發(fā)布時間：2020-12-22 05:27

　　為培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)性、工程性思維,采用NS3中的WiFi模塊設(shè)計(jì)了MAC協(xié)議性能分析仿真實(shí)驗(yàn),圍繞一個整體的電子信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),構(gòu)建了科學(xué)、系統(tǒng)和相對獨(dú)立的系統(tǒng)性教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系,完成自底層的器件到高層網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的逐步遞增模式的全過程工程實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)說明系統(tǒng)性軟件在無線通信與網(wǎng)絡(luò)課程群實(shí)驗(yàn)設(shè)置中的意義。 

【文章來源】：實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2018年11期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１ＮＳ３網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)基本流程根據(jù)仿真需要創(chuàng)建的腳本主要包括４部分內(nèi)容：

ｕｎｃ－ｔｉｏｎ，ＤＣＦ）［１０］，其中包含Ｂａｓｉｃ機(jī)制和ＲＴＳ／ＣＴＳ機(jī)制。在Ｂａｓｉｃ機(jī)制中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)檢測到信道空閑時間長于分布式幀間間隙（ＤＩＦＳ）時，節(jié)點(diǎn)將信道視為空閑，數(shù)據(jù)遲１個ＤＩＦＳ后立刻發(fā)送，如圖２所示。數(shù)據(jù)包傳輸完成，目的節(jié)點(diǎn)在正確接收數(shù)據(jù)后延遲ＳＩＦＳ時間后發(fā)送ＡＣＫ幀，源節(jié)點(diǎn)接收到ＡＣＫ后，此次傳輸完成。當(dāng)信道再次空閑持續(xù)長達(dá)ＤＩＦＳ之后，進(jìn)入下一次接入競爭。圖２Ｂａｓｉｃ機(jī)制然而當(dāng)一次傳輸中同時有多個節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時，會發(fā)生沖突，使數(shù)據(jù)無法成功傳輸，浪費(fèi)信道資源。浪費(fèi)的時間是沖突節(jié)點(diǎn)中傳輸?shù)淖铋L數(shù)據(jù)的時間。采用ＣＳＭＡ／ＣＡ協(xié)議（ＲＴＳ／ＣＴＳ機(jī)制），可減少信道資源浪費(fèi)。如圖３所示，在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，通過發(fā)送ＲＴＳ和ＣＴＳ幀進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼埱笈c確認(rèn)。目的節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)幀后，同樣通過ＡＣＫ確認(rèn)此次傳輸完成。在發(fā)送ＲＴＳ過程中，會發(fā)生多個節(jié)點(diǎn)發(fā)送沖突，造成信道資源的浪費(fèi)，沖突持續(xù)時間為ＲＴＳ傳輸時間加上１個ＤＩＦＳ時間。但ＲＴＳ幀長度遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)幀長度，因此沖突時間遠(yuǎn)小于ＣＳＭＡ／ＣＤ機(jī)制中的沖突時間，可以有效減少信道資源浪費(fèi)，因此被廣泛應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)中。此外，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，在發(fā)送之２１１實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理

的研究往往以Ｂｉａｎｃｈｉ所提出的離散Ｍａｒｋｏｖ模型為基礎(chǔ)［１１］。該模型可以有效模擬ＤＣＦ協(xié)議中退避過程。３基于ＮＳ３的仿真實(shí)驗(yàn)本文采用ＮＳ３中的ＷｉＦｉ模塊設(shè)計(jì)ＭＡＣ協(xié)議性能分析的仿真實(shí)驗(yàn)。在仿真實(shí)驗(yàn)中，需要賦予網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)ＷｉＦｉ設(shè)備的功能。節(jié)點(diǎn)在ＮＳ３中為實(shí)際通信設(shè)備的抽象，包括應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及驅(qū)動等一系列實(shí)際設(shè)備特性。圖４為ＮＳ３中ＷｉＦｉ設(shè)備的結(jié)構(gòu)，各模塊含義為［１２］：圖４ＮＳ３中ＷｉＦｉ設(shè)備結(jié)構(gòu)Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ：設(shè)備上所安裝的用戶應(yīng)用程序的抽象，即數(shù)據(jù)的產(chǎn)生程序；ＷｉｆｉＮｅｔＤｅｖｉｃｅ：對實(shí)際設(shè)備中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的抽象，包含網(wǎng)卡硬件與驅(qū)動程序；ＭＡＣＨｉｇｈ：ＷｉＦｉ設(shè)備高層ＭＡＣ抽象，用于設(shè)置ＷｉＦｉ網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型（ＡＰ，Ｓｔａｔｉｏｎ，Ａｄｈｏｃ）；ＤｃａＴｘＯｐ與ＭａｃＲｘＭｉｄｄｌｅ：分別用于處理發(fā)送隊(duì)列與接收隊(duì)列中數(shù)據(jù)包發(fā)送與接收；ＭａｃＬｏｗ：涉及ＤＣＦ中控制幀和數(shù)據(jù)幀的發(fā)送與接收；ＤｃｆＭａｎａｇｅｒ：ＤＣＦ機(jī)制的具體實(shí)現(xiàn)及節(jié)點(diǎn)收發(fā)狀態(tài)監(jiān)聽管理；ＷｉｆｉＰｈｙ：實(shí)際發(fā)送過程中物理層收發(fā)處理，包含物理層接收信號強(qiáng)度、ＳＮＲ、誤碼率、發(fā)送功率等相關(guān)信息；ＷｉｆｉＣｈａｎｎｅｌ：仿真所用信道模型。在ＮＳ３中實(shí)現(xiàn)ＷｉＦｉ網(wǎng)絡(luò)仿真場景的基本流程為：（１）創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)：為仿真網(wǎng)絡(luò)場景創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)；（２）創(chuàng)建Ｗｉｆｉ類并設(shè)置協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；（３）創(chuàng)建ＷｉｆｉＭＡＣ協(xié)議類并設(shè)定協(xié)議

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于WARP的無線通信實(shí)驗(yàn)研究平臺設(shè)計(jì)[J]. 孫彥景,陳巖,王艷芬,李松,施文娟.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2017(04)
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本文編號：2931217