可見光通信作為未來5G通信技術和車聯(lián)網技術發(fā)展的一個重要方向,基于可見光進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)網等對通信速度要求極高的領域的通信的一種重要方式,本文對可見光通信技術進行研究,在已有的IEEE802.15.7協(xié)議的基礎上,對其幀結構和訪問控制等核心技術進行優(yōu)化,提出了一種優(yōu)化的接入機制方法,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的進一步發(fā)展具有非常重要的意義,本文的主要研究內容如下:1)對可見光的通信協(xié)議、MAC層的幀結構、訪問控制技術等核心理論進行了研究,結合國內外當前的研究現(xiàn)狀,提出了一種優(yōu)化設計方案,該方案從幀結構和接入控制上進行優(yōu)化,有效的提高可見光通信效率和速度;2)對車聯(lián)網環(huán)境下的可見光通信系統(tǒng)的基本結構和鏈路特征進行了研究,深入分析了可見光的接入機制的公平性,并基于網絡吞吐量馬爾科夫模型構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,驗證了優(yōu)化方案的可靠性;3)構建了基于可見光通信的車聯(lián)網系統(tǒng)終端,在前文的車... 

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

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【學位級別】：碩士

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IEEE802.15.7標準協(xié)議體系結構

可見光通信網絡協(xié)議優(yōu)化及其在車聯(lián)網中的應用在 IEEE802.15.7 協(xié)議中，是通過一種超幀結構來劃分時隙的，如圖 2-2 所示，通信過程中可見光通信協(xié)調器可以通過發(fā)出網絡信標將超幀分為了 16 個相同大小的時間槽，這就是 IEEE802.15.7 的超幀基本結構[34]，在這 16 個時間槽中，其中第一個時間槽被用于傳輸信標幀，在傳輸?shù)倪^程中個，這種信標幀是可選擇的，如果協(xié)調器不想使用超幀結構，那么可以直接關閉信標的傳輸，通過這種信標使能的超幀結構設計，可以使得設備在活動分布的時間內，采用競爭或者非競爭的方式來控制設備信道的使用[35]，被分為競爭時期，（CAP）和非競爭時期（CFP），在設備接入的過程中，如果處于 CAP 時期，那么采用分時槽隨機進行接入，這里提供了 CAMA 和 CA 兩種接入機制選擇，在非競爭時期是通過保障時隙 GTS 組成，在進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)調器的活動超幀中的 CTS，同時在通信過程中協(xié)調器還會根據當前的任務情況，有可能進入到省電模式，這種模式下設備通過競爭時期分配到的時槽進行通信，如果完成通信后在非活動的時期內，設備也可以進入到睡眠狀態(tài)，以達到設備端省電的目的[36]。

尋址域MHR MSDU MFR其中在上述標準幀結構中，其中幀控制域的具體結構如下圖 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，如信道預約、幀類型、安全使能、幀等待、確認幀請求等。同時，為了對協(xié)議進行優(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)據幀之間都是有一定的時間間隔存在，如果確認信號空閑狀態(tài)，并且等待超過的一定的時間間隔之后[38]，該節(jié)點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，然后對這些數(shù)據進行處理，在處理過程中需要花費一定的時間，所以導致了在同一個設備發(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)據的這一時間間隔，在 802.15.7 協(xié)議中就定義了三種不同的間隔時間用于通信過程中的控制，其定義主要是根據物理幀數(shù)據量的大小來進行的，分為短幀時間間隔（SIFS）、長幀時間間隔（LIFS）、突發(fā)幀時間間隔（RIFS）等，在上述實踐間隔中，其長度關系滿足如下數(shù)學模型[39]：RFIS<SIFS<LIFS (2-1)

【參考文獻】：
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碩士論文
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