论文部分内容阅读
随着通信技术的蓬勃发展,无线自组织网由于其具有的无中心、快速组网、分布式控制等特点,已经在民用、军事、救援等领域得到了越来越广泛的应用,无线自组织网传输的业务也由单一的普通数据业务逐渐向实时性要求更高、速率要求更快的多媒体业务转变,高吞吐量的TDMA(Time Division Multiple Access)协议意味着网络可支持更多更快的多媒体数据业务的传输,因此,如何进一步提高网络吞吐量成为无线自组织网研究的一个热点问题。无线自组织网设备一般采用分层的设计和开发方式,但在实现中各层协议设计之间的相互影响往往被忽略,无法实现更加优化的系统设计。物理层复杂的数据处理过程中存在较大的处理时延,这对MAC(Media Access Control)层TDMA协议的设计有着很大的影响,传统的无线自组织网MAC层TDMA协议往往未联合物理层进行设计。本文基于Xilinx xc7z030 FPGA芯片为核心的无线自组织网硬件开发平台,首先分析了软件分层开发中物理层对MAC层TDMA协议设计的影响,并结合物理层存在的较大处理时延,对无线自组织网MAC层链路差错技术中的多种ARQ(Automatic Repeat Request)重传协议进行了优缺点的分析。然后,根据上述分析,本文给出了结合物理层特性的MAC层TDMA协议设计方案,采用以4+4时隙组为划分方式的超帧时隙结构,并在此超帧结构的基础之上,设计了基于时隙组的链路差错控制方法和时隙调度算法,采用基于时隙组的链路差错控制方法进一步提高了时隙利用率,采用基于时隙组的时隙调度算法保证了数据调度的高效性和灵活性,进而可以大大提高网络的吞吐量。之后,本文通过ISE Simulator软件对算法进行了功能的仿真和验证工作,仿真结果表明了算法功能的可行性和正确性。最后在硬件开发平台上进行了多种场景的测试,包括多节点的组网测试、网络中节点的Ping包测试和吞吐量测试、视频传输测试,测试数据验证了设计的可行性和正确性,并与MAC协议中采用停等式ARQ设计的另一套系统软件在同一个开发平台上进行了网络吞吐量的对比测试,实际的测试结果表明,本文的设计在网络吞吐率性能方面表现更加优异。