下一代WLAN关键技术的仿真平台设计与实现

发布时间：2017-08-09 01:19

  本文关键词：下一代WLAN关键技术的仿真平台设计与实现

  更多相关文章： 无线局域网 IEEE 802.11ax NS3 DSC OFDMA

【摘要】：IEEE802.11无线局域网协议在最近几年得到了巨大发展,因为它部署简单、使用方便、成本低廉,越来越多的地方部署了WLAN设备,这就产生了很多的密集部署场景。现在的WLAN标准在密集部署场景下性能下降严重,因此,IEEE成立了专门的工作组来制定IEEE802.11ax协议以提高在密集部署场景下网络的性能。随着无线网络仿真平台的进一步发展,NS3正在被科研界作为WLAN的主流仿真软件。相比NS2,NS3提供了更趋向于真实的WLAN协议体系架构,模拟了更为真实的WIFI网络。鉴于此,本文深入研究和分析了NS3的体系架构,对NS3的架构以及关键原理进行了详细介绍,整理并说明了NS3.19版本中数据包在802.11协议下的传输流程,重点介绍了MAC层及以下协议层中数据的传输细节和干扰计算的原理。传统的CSMA/CA机制存在隐藏终端和暴露终端问题。隐藏终端和暴露终端都会降低网络吞吐量,但是,暴露终端会导致严重的可扩展性问题,当AP的密度增大时,网络总的吞吐量会达到一个上限。因此,在802.11ax的提案中提出了一种DSC算法,DSC算法通过动态的调整载波监听门限来减少暴露终端,平衡空间复用和碰撞之间的影响,以达到最优的网络吞吐量。本文介绍了一个DSC仿真框架,并在NS3.19仿真平台上搭建了DSC仿真平台,通过DSC仿真平台分析了DSC算法的性能。可以看出DSC算法在一些场景下可以提高网络的吞吐量,但是,在个别场景下,由于碰撞的原因,反而会降低网络的吞吐量,针对这个问题,本文提出了一种DSC增强机制。随着可用带宽的增加和新技术的出现,物理层的峰值速率已经有了巨大的提高,然而,MAC层技术在过去的15年中却几乎没什么变化。现在的WLAN的MAC层协议是一个典型的单用户信道接入、单用户发送数据的协议。这种方式比较适合用于低密度部署的场景,在密集部署场景下,MAC层效率将会降低33%-40%。因此,在802.11ax提案中提出了OFDMA技术,在OFDMA技术中,将整个信道划分为多个子信道,每个子信道由一些子载波组成。由于不同的节点可以同时使用不同的子载波同时发送数据,所以OFDMA技术可以让多用户同时接入信道、同时发送数据,这能大幅提升在密集部署场景下MAC层的效率。本文介绍了一个上行OFDMA仿真框架,并在NS3.19仿真平台上搭建了上行OFDMA仿真平台,通过上行OFDMA仿真平台分析了上行OFDMA算法的性能。
【关键词】：无线局域网 IEEE 802.11ax NS3 DSC OFDMA
【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】：2015
【分类号】：TN925.93
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 无线局域网技术发展历程及现状16-18
• 1.2 下一代无线局域网 802.11ax18-20
• 1.3 选题意义及论文结构20-22
• 1.3.1 选题意义20
• 1.3.2 论文结构20-22
• 第二章 NS3网络仿真平台分析研究22-34
• 2.1 NS3简介22-24
• 2.1.1 NS3简介22
• 2.1.2 ubuntu中的环境变量设置及NS3安装22-23
• 2.1.3 NS3脚本仿真流程23-24
• 2.2 NS3架构分析24-26
• 2.3 NS3中wifi模块分析26-32
• 2.3.1 主要流程26-28
• 2.3.2 干扰计算28-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第三章 WLAN的动态门限调节机制34-60
• 3.1 CSMA/CA机制存在的问题34-35
• 3.2 动态门限调节机制35-44
• 3.2.1 接收过程35-38
• 3.2.2 门限设置算法38
• 3.2.3 仿真平台的主要功能38-39
• 3.2.4 一种DSC增强机制39-44
• 3.3 仿真实验44-58
• 3.3.1 实现方案44-50
• 3.3.2 参数配置50-52
• 3.3.3 结果与分析52-58
• 3.4 本章小结58-60
• 第四章 基于NS3的上行OFDMA设计与实现60-79
• 4.1 上行OFDMA原理60-64
• 4.1.1 上行OFDMA介绍60-61
• 4.1.2 上行OFDMA设计方案61-64
• 4.2 仿真实验64-77
• 4.2.1 实现方案64-70
• 4.2.2 参数配置70-71
• 4.2.3 结果与分析71-77
• 4.3 本章小结77-79
• 第五章 总结与展望79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-87
• 作者简介87-88

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