无线通信网络跨层仿真系统设计

论文摘要

由于无线通信网络的复杂性，对其算法、协议和性能很难进行深入的理论分析，目前主要通过软件仿真进行评估和测试。针对现有仿真软件存在的问题，本文研究并设计了一种基于物理层真实数据业务流的分布式无线通信网络跨层仿真系统，并在VisualStudio2010的开发环境下对该系统作了初步实现，最后还对系统进行了详细的测试和验证。主要研究内容如下：1.深入分析了目前无线网络仿真系统存在的问题，提出了一种基于物理层真实数据流的仿真系统架构方案，该系统主要由若干无线节点模型与控制中心的传播模型组成，并依靠基于传播层的离散事件驱动机制来推进系统的仿真运行。2.研究了系统的无线节点模型、控制中心、系统底层驱动机制。首先设计了无线节点的层次模型，然后确立了控制中心的主要功能模块，给出了无线信道传播模型，最后阐述了仿真系统中基于离散事件的驱动机制，引入了基于时间轴推进的离散事件队列的概念，提出了一种无线节点事件队列与控制中心全局事件队列的同步机制及实现方案。3.研究并设计了仿真系统中无线节点模型的MAC层典型协议用例ALOHA，物理层典型标准用例IEEE802.11b，以及控制中心传播模型的典型用例。4.在VisualStudio2010的开发环境下实现该网络仿真系统设计方案。重点研究了无线节点子系统和控制中心实现的关键模块，实现了离散事件驱动同步控制流程，完成了系统的初步仿真功能，让系统能够准确地模拟无线网络中数据包发送、接收和冲突等情况的发生，最终可以在目前实现的系统上进行应用层、MAC层、物理层、传播层的跨层方案研究与验证。5.对本课题设计与实现的网络仿真系统进行详细的测试，从多个角度设计测试案例，仿真结果验证了基于物理层真实数据流跨层仿真系统设计的可行性、准确性与优越性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图表清单
• 缩略词
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究现状及意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 组织结构
• 第二章 无线通信网络仿真系统设计
• 2.1 系统设计概述
• 2.2 系统架构设计
• 2.3 系统驱动机制设计
• 2.3.1 用户事件模型
• 2.3.2 离散事件队列
• 2.3.3 离散事件驱动机制
• 2.3.4 系统运行实例
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统模型典型用例设计
• 3.1 无线节点模型典型协议用例设计
• 3.1.1 MAC层ALOHA协议设计
• 3.1.1.1 工作原理
• 3.1.1.2 帧格式的定义
• 3.1.2 物理层IEEE802.11b协议设计
• 3.1.2.1 物理层结构
• 3.1.2.2 物理层标准
• 3.1.2.3 DSSSPLCP子层
• 3.1.2.4 DSSSPMD子层
• 3.1.2.5 成形滤波和匹配滤波
• 3.1.2.6 发送与接收方案的设计及仿真
• 3.2 控制中心传播模型典型用例设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 无线通信网络仿真系统实现
• 4.1 系统实现概述
• 4.2 系统实现基础
• 4.2.1 开发工具
• 4.2.2 网络通信
• 4.2.2.1 基于UDP的控制包传输
• 4.2.2.2 基于TCP的数据包传输
• 4.3 无线节点子系统实现
• 4.3.1 驱动机制模块实现
• 4.3.1.1 控制包的发送和接收
• 4.3.1.2 离散事件队列的管理
• 4.3.2 数据收发模块实现
• 4.3.3 数据处理模块实现
• 4.3.4 协议层模块实现
• 4.3.4.1 应用层实现
• 4.3.4.2 MAC层实现
• 4.3.4.3 物理层实现
• 4.4 控制中心实现
• 4.4.1 界面配置模块
• 4.4.1.1 界面设计
• 4.4.1.2 参数配置
• 4.4.2 无线信道模块
• 4.4.3 驱动机制模块
• 4.4.3.1 控制包的发送和接收
• 4.4.3.2 全局事件队列的管理
• 4.4.4 数据收发模块
• 4.5 本章小结
• 第五章 无线通信网络仿真系统测试
• 5.1 同步参数对网络性能的影响
• 5.2 信噪比对网络性能的影响
• 5.3 发包率对网络性能的影响
• 5.4 节点数目对网络性能的影响
• 5.5 本系统和GloMoSim的报文接收模型对比分析与测试
• 5.6 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 研究工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文