自组织网络MAC层随机接入设计与FPGA实现

发布时间：2017-05-01 15:08

  本文关键词：自组织网络MAC层随机接入设计与FPGA实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线自组织网络是由若干无中心、分布式的无线通信设备临时自由组合形成的一种无线分组网络。具有灵活性强,展开快速且抗毁性好等优点,成为无线通信技术发展重要方向之一。但目前基于竞争方式的自组织网络协议存在节点信道资源分配不均,业务接入时延抖动较大等问题,因此,需要设计一个公平高效的MAC层接入控制方案以解决上述问题。论文研究了MAC层接入控制技术,设计了时分多址的MAC层接入方案,完成了接入控制及业务传输软件的FPGA实现,并针对各项功能和指标,进行了详细的测试。全文主要工作如下:第一,根据便携设备硬件结构和组网需求分析并设计了自组网接入整体方案。讨论了现有MAC层接入技术原理,比较其优缺点。设计了预约机制的时分多址网络接入方案,完成网络时隙结构定义,节点接入、异常处理及数据单元结构设计。研究了现有同步算法原理,定义了易于FPGA实现的网络同步机制;计算并分析了所设计系统的同步精度、接入时延、吞吐量、运动影响性能。第二,给出了预约机制时分多址接入方案在FPGA上的详细逻辑设计。自顶向下设计了同步及接入方案在FPGA上的实现细则,包括总体架构,状态控制,模块功能划分以及主要模块的处理流程。第三,测试与分析便携设备组网接入及业务传输实现效果。首先针对接入控制功能模块及接口进行了测试与分析,然后在FPGA内部测试了接入方案性能;最后进行整机接入及业务传输验证。结果表明,实现后的接入控制方案同步精度2.5μs,最大吞吐量1.41Mbps,可以保证半径2km范围内16个节点之间无冲突得进行视频及文件传输,并同时进行语音、短信业务交互。业务延迟小于200ms。本文研究内容对自组织网络MAC层接入设计与实现提供了一种解决方案,所设计的方案支持语音、短信、文件传输、视频通信等功能,在应急通信场景下,具备很强的实用性,对后期产品开发及升级提供了一定参考。
【关键词】：自组织网络 MAC TDMA FPGA
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5

  本文关键词：自组织网络MAC层随机接入设计与FPGA实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：339137