基于OPENWRT開源路由器的智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著科技的發(fā)展以及人民生活水平的提高，智能家居技術(shù)在大眾的日常生活中得到了快速的普及與發(fā)展。越來越多的智能化家電設(shè)備也隨之進入千千萬萬的家庭之中。為了減輕用戶使用負擔、提高家電管理的便捷度、搭建家庭網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)溝通的橋梁，家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)應(yīng)運而生。家庭網(wǎng)關(guān)作為家居智能化的核心組件，其主要功能在于使得家庭用戶和放置在家庭中的各種智能家電設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，或者使智能家電設(shè)備之間能夠互相通信。然而，現(xiàn)有的家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備普遍具有成本高、標準

2、不統(tǒng)一、網(wǎng)絡(luò)處理慢等問題。此外，現(xiàn)有的家庭網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)流量管理、用戶接入方面也存在很多不足之處。
　　針對現(xiàn)有家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備使用過程中出現(xiàn)的諸多問題，本文使用OpenWRT開源路由器技術(shù)，結(jié)合眾多家庭網(wǎng)絡(luò)中常用傳感器設(shè)備，組建了一個家庭網(wǎng)絡(luò)硬件平臺，并在此基礎(chǔ)上研究了基于OpenWRT無線路由器的智能網(wǎng)關(guān)（OWIG）系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。本文首先闡述了家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)在智能家居解決方案中的應(yīng)用現(xiàn)狀，然后分別介紹了本文中用到的家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)、開源

3、路由器技術(shù)以及LuCI WEB技術(shù)。接著，本文探討了在OpenWRT路由器上搭建智能家庭網(wǎng)關(guān)的需求，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計了OWIG系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以開源路由器為核心的硬件平臺以及以LuCI為基礎(chǔ)架構(gòu)的軟件平臺兩個部分組成。其中，硬件平臺用于搭建智能網(wǎng)關(guān)所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；軟件應(yīng)用平臺用于負責OWIG系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理以及業(yè)務(wù)邏輯處理。在實現(xiàn)環(huán)節(jié)，本文首先設(shè)計了OWIG系統(tǒng)的硬件平臺，討論了諸多傳感器設(shè)備的連接與傳輸問題。然后設(shè)計了OWIG系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)框

4、架，并根據(jù)軟件應(yīng)用框架設(shè)計了數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和業(yè)務(wù)邏輯模塊。在數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊詳細設(shè)計了WEB界面與OpenWRT系統(tǒng)之間的消息處理過程，重點講述了Lua腳本與OpenWRT內(nèi)部UCI接口交互的執(zhí)行流程。在業(yè)務(wù)邏輯模塊設(shè)計過程中，將業(yè)務(wù)需求劃分成用戶管理模塊、設(shè)備管理模塊、文件管理模塊以及應(yīng)用服務(wù)模塊四個部分，然后分別針對各個業(yè)務(wù)邏輯模塊進行了詳細地實現(xiàn)。特別地，針對現(xiàn)有家庭網(wǎng)關(guān)流量控制不足的問題，本文在軟件應(yīng)用平臺設(shè)計過程中，結(jié)合Linu

5、x NETFILTER/IPTABLES防火墻技術(shù)和TC流量管理技術(shù)，詳細闡述并設(shè)計了家長控制功能以及訪客網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實現(xiàn)。
　　最后，本文做了大量實驗對系統(tǒng)功能和性能進行了測試。為了測試系統(tǒng)的性能，本文使用系統(tǒng)CPU使用率，單位時間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率以及系統(tǒng)請求并發(fā)能力作為性能指標，并分別設(shè)計了實驗場景對其進行測試。特別地，本文還使用Apache Benchmark工具對軟件平臺的WEB服務(wù)器進行了壓力測試。結(jié)果表明本文所設(shè)計的OW