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在ns3平台上ieee802.15.7协议的程序设计和实现.pdf


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在 NS3 平台上 IEEE 协议的程序设计和实现
The program design and implementation
of IEEE protocol in NS3
作者姓名:陈超
专业名称:通信与信息系统
指导教师:迟学芬 教授
学位类别:工学硕士
答辩日期: 年 6月 6日
摘 要
可见光通信设备工作在波长为 380-780nm 的可见光谱范围内,利用 LED 或
LD 光源的强度调制发出光信号进行数据传输。随着 RF 域的频谱资源越来越紧
张,可见光通信因具备成本低、对人体安全、保密、低能耗等优点逐渐成为一个
新的热门研究领域。
在现有可见光通信研究中,主要集中在光电收发、信道建模、信道容量、调
制、编码、复用等物理层技术,而对于可见光通信链路层和物理层协议研究较少,
现有的可见光通信协议只有 2011 年的 IEEE ——使用可见光的短距离无
线光通信协议。本课题主要工作便是利用 NS3 离散随机事件调度器搭建一个
IEEE 协议仿真平台。
现有通信协议有关的研究中,大部分文献主要针对协议提出的某种资源分配
或者调度相关的算法进行建模分析,而与通信协议有关的专利中,研究者主要集
中在对协议某种通信机制进行优化或者改进。本课题不针对协议中的某个算法或
者通信机制进行研究,而将重点放在搭建一个可以模拟现实网络运行的协议仿真
平台,仿真过程中程序按照协议标准运行。课题完成的系统仿真平台可用于后续
与 IEEE 的协议优化或改进相关的仿真验证。
本课题使用运行在 Linux 操作系统上的 NS3 软件进行仿真平台的搭建,NS3
是一个开放的可扩展的网络仿真软件,为仿真平台的开发提供了调度器、节点、
NetDevice、智能指针等基本的组件。本文利用 NS3 软件提供的这些抽象组件开
发一个可用的 IEEE 协议仿真模块。搭建的是运行于 NS3 软件之上的系
统仿真平台,NS3 提供的抽象网络组件与真实的网络环境并不完全相同,所以程
序的实现与真实的网络协议开发有所不同,但仿真程序的执行过程尽量与协议规
定标准一致。程序的设计思想和具体实现过程可以为后续类似的协议仿真平台搭
建提供一定的参考。
本文首先对使用的 NS3 软件架构、核心模块及其提供的对真实网络进行抽
象的各网络组件进行介绍。并简要对 IEEE 协议 PHY、MAC 层整体结
构进行概述,给出程序的主要框架。
然后主要对 PHY 层和 MAC 层程序架构,各层数据封装和读取、数据收发
过程、各功能处理模块的具体实现进行详细叙述。
最后联合测试平台 PHY 层和 MAC 层各功能模块,截取部分 NS3 运行日志
对各模块程序执行逻辑进行验证,输出系统通信过程中的各项统计结果对系统性
能进行评估。
关键词:
IEEE 协议,可见光通信,程序设计,NS3
I
Abstract
The visible light spectrum extends from 380 nm to 780 nm in wavelength.
Visible-light communication (VLC) transmits data by intensity modulating optical
sources, such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs), faster than the
persistence of the human eye. As the spectrum resource becomes more and more
intense in

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  • 上传人陈潇睡不醒
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  • 时间2021-11-03