網關的具體實現方式，研究基於無線廣域網的虛擬專網路由器是整個無線網絡的能否大規模推廣使用的關鍵，研究該路由器是當務之急。
路由器成千上萬，但廣域網的無線虛擬專網路由器一直是設計中的一個難點，主要原因在於無線網絡的複雜性。進一步文獻檢索，發現目前國內外還沒有一款無線廣域網虛擬專網路由器。
發明內容
本發明的克服現有技術中的不足，提供一種無線虛擬專網路由器，使其既滿足無線數據傳輸又具有虛擬專網安全的特性，能夠適合於需要無線安全傳輸數據的使用環境。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括硬體平臺、虛擬專網路由模塊。所述的硬體平臺採用嵌入式設計，由核心板和接口板組成，核心板和接口板通過雙立直插連接器連接。所述的虛擬專網路由模塊由支撐程序模塊和管理程序模塊組成。虛擬專網路由模塊直接工作在硬體平臺上。硬體平臺啟動後，虛擬專網路由模塊在核心板提供的空間上自動運行實現虛擬專網路由功能，同時通過輸出控制信號給接口板管理無線廣域網接入。虛擬專網路由模塊通過支撐程序模塊實現虛擬專網路由，管理程序模塊通過WEB界面對硬體平臺和支撐程序模塊進行配置和管理。
所述的核心板，包括核心板電源模塊、中央處理模塊、外部晶體、復位模塊、看門狗模塊、快閃記憶體模塊、同步動態存儲模塊。核心板電源模塊與中央處理模塊、外部晶體、復位模塊、看門狗模塊、快閃記憶體模塊、同步動態存儲模塊直接相連，給整個核心板供電。以中央處理模塊為中心，外部晶體、復位模塊、看門狗模塊直接與中央處理模塊連接。外部晶體提供片外振源，復位模塊提供必要可靠的上電復位，看門狗模塊用來保證硬體的穩定運行。快閃記憶體模塊通過32位總線與中央處理器連接，同步動態存儲模塊通過32位總線與中央處理器連接，同時快閃記憶體模塊與同步動態存儲模塊也是通過32位總線連接。快閃記憶體模塊實現數據和程序的存儲，而同步動態存儲模塊提供程序運行的空間，保證程序的運行。
所述的接口板包括接口板電源模塊、網絡模塊、串口模塊、無線模塊，接口板電源模塊直接與網絡模塊、串口模塊、無線模塊連接，為整個接口板供電。其中網絡模塊、串口模塊、無線模塊均通過雙立直插連接器直接和核心板連接。網絡模塊提供10/100M網絡接口，串口模塊實現串口電平轉換功能。無線模塊實現GPRS/CDMA1x無線數據傳輸的功能。
所述的虛擬專網路由模塊包括支撐程序模塊和管理程序模塊。其中支撐程序模塊採用嵌入式Linux，以滿足本發明設備硬體部件資源少的限制。同時該模塊能直接提供TCP/IP支持，而不必外掛TCP/IP協議包，從基礎上保證了系統的穩定性。本發明中，支撐程序模塊採用Openswan(自由天鵝，一種開放原始碼的Linux程序)來實現Ipsec(IP安全)協議，該協議作用於TCP/IP層，從而實現虛擬專網路由功能。管理程序模塊內置Web伺服器，通過在IE瀏覽器內鍵入192.168.10.1，就可以通過Web界面管理配置本發明設備。管理程序模塊管理內容包括對硬體的管理和虛擬專網路由功能的管理。支撐程序模塊是管理程序模塊的基礎，管理程序模塊通過Web界面給用戶方便的管理手段。
本發明設備硬體平臺實現無線廣域網接入，虛擬專網路由模塊通過支撐程序模塊實現虛擬專網路由功能，本發明創新地通過虛擬專網路由模塊中的管理程序模塊將硬體平臺和支撐程序模塊連續起來。從而使得硬體和虛擬專網路由模塊成為一個有機的整體，整體實現無線廣域網虛擬專網路由器。
本發明的有益效果是，在無線虛擬專網網絡應用環境中，本發明用一個設備代替現有的兩個設備，不但能大大減低設備成本，而且能減少故障點，提供穩定的無線安全網絡接入。
圖1是本發明總體框圖。
圖2是本發明硬體平臺的結構框圖。
圖3是本發明部分配置管理界面圖。
圖4是本發明實施例工作流程圖。
具體實施例方式
圖1給出了整個無線虛擬專網路由器的框架總圖，其中硬體平臺是基礎，虛擬專網路由模塊工作在硬體平臺上，該模塊包括支撐程序模塊和管理程序模塊。其中支撐程序模塊採用嵌入式Linux，包括驅動層、文件系統、協議層和應用層。驅動層包括網絡驅動、串口驅動。協議層包括PPP(點對點)協議、TCP/IP協議。文件系統包括Ramdisk(內存磁碟文件系統)、JFFS2(快閃記憶體文件系統)。應用層包括Telnet(遠程登錄)，網頁管理，Socket(管道)通信，串口通信以及Openswan。虛擬專網路由模塊通過支撐程序模塊實現虛擬專網路由，管理程序模塊通過WEB界面對硬體平臺和支撐程序模塊進行配置和管理。
圖2給出硬體平臺的方框圖。所述的硬體平臺採用嵌入式設計，由核心板和接口板組成，其中核心板以中央處理模塊為中心，外部晶體提供片外振源，快閃記憶體模塊實現數據和程序的存儲，而同步動態存儲模塊提供程序運行的空間，保證程序的運行，其中快閃記憶體模塊以及同步動態存儲模塊通過32位總線連接。核心板電源模塊給整個核心板提供電源。復位模塊直接與中央處理模塊連接，提供必要可靠的上電復位。看門狗模塊直接與中央處理模塊連接，用來保證硬體的穩定運行。接口板中的網絡模塊提供10/100M網絡接口，串口模塊實現串口電平的轉換。接口板電源模塊提供整個接口板電源。無線模塊實現GPRS/CDMA1x無線數據傳輸的功能。核心板和接口板通過DIP(雙列直插)連接器相連，通過雙列直插連接器把核心板和接口板的信號連接起來。
所述的中央處理模塊，可以採用三星半導體公司的S3C2410晶片，該晶片具有實點運算處理功能，其主要技術參數為32位數據和地址接口，最高運行頻率為203Mhz。在本發明中實行協調處理程序的功能。
所述的快閃記憶體模塊，可採用英特爾半導體公司的E28F128晶片，該晶片具有存儲數據的功能，其主要技術參數包括大小為16Mbit(比特)，工作電壓為3.3V，實現程序和數據的儲存單元。
所述的同步動態存儲模塊，可採用現代半導體公司的K4S561632，2片設計，該晶片具有動態存儲數據的功能，其技術參數為32Mbits，工作電壓為3.3V，在本發明中作為程序的運行單元，實現程序運行，存儲零時數據的功能。
所述的外部晶體，採用進亞電子公司的無源晶振，該晶片具有無電源起振的功能，其技術參數為振動頻率為12Mhz，在本發明中作為振源，為中央處理模塊提供片外振源。
所述的核心板電源模塊，採用歐森美半導體公司的ON1117-1.8晶片，該晶片具有提供穩定1.8V電壓的功能，其主要技術參數為穩壓紋波係數為5％，穩壓電壓為1.8V，在本發明中實現為核心板提供1.8V穩定電源的功能。
所述的復位模塊，採用水晶半導體公司的cat809，該晶片具有上電自動復位功能，主要技術參數為復位電壓為2.93V。在本發明中實現為中央處理模塊提供穩定可靠的上電復位功能。
所述的看門狗模塊，採用艾克公司的X25045晶片，該晶片具有電壓監控的功能，其技術參數表現為門閂電壓是2.93V。在本發明中實現電壓監控，保證中央處理模塊穩定運行的功能。
所述的無線模塊，採用華為公司的GTM900/CM320，其中GTM900晶片具有支持GPRS(通用無線分組服務)數據傳輸的功能，其主要技術參數為能支持三頻850/900/1800MHz，在本發明中實現GPRS無線數據傳輸的功能。CM320晶片具有支持CDMA1x(碼分多址，聯通的一項數據業務)數據傳輸的功能，其主要技術參數為提供CDMA 2000接口，支持最高達153Kbps的全雙工無線傳輸數據。在本發明中實現CDMA1x無線數據傳輸的功能。由於GTM900/CM320在上網的瞬間需要大電流，在此本發明採用米克爾公司的大電流低壓降電源晶片MIC29302BT，該晶片具有價格便宜，輸出電壓可調節的功能，其主要技術參數為瞬間電流最大能支持到3A，用此晶片能保證GTM900/CM320撥號時穩定工作。
所述的網絡模塊，採用戴維康公司的DM9000E晶片，該晶片具有10/100M網絡連接的功能，其技術參數為電壓為3.3V，網絡連接速度最高達100M。在本發明中實現網絡連接，提供配置網口的功能。
所述的接口板電源模塊，採用歐森美公司的ON1117-3.3晶片，該晶片具有提供穩定3.3V電壓的功能，其主要技術參數為穩壓紋波係數為5％。穩壓電壓為3.3V。在本發明中實現為接口板提供3。3V穩定電壓的功能。
所述的串口模塊，採用美信半導體公司的MAX232晶片，該晶片具有電平轉化的功能，其主要技術參數為工作電壓為3.3V，最高速度為115Kbps(比特/秒)，在本發明中該晶片完成串口電平轉化的功能。
在本發明中，核心板電路板為6層設計，接口板電路板為2層板設計。
圖3給出了部分配置管理界面圖，Web頁面上允許的配置項根據功能劃分為以下幾個模塊，每個模塊對應一個頁面，由面板上部的導航條選擇進入●MENU LIST顯示所有可用項目及簡介。
●DEVICE STATUS顯示系統基本狀態和配置情況。
●BASIC SETTINGT配置系統基本參數。
●SERIAL MODE SETTING對遠程中心伺服器的連接設置。
●SYSTEM TOOLS對本地終端的高級設置●APPLYALL重啟系統。
圖4是本發明實施例工作流程圖。該圖清晰描述了本發明工作流程。接通電源，核心板電源模塊為系統提供電壓，復位模塊上電復位，晶振起振，中央處理模塊開始工作。中央處理模塊從快閃記憶體模塊讀取程序並且把部分程序調到同步動態存儲模塊中。在接通電源的同時接口板上的電源模塊提供3.3V電壓。無線模塊開始工作。串口模塊完成電平轉化。這時網絡模塊完成初始化等待軟體的進一步協調使用。虛擬專網路由模塊被調到同步動態存儲器後支撐程序模塊開始工作，首先完成網絡驅動，串口驅動，使得硬體能與軟體正常配合工作。然後調用文件系統，包括磁碟內存文件系統和快閃記憶體管理文件系統。磁碟內存文件系統能讀能寫，但是電後數據不能保存，用來保存程序運行時產生的臨時數據。而快閃記憶體管理文件系統是能讀能寫，但掉電後數據能保存，用來存儲配置文件和程序，虛擬專網路由模塊從文件系統中調用並啟動協議層程序，先點對點撥號，設備撥號成功後支撐程序模塊從GPRS/CDMA1x網絡運營商那裡得到IP，此時支撐程序模塊會協調運行TCP/IP，建立TCP/IP。支撐程序模塊自動運行應用層程序，在TCP/IP基礎上建立遠處登陸，網頁管理，管道通信等進程，在建立通信進程的同時支撐程序模塊自動運行自由天鵝，建立虛擬專網。管理程序模塊在支撐程序模塊啟動的同時也開始工作。當虛擬專網成功建立後管理程序模塊全面接管，用戶就可以通過管理程序模塊來管理協調控制硬體平臺和虛擬專網路由功能。
權利要求
1.一種無線虛擬專網路由器，包括硬體平臺、虛擬專網路由模塊，其特徵在於，所述的硬體平臺採用嵌入式設計，由核心板和接口板組成，核心板和接口板通過雙立直插連接器連接，所述的虛擬專網路由模塊有支撐程序模塊和管理程序模塊組成，虛擬專網路由模塊直接工作在硬體平臺上，硬體平臺啟動後，虛擬專網路由模塊在核心板提供的空間上自動運行實現虛擬專網路由功能，同時通過輸出控制信號給接口板管理無線廣域網接入，虛擬專網路由模塊通過支撐程序模塊實現虛擬專網路由，管理程序模塊通過WEB界面對硬體平臺和支撐程序模塊進行配置和管理。
2.根據權利要求1所述的無線虛擬專網路由器，其特徵是所述的核心板，包括核心板電源模塊、中央處理模塊、外部晶體、復位模塊、看門狗模塊、快閃記憶體模塊、同步動態存儲模塊，其中，核心板電源模塊與中央處理模塊、外部晶體、復位模塊、看門狗模塊、快閃記憶體模塊、同步動態存儲模塊直接相連，給整個核心板供電，以中央處理模塊為中心，外部晶體、復位模塊、看門狗模塊直接與中央處理模塊連接，外部晶體提供片外振源，復位模塊提供上電復位，看門狗模塊用來保證硬體的穩定運行，快閃記憶體模塊通過32位總線與中央處理器連接，同步動態存儲模塊通過32位總線與中央處理器連接，同時快閃記憶體模塊與同步動態存儲模塊也是通過32位總線連接，快閃記憶體模塊實現數據和程序的存儲，而同步動態存儲模塊提供程序運行的空間，保證程序的運行。
3.根據權利要求1所述的無線虛擬專網路由器，其特徵是所述的接口板包括接口板電源模塊、網絡模塊、串口模塊、無線模塊，接口板電源模塊直接與網絡模塊、串口模塊、無線模塊連接，為整個接口板供電，其中網絡模塊、串口模塊、無線模塊均通過雙立直插連接器直接和核心板連接，網絡模塊提供10/100M網絡接口，串口模塊實現串口電平轉換，無線模塊實現GPRS/CDMA1x無線數據傳輸。
4.根據權利要求1所述的無線虛擬專網路由器，其特徵是所述的支撐程序模塊，採用嵌入式Linux，同時該模塊直接提供TCP/IP支持，支撐程序模塊採用Openswan來實現IP安全協議，該協議作用於TCP/IP層，從而實現虛擬專網路由功能。
5.根據權利要求1所述的無線虛擬專網路由器，其特徵是所述的管理程序模塊，內置Web伺服器，管理程序模塊管理內容包括對硬體的管理和虛擬專網路由功能的管理。
全文摘要
一種無線虛擬專網路由器，屬於無線通信技術領域。本發明包括硬體平臺、虛擬專網路由模塊，硬體平臺採用嵌入式設計，由核心板和接口板組成，核心板和接口板通過雙立直插連接器連接，虛擬專網路由模塊由支撐程序模塊和管理程序模塊組成，虛擬專網路由模塊直接工作在硬體平臺上，硬體平臺啟動後，虛擬專網路由模塊在核心板提供的空間上自動運行實現虛擬專網路由功能，同時通過輸出控制信號給接口板管理無線廣域網接入，虛擬專網路由模塊通過支撐程序模塊實現虛擬專網路由，管理程序模塊通過WEB界面對硬體平臺和支撐程序模塊進行配置和管理。本發明能大大減低設備成本，而且能減少故障點，提供穩定的無線安全網絡接入。
文檔編號H04L12/56GK1859341SQ20061002740
公開日2006年11月8日 申請日期2006年6月8日 優先權日2006年6月8日
發明者金榮洪, 任焱, 田文育, 包曉俊, 廖東, 劉軍, 耿軍平 申請人:上海交通大學