發(fā)布時間：2017-09-29 09:23

  本文關鍵詞：基于TDMA和網(wǎng)絡編碼的低時延無線Mesh網(wǎng)絡協(xié)議研究與節(jié)點實現(xiàn)

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【摘要】：無線Mesh網(wǎng)絡廣泛應用于軍事領域和商業(yè)民用領域。城域接入網(wǎng)的音頻和視頻業(yè)務、應急通信等對無線Mesh網(wǎng)絡的時延特性提出了較高的要求,研究低時延無線Mesh網(wǎng)絡具有十分重要的意義和價值。本文對近年來國內(nèi)外基于無線Mesh網(wǎng)絡的TDMA調(diào)度算法與網(wǎng)絡編碼技術進行了歸類綜述,闡述了無線Mesh網(wǎng)絡時延特性研究現(xiàn)狀。利用排隊論從系統(tǒng)負荷和時隙分配位置對基于TDMA的無線Mesh網(wǎng)絡節(jié)點時延進行了分析,在此基礎上分析了傳輸跳數(shù)和流量分布對無線Mesh網(wǎng)絡端到端時延的影響。針對傳統(tǒng)時隙分配協(xié)議沒有考慮時隙分布位置的問題,在分析了不同用于競爭的數(shù)據(jù)幀長對節(jié)點時延的影響的基礎上,提出了動態(tài)最小幀長均勻時隙分配協(xié)議DMFUSAP,利用兩跳內(nèi)主時隙計算本地最小數(shù)據(jù)幀長,通過主時隙輪換和優(yōu)先級列表移位,使節(jié)點時隙均勻分布。仿真結果表明DMFUSAP協(xié)議的7跳傳輸時延比DP-TDMA協(xié)議降低了54.9%;比USAP協(xié)議降低了46.5%�？紤]到路由與流量分布對無線Mesh網(wǎng)絡端到端時延的重要性,在分析了已有協(xié)議的情況下,利用網(wǎng)絡編碼技術,并把編碼節(jié)點對節(jié)點帶寬的影響考慮到協(xié)議中,提出了低時延編碼感知路由協(xié)議LDCAR。LDCAR協(xié)議在路由發(fā)起階段估算路由路徑上的節(jié)點時延,能夠?qū)崟r地選擇時延較短的路由。仿真結果表明,LDCAR協(xié)議的網(wǎng)絡平均端到端時延在在請求到達速率為25 session/min時比DCAR協(xié)議低42.3%,比QCAR協(xié)議低21.2%。最后,本文在權衡設計指標與設計難度的基礎上,選擇了本文提出了兩種改進協(xié)議算法并以FPGA為平臺設計實現(xiàn)節(jié)點。本文利用NIOS處理器設計了基于FPGA的軟硬件結合節(jié)點系統(tǒng),能夠根據(jù)實際網(wǎng)絡需求對網(wǎng)絡參數(shù)進行靈活配置。測試結果表明,數(shù)據(jù)率為100Kbps時,一跳時延為1.89ms,四跳時延為9.22ms;數(shù)據(jù)率為300Kbps時,一跳時延為9.31ms,四跳時延為63.52ms。結果表明設計符合項目要求。
【關鍵詞】：無線Mesh網(wǎng)絡 時延 時分多址 網(wǎng)絡編碼 現(xiàn)場可編程門陣列
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 縮略詞表13-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 基于無線Mesh網(wǎng)絡的TDMA調(diào)度算法15-16
• 1.2.2 基于無線Mesh網(wǎng)絡的網(wǎng)絡編碼技術16-17
• 1.2.3 低時延無線Mesh網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3 本文的結構安排20-21
• 第二章 無線Mesh網(wǎng)絡時延理論分析21-30
• 2.1 無線Mesh網(wǎng)絡概述21-22
• 2.2 基于TDMA的無線Mesh網(wǎng)絡節(jié)點時延分析22-25
• 2.2.1 無線Mesh網(wǎng)絡節(jié)點時延總體分析22-23
• 2.2.2 系統(tǒng)負荷和時隙分配位置對節(jié)點時延的影響23-25
• 2.3 無線Mesh網(wǎng)絡端到端時延分析25-29
• 2.3.1 無線Mesh網(wǎng)絡端到端時延模型26
• 2.3.2 傳輸跳數(shù)對網(wǎng)絡端到端時延的影響26-28
• 2.3.3 流量分布對網(wǎng)絡端到端時延的影響28-29
• 2.4 本章小結29-30
• 第三章 動態(tài)最小幀長均勻時隙分配協(xié)議DMFUSAP30-54
• 3.1 傳統(tǒng)時隙分配協(xié)議的不足30-31
• 3.2 時隙隨機分布下不同幀長的時延分析31-33
• 3.3 改進的動態(tài)最小幀長均勻時隙分配協(xié)議33-48
• 3.3.1 避免競爭沖突的幀結構33-35
• 3.3.2 基于二叉樹的時隙管理結構35-38
• 3.3.3 DMFUSAP協(xié)議流程38-47
• 3.3.4 協(xié)議算法復雜度分析47-48
• 3.4 仿真與性能分析48-52
• 3.5 本章小結52-54
• 第四章 低時延編碼感知路由協(xié)議LDCAR54-75
• 4.1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡編碼路由的不足54
• 4.2 網(wǎng)絡編碼對編碼節(jié)點時延的影響分析54-59
• 4.2.1 網(wǎng)絡編碼基本拓撲結構55-57
• 4.2.2 編碼節(jié)點的可用帶寬分析57-58
• 4.2.3 編碼節(jié)點時延分析58-59
• 4.3 改進的低時延編碼感知路由LDCAR59-71
• 4.3.1 編碼節(jié)點及其基本拓撲結構59-61
• 4.3.2 LDCAR協(xié)議流程61-70
• 4.3.3 協(xié)議算法復雜度分析70-71
• 4.4 仿真與性能分析71-74
• 4.5 本章小結74-75
• 第五章 基于SoC的無線Mesh節(jié)點系統(tǒng)實現(xiàn)與性能分析75-94
• 5.1 節(jié)點系統(tǒng)實現(xiàn)方案選擇75-76
• 5.2 節(jié)點系統(tǒng)總體結構及實現(xiàn)平臺選擇76-78
• 5.2.1 節(jié)點系統(tǒng)總體結構76-77
• 5.2.2 實現(xiàn)平臺選擇77-78
• 5.3 節(jié)點系統(tǒng)關鍵模塊設計與仿真驗證78-90
• 5.3.1 NIOS處理器可配置寄存器設計78-80
• 5.3.2 物理層接.設計與驗證80-84
• 5.3.3 MAC控制狀態(tài)機設計與驗證84-88
• 5.3.4 網(wǎng)絡控制狀態(tài)機設計與驗證88-90
• 5.4 測試結果與性能分析90-92
• 5.5 本章小結92-94
• 第六章 總結與展望94-96
• 6.1 工作總結94-95
• 6.2 研究展望95-96
• 致謝96-97
• 參考文獻97-101
• 個人簡歷及攻讀碩士期間的研究成果101-102

【共引文獻】

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本文編號：941253