室内短距离无线光网络MAC层的研究

发布时间：2020-10-11 10:02

　　 可见光有频带丰富、安全保密、不受电磁干扰等诸多优点。随着可见光LED的普及,可见光通信正在成为解决室内短距离通信的重要方向之一,在提供照明需求的同时解决了通信问题。但是,在室内环境下,可见光双向传输是一个挑战,其作为上行链路的传输介质,会对人眼产生视觉干扰,影响用户的体验。首先,由于上行链路的数据速率需求远小于下行链路,本文采纳了“下行可见光,上行红外”的非对称通信网络,来解决可见光通信的上行链路问题。同时,研究了可见光通信协议与红外通信协议的MAC层,分析了它们的优缺点,作为提出的可见光与红外相结合网络MAC层研究的理论依据。其次,本文建立了“下行可见光,上行红外”非对称通信网络的总体框架,先讨论了可见光LED灯组与终端的基本配置以及可见光的光源选择问题,再研究了室内可见光LED灯组的布局以及两终端之间的通信方式。随后,本文设计了适合“下行可见光,上行红外”非对称通信网络的MAC层协议。通过在IEEE802.15.7协议的基础上添加RTS/CTS握手机制和帧间间隔来解决终端只有可见光接收器造成的冲突问题;利用动态竞争机制和多参数优先级机制来改进随机接入算法。同时,基于马尔可夫链对改进后的MAC层建模,对性能参数进行理论分析。最后,本文验证了改进后的MAC层的可行性。先将功能繁多的LED灯组端的MAC层分解成为功能相对简单的模块,再基于OPNET对改进后的MAC层进行仿真,对比分析改进前后MAC层的性能参数,观察改进后MAC层的性能参数的理论结果与仿真结果的匹配度。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.1
【部分图文】：

图 6.3 仿真背景后面要分析终端节点的数量对性能参数的影响，本文会仿真 2 个到 10 个终情况下的场景。这样，改进后的 MAC 层协议的仿真工程有 9 个场景仿真，图示的是其中一个有 6 个终端节点的网络模型。从图中可以看出，本文仿真的是D 灯组下的 VPAN，该 LED 灯组位于室内(2.5,2.5)处。

长春理工大学硕士学位论文图 6.3 仿真背景后面要分析终端节点的数量对性能参数的影响，本文会仿真 2 个到 10 个终况下的场景。这样，改进后的 MAC 层协议的仿真工程有 9 个场景仿真，图的是其中一个有 6 个终端节点的网络模型。从图中可以看出，本文仿真的是 灯组下的 VPAN，该 LED 灯组位于室内(2.5,2.5)处。

长春理工大学硕士学位论文 层发送消息。sink 模块是模拟从 MAC 层接收消息，实际上用据包，进行统计分析后销毁。mac_command 模块用于生成确认帧块、mac_command 模块相当于 MAC 层的上层 SSCS 层。vpan_里最核心的模块，用于仿真改进后的 MAC 层协议。synchron 模块文仿真的是信标模式下超帧中 CAP 阶段，需要同步功能。vpan_块相当于 MAC 层。rx 模块是模拟 PHY 层的接收。tx 模块是模rx 模块、tx 模块相当于 PHY 层。battery 模块是电池模块，用于量，是因为后面会分析功耗与终端节点的关系。
【参考文献】

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本文编号：2836436