發(fā)布時(shí)間：2017-11-21 12:01

  本文關(guān)鍵詞：IEEE802.15.7混合接入建模及性能評(píng)價(jià)

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【摘要】：隨著人們對(duì)通信速率需求的日益增加,射頻通信已經(jīng)無法滿足人們的帶寬需求。可見光通信(VLC)以其頻譜自由、超寬帶寬的特點(diǎn)吸引了全球的關(guān)注,成為下一代最重要的無線通信網(wǎng)絡(luò)之一。近年來,VLC通信研究如火如荼,但研究成果集中于物理層,VLC通信鏈路層的算法及協(xié)議研究相對(duì)較少。通信網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量(Qo S)需求迥異,未來的通信網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)關(guān)鍵的問題是如何支持不同的Qo S。IEEE802.15.7是短距離VLC的標(biāo)準(zhǔn),MAC層為異質(zhì)業(yè)務(wù)提供了混合接入方式,包括競爭接入階段(CAP)的時(shí)隙CSMA/CA機(jī)制和非競爭接入階段(CFP)的GTS(Guaranteed Time Slot)分配,IEEE802.15.7的混合接入方式為異質(zhì)業(yè)務(wù)的Qo S保障提供了契機(jī)。無線通信中,隨機(jī)的服務(wù)機(jī)制和信道的時(shí)變特性都會(huì)引起服務(wù)過程的隨機(jī)性,很難保障業(yè)務(wù)的確定性Qo S需求。因此,統(tǒng)計(jì)Qo S保障受到廣泛關(guān)注。IEEE802.15.7網(wǎng)絡(luò)中保證業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)Qo S需求具有研究價(jià)值。有效容量聯(lián)合考慮物理層和鏈路層Qo S,是一種支持業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)Qo S的鏈路層信道模型,因此本文利用有效容量理論分析IEEE802.15.7網(wǎng)絡(luò)中統(tǒng)計(jì)Qo S保障問題。本文建模分析IEEE802.15.7的混合接入過程,求解IEEE802.15.7網(wǎng)絡(luò)中異質(zhì)業(yè)務(wù)的有效容量,分析IEEE802.15.7網(wǎng)絡(luò)性能,為VLC通信中異質(zhì)業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)Qo S保障提供理論指導(dǎo)。單一非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)背景下,非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)通過CAP階段隨機(jī)接入過程接入信道。CAP長度限制會(huì)導(dǎo)致隨機(jī)退避過程的延遲。本文首先考慮上述約束,建模三維Markov鏈分析非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的隨機(jī)退避過程,求解吞吐率、丟包率等性能指標(biāo)。然后在z域推導(dǎo)隨機(jī)退避過程的傳遞函數(shù),求解隨機(jī)退避時(shí)間分布函數(shù)。最后,本文將非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)過程抽象為半馬爾可夫(semi-Markov)on-off模型,分析on態(tài)和off態(tài)逗留時(shí)間的矩生成函數(shù),求解終端的有效容量。通過仿真實(shí)驗(yàn)分析不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對(duì)有效容量的影響,求解不同業(yè)務(wù)源到達(dá)下的緩存溢出概率。異質(zhì)業(yè)務(wù)背景下,非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)只參與CAP隨機(jī)接入過程;實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)同時(shí)參與CAP和CFP兩個(gè)階段。本文首先運(yùn)用三維Markov鏈建模異質(zhì)業(yè)務(wù)背景下的CAP階段的隨機(jī)退避過程,分析CAP階段成功接收的數(shù)據(jù)包數(shù)。采用一維Markov鏈建模分析協(xié)調(diào)器中GTS分配過程,以CAP階段成功接收GTS請(qǐng)求數(shù)目的概率分布函數(shù)PDF(Probability distribution function)為橋梁,構(gòu)建CAP和CFP兩種接入方式的耦合關(guān)系,分析CAP和CFP長度的動(dòng)態(tài)變化過程,求解CAP和CFP的收斂長度。然后在z域推導(dǎo)隨機(jī)退避過程的傳遞函數(shù),分析CAP階段隨機(jī)退避時(shí)間分布。在超幀穩(wěn)定條件下,求解協(xié)調(diào)器緩存中GTS請(qǐng)求數(shù)目的穩(wěn)態(tài)分布。根據(jù)GTS請(qǐng)求數(shù)目穩(wěn)態(tài)分布求解CFP階段的GTS等待時(shí)間分布。最后將非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)過程分別建模為兩種不同的semi-Markov模型,求解兩種業(yè)務(wù)的有效容量,分析兩種業(yè)務(wù)隊(duì)列的緩存溢出概率,構(gòu)建終端的加權(quán)有效容量函數(shù)。通過仿真實(shí)驗(yàn)分析不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對(duì)兩種業(yè)務(wù)有效容量的影響,探索提升網(wǎng)絡(luò)性能的方法。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.1

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本文編號(hào)：1210825