无线通信与网络系统性仿真实验设计
发布时间：2020-12-22 05:27
为培养学生系统性、工程性思维,采用NS3中的WiFi模块设计了MAC协议性能分析仿真实验,围绕一个整体的电子信息系统、通信系统与计算机网络系统,构建了科学、系统和相对独立的系统性教学实验体系,完成自底层的器件到高层网络和系统的逐步递增模式的全过程工程实践环节。通过实验说明系统性软件在无线通信与网络课程群实验设置中的意义。
【文章来源】：实验技术与管理. 2018年11期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１ＮＳ３网络仿真实验基本流程根据仿真需要创建的脚本主要包括４部分内容：
ｕｎｃ－ｔｉｏｎ，ＤＣＦ）［１０］，其中包含Ｂａｓｉｃ机制和ＲＴＳ／ＣＴＳ机制。在Ｂａｓｉｃ机制中，当节点检测到信道空闲时间长于分布式帧间间隙（ＤＩＦＳ）时，节点将信道视为空闲，数据迟１个ＤＩＦＳ后立刻发送，如图２所示。数据包传输完成，目的节点在正确接收数据后延迟ＳＩＦＳ时间后发送ＡＣＫ帧，源节点接收到ＡＣＫ后，此次传输完成。当信道再次空闲持续长达ＤＩＦＳ之后，进入下一次接入竞争。图２Ｂａｓｉｃ机制然而当一次传输中同时有多个节点发送数据时，会发生冲突，使数据无法成功传输，浪费信道资源。浪费的时间是冲突节点中传输的最长数据的时间。采用ＣＳＭＡ／ＣＡ协议（ＲＴＳ／ＣＴＳ机制），可减少信道资源浪费。如图３所示，在数据发送之前，通过发送ＲＴＳ和ＣＴＳ帧进行数据传输的请求与确认。目的节点接收到数据帧后，同样通过ＡＣＫ确认此次传输完成。在发送ＲＴＳ过程中，会发生多个节点发送冲突，造成信道资源的浪费，冲突持续时间为ＲＴＳ传输时间加上１个ＤＩＦＳ时间。但ＲＴＳ帧长度远小于数据帧长度，因此冲突时间远小于ＣＳＭＡ／ＣＤ机制中的冲突时间，可以有效减少信道资源浪费，因此被广泛应用于无线网络中。此外，当网络中的节点有数据要发送时，在发送之２１１实验技术与管理
的研究往往以Ｂｉａｎｃｈｉ所提出的离散Ｍａｒｋｏｖ模型为基础［１１］。该模型可以有效模拟ＤＣＦ协议中退避过程。３基于ＮＳ３的仿真实验本文采用ＮＳ３中的ＷｉＦｉ模块设计ＭＡＣ协议性能分析的仿真实验。在仿真实验中，需要赋予网络中各节点ＷｉＦｉ设备的功能。节点在ＮＳ３中为实际通信设备的抽象，包括应用程序、网络设计及驱动等一系列实际设备特性。图４为ＮＳ３中ＷｉＦｉ设备的结构，各模块含义为［１２］：图４ＮＳ３中ＷｉＦｉ设备结构Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ：设备上所安装的用户应用程序的抽象，即数据的产生程序；ＷｉｆｉＮｅｔＤｅｖｉｃｅ：对实际设备中网络设备的抽象，包含网卡硬件与驱动程序；ＭＡＣＨｉｇｈ：ＷｉＦｉ设备高层ＭＡＣ抽象，用于设置ＷｉＦｉ网络设备类型（ＡＰ，Ｓｔａｔｉｏｎ，Ａｄｈｏｃ）；ＤｃａＴｘＯｐ与ＭａｃＲｘＭｉｄｄｌｅ：分别用于处理发送队列与接收队列中数据包发送与接收；ＭａｃＬｏｗ：涉及ＤＣＦ中控制帧和数据帧的发送与接收；ＤｃｆＭａｎａｇｅｒ：ＤＣＦ机制的具体实现及节点收发状态监听管理；ＷｉｆｉＰｈｙ：实际发送过程中物理层收发处理，包含物理层接收信号强度、ＳＮＲ、误码率、发送功率等相关信息；ＷｉｆｉＣｈａｎｎｅｌ：仿真所用信道模型。在ＮＳ３中实现ＷｉＦｉ网络仿真场景的基本流程为：（１）创建节点：为仿真网络场景创建设备节点；（２）创建Ｗｉｆｉ类并设置协议标准；（３）创建ＷｉｆｉＭＡＣ协议类并设定协议
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于WARP的无线通信实验研究平台设计[J]. 孙彦景,陈岩,王艳芬,李松,施文娟. 实验技术与管理. 2017(04)
[2]Gnuplot在近代物理实验数据处理中的应用[J]. 亓鹏,王殿生,闫向宏,周丽霞,陈东猛. 实验技术与管理. 2014(10)
本文编号：2931217
【文章来源】：实验技术与管理. 2018年11期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１ＮＳ３网络仿真实验基本流程根据仿真需要创建的脚本主要包括４部分内容：
ｕｎｃ－ｔｉｏｎ，ＤＣＦ）［１０］，其中包含Ｂａｓｉｃ机制和ＲＴＳ／ＣＴＳ机制。在Ｂａｓｉｃ机制中，当节点检测到信道空闲时间长于分布式帧间间隙（ＤＩＦＳ）时，节点将信道视为空闲，数据迟１个ＤＩＦＳ后立刻发送，如图２所示。数据包传输完成，目的节点在正确接收数据后延迟ＳＩＦＳ时间后发送ＡＣＫ帧，源节点接收到ＡＣＫ后，此次传输完成。当信道再次空闲持续长达ＤＩＦＳ之后，进入下一次接入竞争。图２Ｂａｓｉｃ机制然而当一次传输中同时有多个节点发送数据时，会发生冲突，使数据无法成功传输，浪费信道资源。浪费的时间是冲突节点中传输的最长数据的时间。采用ＣＳＭＡ／ＣＡ协议（ＲＴＳ／ＣＴＳ机制），可减少信道资源浪费。如图３所示，在数据发送之前，通过发送ＲＴＳ和ＣＴＳ帧进行数据传输的请求与确认。目的节点接收到数据帧后，同样通过ＡＣＫ确认此次传输完成。在发送ＲＴＳ过程中，会发生多个节点发送冲突，造成信道资源的浪费，冲突持续时间为ＲＴＳ传输时间加上１个ＤＩＦＳ时间。但ＲＴＳ帧长度远小于数据帧长度，因此冲突时间远小于ＣＳＭＡ／ＣＤ机制中的冲突时间，可以有效减少信道资源浪费，因此被广泛应用于无线网络中。此外，当网络中的节点有数据要发送时，在发送之２１１实验技术与管理
的研究往往以Ｂｉａｎｃｈｉ所提出的离散Ｍａｒｋｏｖ模型为基础［１１］。该模型可以有效模拟ＤＣＦ协议中退避过程。３基于ＮＳ３的仿真实验本文采用ＮＳ３中的ＷｉＦｉ模块设计ＭＡＣ协议性能分析的仿真实验。在仿真实验中，需要赋予网络中各节点ＷｉＦｉ设备的功能。节点在ＮＳ３中为实际通信设备的抽象，包括应用程序、网络设计及驱动等一系列实际设备特性。图４为ＮＳ３中ＷｉＦｉ设备的结构，各模块含义为［１２］：图４ＮＳ３中ＷｉＦｉ设备结构Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ：设备上所安装的用户应用程序的抽象，即数据的产生程序；ＷｉｆｉＮｅｔＤｅｖｉｃｅ：对实际设备中网络设备的抽象，包含网卡硬件与驱动程序；ＭＡＣＨｉｇｈ：ＷｉＦｉ设备高层ＭＡＣ抽象，用于设置ＷｉＦｉ网络设备类型（ＡＰ，Ｓｔａｔｉｏｎ，Ａｄｈｏｃ）；ＤｃａＴｘＯｐ与ＭａｃＲｘＭｉｄｄｌｅ：分别用于处理发送队列与接收队列中数据包发送与接收；ＭａｃＬｏｗ：涉及ＤＣＦ中控制帧和数据帧的发送与接收；ＤｃｆＭａｎａｇｅｒ：ＤＣＦ机制的具体实现及节点收发状态监听管理；ＷｉｆｉＰｈｙ：实际发送过程中物理层收发处理，包含物理层接收信号强度、ＳＮＲ、误码率、发送功率等相关信息；ＷｉｆｉＣｈａｎｎｅｌ：仿真所用信道模型。在ＮＳ３中实现ＷｉＦｉ网络仿真场景的基本流程为：（１）创建节点：为仿真网络场景创建设备节点；（２）创建Ｗｉｆｉ类并设置协议标准；（３）创建ＷｉｆｉＭＡＣ协议类并设定协议
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于WARP的无线通信实验研究平台设计[J]. 孙彦景,陈岩,王艳芬,李松,施文娟. 实验技术与管理. 2017(04)
[2]Gnuplot在近代物理实验数据处理中的应用[J]. 亓鹏,王殿生,闫向宏,周丽霞,陈东猛. 实验技术与管理. 2014(10)
本文编号：2931217
本文链接：https://www.wllwen.com/jiaoyulunwen/wangluojiaoyulunwen/2931217.html
