WLAN数据传输及时间同步技术研究

发布时间：2017-10-01 22:29

  本文关键词：WLAN数据传输及时间同步技术研究

  更多相关文章： IEEE 1588v2 IEEE 802.las 数据传输 时间同步 时偏误差和方差

【摘要】：随着WLAN无线网络节点同步性能需求的逐渐上升和实时性应用的不断扩展,无线数据传输与时间同步技术的研究工作越发重要。然而,WLAN现阶段应用的业务通常承载的实时性较弱,基本上满足不了基站的同步精度需求。如今WIFI成为了主流的3G网络以及无线接入网中及其重要的补充,并且对其时钟同步技术的需求也逐渐提高。因此,在WLAN通信过程实现无线网络节点更高精度的时间同步方案具有重要的应用价值。本论文的研究是基于WIFI系统软件开发以及高精度的时间同步协议等相关技术为基础的。首先完成集中式WLAN组网,分别在无线控制器(AC)监测无线接入点(AP)及终端设备的上线状态,并且测试AP与终端节点之间的数据传输的过程。介绍了时间同步机制,研究MAC层时间同步的设计方案以及测试MAC层时间同步过程中产生的延迟与抖动。采用IEEE 1588v2协议同步方案分析WLAN数据传输过程产生的硬件延迟与中断处理等因数,在此基础上研究CPU、网络等负载对时间戳测量的影响,并且采用IEEE 1588v2协议的简化版本IEEE 802.las精密时间协议方案进行测量,并确定了MAC层的时间同步模型与机制,从而得到仿真结果并且进行时偏方差的对比。最后,基于硬件时间戳铺助的情况下,将PTP标准应用到WLAN无线网络物理层时间戳的提取方案中,并且给出了设计与测试过程。测试结果表明,本文选取的WLAN网卡的管脚信号适用在同步精度为微秒级的应用,有其较高的稳定精度,并不会因为抖动的可能性太较大,而给同步精度造成较差的影响。因此,本文选取的无线芯片的管脚信号是可以作为时间戳信息的驱动信号。另外,将简化版的IEEE 802.las时间同步方式比较IEEE 1588得出了两种方式的时偏误差和方差并分别进行比较。时间同步精度较高情况下,信道竞争导致的时间同步影响比较大,IEEE 802.1 as在此情况下比起IEEE 1588方案将会有更好的时间同步性能。如果时间戳精度低于310?s情况下,此时造成误差的关键原因是时间戳精度较低,那么此刻这两种同步方式的性能慢慢趋近。
【关键词】：IEEE 1588v2 IEEE 802.las 数据传输 时间同步 时偏误差和方差
【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】：TN925.93
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 论文研究的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究动态12-13
• 1.3 本论文的主要研究内容13-14
• 1.4 本论文的结构安排14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 集中式WLAN数据传输过程16-25
• 2.1 802.11MAC基本原理16
• 2.2 802.11帧封装细节16-19
• 2.2.1 数据帧17
• 2.2.2 控制帧17
• 2.2.3 管理帧17-19
• 2.3 无线终端设备与AP之间传输数据的过程19-20
• 2.4 CAPWAP协议工作机制20-22
• 2.4.1 基于CAPWAP协议的WLAN组成结构20
• 2.4.2 CAPWAP协议的主要功能20-21
• 2.4.3 CAPWAP隧道和报文21-22
• 2.5 组网设备的选择22-23
• 2.6 本章小结23-25
• 第三章 时间同步机制及MAC层时间同步的实现25-46
• 3.1 时钟同步技术相关标准及其发展25-26
• 3.2 IEEE 1588标准及PTP时钟模型26-29
• 3.2.1 IEEE 1588标准26-27
• 3.2.2 PTP时钟模型27-29
• 3.3 通过IEEE1588协议分析链路层时间戳同步29-31
• 3.3.1 完成时间戳的提取29
• 3.3.2 识别数据包的过程29-31
• 3.4 WLAN时间同步具体实现方案31-36
• 3.4.1 MAC层的时间同步测试系统实现模型32-34
• 3.4.2 数据时延传输34-35
• 3.4.3 数据采集系统及时间抖动的测量装置35-36
• 3.5 延迟与抖动以及测试结果分析36-45
• 3.5.1 硬件延迟的测量结果与分析38-42
• 3.5.2 中断处理和时间戳延迟的结果与分析42-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 物理层时间戳的实现46-54
• 4.1 IEEE1588测量WLAN时间戳问题46-47
• 4.2 比较以太网物理层基于硬件的时间戳测量47-48
• 4.3 WLAN物理层时间戳的实现48-53
• 4.3.1 WLAN芯片层次结构48-49
• 4.3.2 物理层时间戳分析49-50
• 4.3.3 无线同步节点的设计50-51
• 4.3.4 WLAN芯片物理层时间抖动的测量结果51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 时间同步结果分析及方案对比54-65
• 5.1 WLAN数据传输测试结果54-56
• 5.2 负载对时间戳测量的影响56
• 5.3 WLAN时间同步方案改进56-63
• 5.3.1 IEEE 802.las与IEEE 1588协议标准的区别59-60
• 5.3.2 802.11v时间测量过程60-62
• 5.3.3 时间同步测试结果对比62-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 全文总结与工作展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间取得的成果72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘明哲;徐皑冬;赵伟;;基于IEEE1588的时钟同步算法软件实现[J];仪器仪表学报;2006年S3期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘波;基于OPNET的无线传感器网络建模与仿真[D];华南理工大学;2010年

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本文编号：956046