基于T/TCP协议构建无线嵌入式WEB服务器

摘要

随着嵌入式技术的不断发展,嵌入式系统、Web技术和无线技术三者的结合已经成为嵌入式技术发展的必然趋势。但由于TCP协议在设计之初并没有考虑到无线网络和嵌入式设备的特性,导致TCP协议在无线嵌入式Web应用中的性能表现并不理想。首先,大多数TCP实现都以有线网络为假设条件作了优化,这些假设条件对于无线网络并不成立,忽略无线传输的特性将会导致一个逻辑上正确但是性能奇差的TCP实现。其次,TCP协议固有的三次握手过程(3WHS)和TIME_WAIT状态等特性使其在嵌入式系统中的应用存在着缺陷和限制。另外,嵌入式Web服务器与客户之间交换的数据一般为小型数据,其连接特点是连接频繁且连接持续时间短,而TCP对小型数据传输效率不高,使用TCP协议会导致系统资源的浪费。因此,本课题提出在嵌入式系统中移植T/TCP协议以弥补TCP协议在无线嵌入式Web应用中的不足,并在T/TCP协议之上构建一个无线嵌入式Web服务器。
　　 本文首先详细讨论了T/TCP协议的机制,分析T/TCP协议如何实现跳过三次握手过程和截断TIME_WAIT状态,并通过与UDP协议和TCP协议作比较,说明其在嵌入式应用中的优势。然后给出T/TCP协议在嵌入式操作系统VxWorks中的实现过程。进一步设计了测试程序以验证 T/TCP协议是否移植成功。
　　 在T/TCP协议成功移植的基础上,构建一个简易的嵌入式Web服务器。针对嵌入式系统的数据特点,对服务器的响应数据发送行为进行优化,在服务器中加入了数据缓存机制以减少一次事务操作中产生数据报的数量,达到减轻网络负载和嵌入式系统开销的目的。并且,设计了测试程序,进行了本课题的嵌入式Web服务器的数据传输性能的测试。
　　 论文最后分析了GPRS无线网络的结构,在ARM9-JX2410M嵌入式实验设备中集成GPRS无线上网模块,并编写驱动程序实现嵌入式设备的无线上网功能。为解决GPRS网络中动态IP分配问题,还提出了一个关于GPRS网络中动态IP感知的系统模型。