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IEEE802.11无线局域网MAC层研究及实现

2020-12-07阅读(606)

IEEE802.11无线局域网MAC层研究及实现

论文摘要

IEEE802.11是现在最普及的无线标准之一,它在无线局域网（WLAN）领域已经占据绝对优势。根据IEEE802.11g标准,在2.4GHz频带上可以实现最大54Mbit/s的数据传送,对WLAN的发展起到了很大的推动作用。本论文的研究是依托国家发改委示范工程项目下一代互联网无线接入终端进行的,本课题的目标是实现IEEE802.11 MAC层基本功能,可以和PHY层联调最终实现无线接入终端。而且研究IEEE802.11协议,对于研究无线局域网技术,开发拥有自主知识产权的无线网络产品具有重要的现实意义。课题选择嵌入式实时操作系统μC/OS-II作为课题的软件平台,并选用三星公司生产的一款基于ARM920T核的高性能低功耗SOC芯片S3C2410作为MAC层实现的硬件平台。因此,本文对μC/OS-II进行了简单的介绍和分析,并对μC/OS-II在ARM上的移植做了简单介绍。本文分析了MAC层系统的构成,根据系统框图、各模块功能以及嵌入式系统划分任务的H.Gomma原则,将系统按照发送和接收部分分别划分了6个任务,不同任务之间通过消息队列进行通信。其中发送部分的任务有:MSDUfromLLC、PrePareMPDU、PMFilterSTA、TxCoordiantion、BackoffProcedure和DataPump。接收部分的任务分别是:Channelstate、ValidateMPDU、FilterMPDU、Defragment、RxCoordination和MSDUtoLLC。根据系统各模块的功能,以及所选嵌入式操作系统μC/OS-II的任务调度机制,给系统划分的任务分配了不同的优先级,并且分别绘制了各模块的软件实现的设计流程图。出于对整个软件系统的统筹规划以及以后MAC协议系统的整体实现的考虑,将多个任务都会调用的算子函数或是整个系统需要的数据类型单独定义,并按照算子函数的不同功能分类整理编写对应的.C或.H文件。最后根据任务划分、任务优先级等编写了整个MAC层的程序以及调试程序,并将所有程序移植到ARM上调试。通过串口返回消息,得到程序运行的结果,并分析了结果。从调试的结果可以看出,本文实现了IEEE802.11 MAC层协议的主要功能,为实现整个下一代互联网无线接入终端项目奠定了良好的基础。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 无线局域网技术概要
  • 1.1.1 WLAN 的概念及特点
  • 1.1.2 WLAN 的标准
  • 1.1.3 WLAN 的应用
  • 1.2 本文的工作和结构安排
  • 2 IEEE802.11G MAC 层简介
  • 2.1 MAC 层服务综述
  • 2.2 MAC 层服务原语
  • 2.3 MAC 层功能
  • 2.4 通用IEEE802.11 MAC 帧格式
  • 2.5 分布式协调功能（DCF）概述
  • 2.5.1 CSMA/CA 机制
  • 2.5.2 RTS/CTS 交换
  • 2.5.3 MAC 级应答
  • 2.5.4 帧间间隔
  • 2.6 MSDU 分段/分段重组
  • 3 ΜC/OS-II 实时操作系统
  • 3.1 ΜC/OS-II 实时操作系统综述
  • 3.1.1 μC/OS-II 的特点
  • 3.1.2 μC/OS-II 的多任务实现机制
  • 3.1.3 μC/OS-II 的消息管理
  • 3.1.4 μC/OS-II 应用程序基本结构
  • 3.2 ΜC/OS-II 在ARM 下的移植
  • 3.2.1 μC/OS-II 在S3C2410 上的可移植性
  • 3.2.2 主体移植过程
  • 4 MAC 层的软件实现
  • 4.1 系统的构成
  • DataService 和MPDUGenerationSTA 模块'>4.1.1 MACDataService 和MPDUGenerationSTA 模块
  • ControlSTA 模块'>4.1.2 ProtocolControlSTA 模块
  • ManagementService 模块和MLMESTA 模块'>4.1.3 MACManagementService 模块和MLMESTA 模块
  • 4.1.4 Transmission 模块和Reception 模块
  • 4.2 任务划分
  • 4.3 任务调度及优先级设定
  • 4.4 各任务的软件实现
  • 4.4.1 消息队列相关数据定义与声明
  • 4.4.2 Package macsorts 的C 语言实现
  • 4.4.3 发送部分任务程序设计
  • 4.4.4 接收部分任务程序设计
  • 5 系统的调试与分析
  • 5.1 外围模块的模拟
  • 5.2 调试结果分析
  • 5.2.1 RTS/CTS 交互过程调试结果
  • 5.2.2 DATA/ACK 交互过程调试结果
  • 6 总结与展望
  • 6.1 论文工作总结
  • 6.2 后续工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录

    • 相关论文文献

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