接入网MAC层仿真平台设计与优化

发布时间：2020-06-18 21:56

【摘要】：网络技术飞速发展,网络上不断更新的需求促使网络研究人员进行新协议的设计与开发。仿真技术能够很好地模拟协议的运行流程,以及分析、对比协议性能,在网络协议的设计过程中发挥着重要作用。在现有的网络协议仿真工具无法很好地贴合对MAC层协议仿真需求的原因下,课题组自主搭建了基础MAC层协议仿真平台,但基础平台的不足与缺陷在使用过程中慢慢暴露出来,因此为了便于后期工作的推进,有必要对基础平台进行设计与优化。本文主要研究接入网MAC层仿真平台的设计与优化,并对其功能的正确性和有效性进行验证。首先从功能性和非功能性两方面对仿真平台的需求进行了深入调研,包括支持多种拓扑结构、支持多种双工方式、支持多种多址接入方式、支持协议数据传输仿真、平台的稳定性、可扩展性和易用性,并指出平台需要支持多种业务流量的生成、多种信道模型的创建、多信道场景的仿真以及完善的节点功能。其次结合需求提出了平台的多个主要设计思路,包括仿真运行机制、拓扑表示方式、通用业务模型、抽象PHY层设计和并行多信道,并且为节点、信道等基本仿真元素设计了其内部结构,同时设计了仿真平台的整体架构。接下来对仿真平台各模块功能进行了详细设计与实现,底层模块中设计并实现了内存管理机制;仿真主模块中定义了大量的仿真基本元素结构,并且结合节点、信道等基本仿真元素对通用业务模型、流分类机制、队列及队列管理算法、节点转发功能、节点感知信道状态机制以及信道丢包机制等内容的实现原理做了详细阐述;界面模块中包括对界面配置功能以及相关接口的设计与实现。最后根据需求设计不同仿真场景对仿真平台的优化功能进行了较为系统的测试验证,包括变速率业务、两冲突域场景、多种信道模型的创建、多信道场景、节点转发功能、队列管理功能、信道丢包机制,并选取纯ALOHA、时隙ALOHA、1-坚持型CSMA协议和多信道TDMA对平台的整体仿真功能进行验证,最终仿真结果与理论分析结果基本吻合,仿真结果验证了仿真平台相关功能及机制的设计与实现是正确且有效的。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN915.6
【图文】：

界面图,平台,界面

图4.29平台界面平台的界面设计如图 4.29 所示，平台界面大体上可以分为输入输出两部分，仿真人员可以在界面上设置仿真节点数目，仿真时长，以及选择配置文件以及结果输出文件；仿真结束后，平台将打印仿真过程中的关键事件流程，还有一些关键统计信息，并将仿真结果保存到输出文件中。4.5 本章小结本章主要介绍了仿真平台的详细设计与具体实现。首先因为平台在仿真过程中有大量的访问内存的操作，为了避免频繁调用系统函数而造成的平台运行不稳定问题，平台设计了内存管理技术，通过一次性申请一块较大的内存池来实现。然后介绍了仿真基本元素的具体实现，比如事件与事件调度器、数据包与队列、定时器、通用业务模型、信道与节点，以及相应的信道丢包机制、流分类机制、队列管理算法、转发机制以及节点感知信道状态的具体实现。最后介绍了仿真平台交互界面的设计与实现，

【参考文献】