可見光通信作為未來5G通信技術(shù)和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向,基于可見光進(jìn)行信息傳輸可以極大的提高通信的帶寬容量和速度,是未來人類解決車聯(lián)網(wǎng)等對通信速度要求極高的領(lǐng)域的通信的一種重要方式,本文對可見光通信技術(shù)進(jìn)行研究,在已有的IEEE802.15.7協(xié)議的基礎(chǔ)上,對其幀結(jié)構(gòu)和訪問控制等核心技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提出了一種優(yōu)化的接入機(jī)制方法,在不考慮天氣環(huán)境等因素的情況下可以有效的提高可見光通信效率和速度,對推動未來可見光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展具有非常重要的意義,本文的主要研究內(nèi)容如下:1)對可見光的通信協(xié)議、MAC層的幀結(jié)構(gòu)、訪問控制技術(shù)等核心理論進(jìn)行了研究,結(jié)合國內(nèi)外當(dāng)前的研究現(xiàn)狀,提出了一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,該方案從幀結(jié)構(gòu)和接入控制上進(jìn)行優(yōu)化,有效的提高可見光通信效率和速度;2)對車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的可見光通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和鏈路特征進(jìn)行了研究,深入分析了可見光的接入機(jī)制的公平性,并基于網(wǎng)絡(luò)吞吐量馬爾科夫模型構(gòu)建了可見光通信性能分析模型,對本文優(yōu)化后的可見光通信的性能進(jìn)行評估,最后基于OpenNet平臺完成了對優(yōu)化模型的仿真分析,驗(yàn)證了優(yōu)化方案的可靠性;3)構(gòu)建了基于可見光通信的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)終端,在前文的車... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

IEEE802.15.7標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)

可見光通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議優(yōu)化及其在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用在 IEEE802.15.7 協(xié)議中，是通過一種超幀結(jié)構(gòu)來劃分時(shí)隙的，如圖 2-2 所示，通信過程中可見光通信協(xié)調(diào)器可以通過發(fā)出網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)將超幀分為了 16 個(gè)相同大小的時(shí)間槽，這就是 IEEE802.15.7 的超幀基本結(jié)構(gòu)[34]，在這 16 個(gè)時(shí)間槽中，其中第一個(gè)時(shí)間槽被用于傳輸信標(biāo)幀，在傳輸?shù)倪^程中個(gè)，這種信標(biāo)幀是可選擇的，如果協(xié)調(diào)器不想使用超幀結(jié)構(gòu)，那么可以直接關(guān)閉信標(biāo)的傳輸，通過這種信標(biāo)使能的超幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使得設(shè)備在活動分布的時(shí)間內(nèi)，采用競爭或者非競爭的方式來控制設(shè)備信道的使用[35]，被分為競爭時(shí)期，（CAP）和非競爭時(shí)期（CFP），在設(shè)備接入的過程中，如果處于 CAP 時(shí)期，那么采用分時(shí)槽隨機(jī)進(jìn)行接入，這里提供了 CAMA 和 CA 兩種接入機(jī)制選擇，在非競爭時(shí)期是通過保障時(shí)隙 GTS 組成，在進(jìn)行可見光通信的過程中，對于一些特殊的通信情況下，可以采用 PAN 主協(xié)調(diào)器的活動超幀中的 CTS，同時(shí)在通信過程中協(xié)調(diào)器還會根據(jù)當(dāng)前的任務(wù)情況，有可能進(jìn)入到省電模式，這種模式下設(shè)備通過競爭時(shí)期分配到的時(shí)槽進(jìn)行通信，如果完成通信后在非活動的時(shí)期內(nèi)，設(shè)備也可以進(jìn)入到睡眠狀態(tài)，以達(dá)到設(shè)備端省電的目的[36]。

尋址域MHR MSDU MFR其中在上述標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)中，其中幀控制域的具體結(jié)構(gòu)如下圖 2-5 所示，在控制域中主要包括了對 MAC 層的部分功能的定義，如信道預(yù)約、幀類型、安全使能、幀等待、確認(rèn)幀請求等。同時(shí)，為了對協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化，我們還需要了解在 802.15.7 協(xié)議中，其媒體的訪問控制層發(fā)送的數(shù)據(jù)幀之間都是有一定的時(shí)間間隔存在，如果確認(rèn)信號空閑狀態(tài)，并且等待超過的一定的時(shí)間間隔之后[38]，該節(jié)點(diǎn)才會開始嘗試的去訪問該信道，在 MAC 層通過從物理層接收數(shù)據(jù)，然后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在處理過程中需要花費(fèi)一定的時(shí)間，所以導(dǎo)致了在同一個(gè)設(shè)備發(fā)送的連續(xù)幀之間至少需要保持要大于 MAC 層處理物理幀數(shù)據(jù)的這一時(shí)間間隔，在 802.15.7 協(xié)議中就定義了三種不同的間隔時(shí)間用于通信過程中的控制，其定義主要是根據(jù)物理幀數(shù)據(jù)量的大小來進(jìn)行的，分為短幀時(shí)間間隔（SIFS）、長幀時(shí)間間隔（LIFS）、突發(fā)幀時(shí)間間隔（RIFS）等，在上述實(shí)踐間隔中，其長度關(guān)系滿足如下數(shù)學(xué)模型[39]：RFIS<SIFS<LIFS (2-1)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]移動場景下一種可見光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 尹浩浩,董雨晴,鄒倩,沈連豐.  重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[2]可見光通信系統(tǒng)的自適應(yīng)信道估計(jì)研究[J]. 武琰.  激光雜志. 2017(06)
[3]基于LED的可見光通信系統(tǒng)預(yù)均衡技術(shù)研究[J]. 蔣余成,劉智,邴麗媛,王凱,姚海峰,王素芬.  長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(03)
[4]車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢[J]. 宿峰榮,管繼富,張?zhí)煲?武貴實(shí),馮文江.  信息技術(shù)與信息化. 2017(04)
[5]基于可見光通信的MIMO技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 遲楠,喬梁,趙嘉琦,盧星宇.  南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(02)
[6]可見光通信中光學(xué)天線的研究[J]. 吳楠,楊愛英,馮立輝,忻向軍.  南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(02)
[7]新型LED陣列分布的室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)模型研究[J]. 曾碧,洪國南.  廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[8]基于白光LED可見光通信的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J]. 陳泉潤,張濤,鄭偉波,李茹,崔釗.  半導(dǎo)體光電. 2016(04)
[9]基于專利分析的我國LED可見光通信技術(shù)分析[J]. 王華,張亞菲.  照明工程學(xué)報(bào). 2016(04)
[10]基于COB LED的均勻光強(qiáng)分布可見光通信系統(tǒng)發(fā)射端的光學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 李遠(yuǎn)興,梁文躍,葉湖貴,龍擁兵,申冬玲,嚴(yán)輝章,譚健華,葉嘉建.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2016(10)

碩士論文
[1]基于OFDM的車聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)基帶設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)[D]. 錢海峰.電子科技大學(xué) 2017



本文編號：3263360