本文關(guān)鍵詞：室內(nèi)光通信系統(tǒng)MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著LED技術(shù)的發(fā)展與成熟,基于白光LED的室內(nèi)可見(jiàn)光通信技術(shù)越來(lái)越受到各國(guó)研究組織的重視。相比于傳統(tǒng)射頻無(wú)線通信技術(shù)頻譜資源匱乏、對(duì)人體有輻射危害等諸多限制,室內(nèi)可見(jiàn)光通信技術(shù)憑借其頻譜資源豐富、綠色環(huán)保、對(duì)人體安全、保密性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),被視作極具競(jìng)爭(zhēng)力的新一代短距離無(wú)線通信技術(shù)之一。目前有關(guān)室內(nèi)可見(jiàn)光通信技術(shù)的研究主要集中在如何實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)更高速率的數(shù)據(jù)傳輸,而有關(guān)室內(nèi)光通信系統(tǒng)MAC層協(xié)議的研究較少。本文將對(duì)室內(nèi)光通信系統(tǒng)MAC層協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行深入探究。本文首先研究了IEEE 802.15.7標(biāo)準(zhǔn)和ICT-213311 OMEGA標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于可見(jiàn)光通信MAC層協(xié)議的設(shè)計(jì)方法,并分析和對(duì)比了兩種標(biāo)準(zhǔn)MAC層協(xié)議的區(qū)別。隨后針對(duì)室內(nèi)可見(jiàn)光通信的場(chǎng)景特點(diǎn)以及MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求,論文設(shè)計(jì)和提出了一種室內(nèi)光通信MAC層協(xié)議。該協(xié)議以IEEE802.15.7標(biāo)準(zhǔn)為模板,針對(duì)室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)要求做了如下改進(jìn)：新協(xié)議允許室內(nèi)每個(gè)燈組創(chuàng)建獨(dú)立的、PAN,提高了系統(tǒng)的總?cè)萘浚盒聟f(xié)議針對(duì)室內(nèi)光通信系統(tǒng)不支持CSMA/CA信道接入的特點(diǎn)做了特別優(yōu)化,以減少發(fā)生消息碰撞的概率：在新協(xié)議中相鄰燈組在分配GTS時(shí)會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的協(xié)作,以保障處在相鄰WAN重疊覆蓋區(qū)的終端設(shè)備的通信質(zhì)量；加入VPAN的設(shè)備可以在室內(nèi)隨意移動(dòng),在移動(dòng)的過(guò)程中設(shè)備會(huì)在VPAN間進(jìn)行快速切換以保持通信的連續(xù)性。其次,本文介紹了室內(nèi)光通信MAC層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法。由于MAC層功能繁多,邏輯控制流程復(fù)雜,論文第三章將MAC層的所有功能模塊化,將整個(gè)MAC層劃分為多個(gè)功能單一、邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單的模塊。協(xié)調(diào)器端和設(shè)備端MAC層所要實(shí)現(xiàn)的功能不同,因此劃分的模塊也不相同。論文第三章將MAC層模塊分為MAC層調(diào)度模塊、MAC層功能實(shí)現(xiàn)模塊和MAC層基礎(chǔ)支持模塊三大類,先分別給出協(xié)調(diào)器端和設(shè)備端MAC層模塊化后的整體結(jié)構(gòu),然后分別介紹每個(gè)模塊需要實(shí)現(xiàn)的功能和實(shí)現(xiàn)方法,對(duì)于一些邏輯復(fù)雜的模塊給出了實(shí)現(xiàn)流程圖。最后,我們用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了大部分第三章所介紹的室內(nèi)光通信MAC層模塊。在程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)充分利用了操作系統(tǒng)的多任務(wù)處理能力和進(jìn)程間通信機(jī)制,以保障模塊間協(xié)同工作,從而提供完整的MAC層服務(wù)。為了驗(yàn)證MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)的正確性,我們?cè)谥鳈C(jī)上運(yùn)行協(xié)調(diào)器端程序,在樹(shù)莓派上運(yùn)行設(shè)備端程序,主機(jī)和樹(shù)莓派均使用Linux操作系統(tǒng),并通過(guò)套節(jié)字通信來(lái)模擬幀的傳輸。我們對(duì)MAC層協(xié)議分別進(jìn)行了模塊測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試,測(cè)試結(jié)果與預(yù)期結(jié)果一致。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)光通信 MAC 超幀 GTS分配 燈組協(xié)作 切換
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 本論文專用術(shù)語(yǔ)的注釋表13-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 論文的研究背景14-15
• 1.2 可見(jiàn)光通信概述15-17
• 1.2.1 可見(jiàn)光通信的發(fā)展歷程15-17
• 1.2.2 可見(jiàn)光通信的標(biāo)準(zhǔn)化17
• 1.3 論文的意義與研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)18-20
• 第二章 可見(jiàn)光通信MAC層協(xié)議的研究與20-44
• 2.1 引言20
• 2.2 已有的光通信MAC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)20-25
• 2.2.1 IEEE 802.15.7標(biāo)準(zhǔn)20-23
• 2.2.2 ICT-213311 OMEGA標(biāo)準(zhǔn)23-24
• 2.2.3 兩種標(biāo)準(zhǔn)MAC層協(xié)議的比較與分析24-25
• 2.3 室內(nèi)可見(jiàn)光通信MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)25-42
• 2.3.1 室內(nèi)光通信MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求25-26
• 2.3.2 室內(nèi)光通信MAC層協(xié)議總體描述26-32
• 2.3.3 室內(nèi)光通信MAC層服務(wù)規(guī)范32-42
• 2.4 本章小結(jié)42-44
• 第三章 室內(nèi)可見(jiàn)光通信MAC層模塊實(shí)現(xiàn)44-68
• 3.1 引言44
• 3.2 整體框架設(shè)計(jì)44-46
• 3.3 MAC層基礎(chǔ)支持模塊設(shè)計(jì)46-50
• 3.3.1 GTS管理模塊46-48
• 3.3.2 定時(shí)器模塊48-49
• 3.3.3 組幀與解幀模塊49-50
• 3.3.4 時(shí)間同步模塊50
• 3.4 MAC層調(diào)度模塊設(shè)計(jì)50-52
• 3.4.1 協(xié)調(diào)器端MAC層調(diào)度模塊50-51
• 3.4.2 設(shè)備端MAC層調(diào)度模塊51-52
• 3.5 MAC層功能實(shí)現(xiàn)模塊設(shè)計(jì)52-66
• 3.5.1 VPAN創(chuàng)建模塊54-55
• 3.5.2 關(guān)聯(lián)請(qǐng)求模塊55-57
• 3.5.3 關(guān)聯(lián)響應(yīng)模塊57-59
• 3.5.4 切換請(qǐng)求模塊59-61
• 3.5.5 切換響應(yīng)模塊61-62
• 3.5.6 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊62-64
• 3.5.7 數(shù)據(jù)接收模塊64
• 3.5.8 其它MAC層功能實(shí)現(xiàn)模塊64-66
• 3.6 本章小結(jié)66-68
• 第四章 室內(nèi)可見(jiàn)光通信MAC層協(xié)議的模擬與驗(yàn)證68-84
• 4.1 引言68
• 4.2 模擬平臺(tái)介紹68-69
• 4.3 程序?qū)崿F(xiàn)69-74
• 4.3.1 整體方案介紹69-70
• 4.3.2 多進(jìn)程與多線程編程70-71
• 4.3.3 任務(wù)通信71-72
• 4.3.4 幀傳輸模擬72-73
• 4.3.5 程序結(jié)構(gòu)和清單73-74
• 4.4 MAC層測(cè)試74-83
• 4.4.1 系統(tǒng)初始化74-75
• 4.4.2 模塊測(cè)試75-77
• 4.4.3 系統(tǒng)測(cè)試77-83
• 4.4.4 測(cè)試總結(jié)83
• 4.5 本章小結(jié)83-84
• 第五章 全文總結(jié)與展望84-86
• 5.1 論文工作總結(jié)84-85
• 5.2 進(jìn)一步的研究方向85-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 附錄A 文檔清單90-92
• 致謝92-94
• 作者簡(jiǎn)介(包括論文和成果清單）94

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 陳特;劉璐;胡薇薇;;可見(jiàn)光通信的研究[J];中興通訊技術(shù);2013年01期

2 駱宏圖;陳長(zhǎng)纓;傅倩;趙惠珊;莫晨曉;;白光LED室內(nèi)可見(jiàn)光通信的關(guān)鍵技術(shù)[J];光通信技術(shù);2011年02期

3 任鳳娟;孫彥楷;;白光LED可見(jiàn)光通信及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J];電子質(zhì)量;2010年05期

4 劉宏展;呂曉旭;王發(fā)強(qiáng);梁瑞生;王金東;張準(zhǔn);;白光LED照明的可見(jiàn)光通信的現(xiàn)狀及發(fā)展[J];光通信技術(shù);2009年07期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 何勝陽(yáng);室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 丁舉鵬;可見(jiàn)光通信室內(nèi)信道建模及性能優(yōu)化[D];北京郵電大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 梅衛(wèi)平;基于白光LED的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的研究[D];中南大學(xué);2011年

2 閆偉才;基于室內(nèi)LED光源的無(wú)線通信技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2011年

3 姜玲玲;自適應(yīng)OFDM在室內(nèi)可見(jiàn)光通信中的應(yīng)用研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2010年

4 趙俊;基于白光LED陣列光源的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)研究[D];暨南大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：室內(nèi)光通信系統(tǒng)MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：487669