引言
隨著社會信息化進程和互聯網的飛迅發展，對無線環境下提供數據服務的需求變得更加迫切。傳統的無線移動網絡通常以固定的基礎設施為支撐，無法滿足人們對日益增長的通信業務的要求，一種新型的無線網絡——AdHoc網絡應運而生。Ad Hoc網絡又稱移動自組網、多跳網絡，具備細網靈活、快捷，不受有線網絡的影響等特點，可廣泛應用于軍事和救援等無法或不便預先鋪設網絡設施的場合。此外，Ad Hoc網絡朝著網絡互連的方向發展，Internet的接入是其中一項主要內容。
Ad Hoc無線網絡具有自身的特殊性，在組建實際使用的無線工作網絡時，必須充分考慮網絡的應用規模和擴展性，以及應用的可靠程度及實時性要求，選擇合適的網絡拓撲結構。目前Ad Hoc無線網絡正朝著大規模方向發展，逐漸呈現分級化的趨勢，以兩級式的網絡為代表。在兩級式網絡中，拓撲如圖1所示。網絡分為骨干網、子網兩級。子網級中，每個子網都可以構成獨立的Ad Hoc網絡，可采用不同的路由協議。骨干網由多協議路由器節點和普通節點構成，其中，普通節點主要完成骨干網中的數據和控制信息的分發；而多協議路由器除了具備普通節點的功能外還要負責實現對子網的管理、控制和數據交互，是骨干網的核心設備。
1 多協議路由器的功能
多協議路由器作為骨干網的一個節點，運行一定的Ad Hoc網絡路由協議，實現骨干網絡由尋址的功能。
在分級式Ad Hoc網絡中，多協議路由器通過和子網網關進行交互實現對子網的管理。子網內的通信類似于一般的Ad Hoc網絡；而子網間的通信需要通過子網網關節點和骨干網節點進行中轉，可分為兩種情況—同一路由器下同構/異構子網間的通信以及不同路由器下同構/異構子網間的通信。為了實現子網間的有效通信，路由器需要完成多種協議之間的相互轉換。

Internet接入的需求使得分級式Ad Hoc網絡必須存在一個接入點AP（Access Point）。考慮到網絡環境，這個功能需要由多協議路由器實現。
綜上所述，多協議路由器主要實現骨干網路由尋址、協議轉換、Internet接入的AP三大功能。
2 多協議路由器的設計
一般情況下，Ad Hoc網中的路由器為車載式或背負式，所以多協議路由器必須有高集成度和移動性。考慮到以上因素，我們選用了現在最為流行的嵌入式系統設計方法，多協議路由器的硬件平臺的微處理器采用Motorola公司的ColdFire嵌入式處理器MCF5272，選擇uClinux作為平臺的操作系統。這樣不僅可以縮短研發周期，而且為軟硬件的設計、調試帶來極大的方便。
多協議路由器硬件設計如圖2中的虛線框圖所示。路由器的硬件結構分為兩部分：一部分為核心模式（MCF5272）部分，由微控制器模塊和存儲器模塊（包括SDRAM和Flash）組成；另一部分為通信接口模塊部分，由異步串行控制和收發模塊、以太網控制和收發模塊及通用串行總線USB（Universal Serial Bus）接口模塊組成。
核心模塊部分，微處理器模塊主要負責處理數據。存儲器模塊分為兩部分：一部分為Flash（由兩片Flash構成，共4MB），作為程序存儲器，用于存儲操作系統內核、各種路由協議和路由表常量；另一部分為SDRAM，作為數據存儲器，用作操作系統和各種路由程序的運行空間。
通信接口模塊中，異步串行控制和收發模塊用于與多個骨干網節點無線連接的同時，連接多個子網網關PRU（即分組無線控制單元）。以太網控制和收發模塊可以實現Internet接入功能。USB接口模塊用作連接網絡設備控制終端，以及實現路由器對USB設備（如USB標準的移動硬盤，用來存儲重要的路由信息）的存儲控制。
圖2中的PRU（Packet Radio Unit），在這里相當于路由器的輔助處理器，用于對接收到的無線子網分組進行預處理。
3 多協議路由器的實現
3．1 硬件平臺的建立
使用嵌入式系統，必須為硬件平臺選擇一個適合的微處理器，而選擇適用于路由器的微控制器MCU一般要考慮以下幾個方面：處理速度、總線寬度、集成度以及性價比。綜合考慮了上述幾個方面，我們最終選用Motorola ColdFire 5272（以下簡稱MCF5272）為主控CPU。MCF5272是Motorola推出的一款高集成度的32位ColdFire微處理器，有很強的通信處理能力和較高的性能價格比，很適合用于中小型網絡的控制設備。
MCF5272采用ColdFire V2可變長RISC處理器核心和DigitalDNA技術，在66MHz時鐘下能達到63Dhrystone2.1MIPS的優良處理能力。其內部SIM單元（System Integrated Module）集成了豐富的通用模塊，如10/100Mbps快速以太網控制器、USB1.1接口等，并且能夠與常用外圍設備（如SDRAM、ISDN收發器）實現無縫連接。
MCF5272內部集成了4KB的SDRAM（靜態RAM）、片外擴展的Flash（閃爍存儲器）和SDRAM（同步動態RAM）。
MCF5272集成了豐富的外圍設備及其接口，主要包括2個通用異步串口收發模塊，1個自適應快速以太網媒體接入控制器模塊，1個USB控制器（作為從設備）模塊。
按照圖2所示的路由器設計，需要在M