本文關鍵詞：室內光通信系統(tǒng)MAC層協(xié)議設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著LED技術的發(fā)展與成熟,基于白光LED的室內可見光通信技術越來越受到各國研究組織的重視。相比于傳統(tǒng)射頻無線通信技術頻譜資源匱乏、對人體有輻射危害等諸多限制,室內可見光通信技術憑借其頻譜資源豐富、綠色環(huán)保、對人體安全、保密性強等優(yōu)勢,被視作極具競爭力的新一代短距離無線通信技術之一。目前有關室內可見光通信技術的研究主要集中在如何實現(xiàn)點對點更高速率的數(shù)據傳輸,而有關室內光通信系統(tǒng)MAC層協(xié)議的研究較少。本文將對室內光通信系統(tǒng)MAC層協(xié)議的設計與實現(xiàn)進行深入探究。本文首先研究了IEEE 802.15.7標準和ICT-213311 OMEGA標準關于可見光通信MAC層協(xié)議的設計方法,并分析和對比了兩種標準MAC層協(xié)議的區(qū)別。隨后針對室內可見光通信的場景特點以及MAC層協(xié)議設計的系統(tǒng)要求,論文設計和提出了一種室內光通信MAC層協(xié)議。該協(xié)議以IEEE802.15.7標準為模板,針對室內可見光通信系統(tǒng)要求做了如下改進：新協(xié)議允許室內每個燈組創(chuàng)建獨立的、PAN,提高了系統(tǒng)的總容量：新協(xié)議針對室內光通信系統(tǒng)不支持CSMA/CA信道接入的特點做了特別優(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時會進行簡單的協(xié)作,以保障處在相鄰WAN重疊覆蓋區(qū)的終端設備的通信質量；加入VPAN的設備可以在室內隨意移動,在移動的過程中設備會在VPAN間進行快速切換以保持通信的連續(xù)性。其次,本文介紹了室內光通信MAC層協(xié)議的實現(xiàn)方法。由于MAC層功能繁多,邏輯控制流程復雜,論文第三章將MAC層的所有功能模塊化,將整個MAC層劃分為多個功能單一、邏輯相對簡單的模塊。協(xié)調器端和設備端MAC層所要實現(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層調度模塊、MAC層功能實現(xiàn)模塊和MAC層基礎支持模塊三大類,先分別給出協(xié)調器端和設備端MAC層模塊化后的整體結構,然后分別介紹每個模塊需要實現(xiàn)的功能和實現(xiàn)方法,對于一些邏輯復雜的模塊給出了實現(xiàn)流程圖。最后,我們用C語言實現(xiàn)了大部分第三章所介紹的室內光通信MAC層模塊。在程序實現(xiàn)時充分利用了操作系統(tǒng)的多任務處理能力和進程間通信機制,以保障模塊間協(xié)同工作,從而提供完整的MAC層服務。為了驗證MAC層協(xié)議設計的正確性,我們在主機上運行協(xié)調器端程序,在樹莓派上運行設備端程序,主機和樹莓派均使用Linux操作系統(tǒng),并通過套節(jié)字通信來模擬幀的傳輸。我們對MAC層協(xié)議分別進行了模塊測試和系統(tǒng)測試,測試結果與預期結果一致。
【關鍵詞】：室內光通信 MAC 超幀 GTS分配 燈組協(xié)作 切換
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 本論文專用術語的注釋表13-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 論文的研究背景14-15
• 1.2 可見光通信概述15-17
• 1.2.1 可見光通信的發(fā)展歷程15-17
• 1.2.2 可見光通信的標準化17
• 1.3 論文的意義與研究內容17-18
• 1.4 本文組織結構18-20
• 第二章 可見光通信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)議標準20-25
• 2.2.1 IEEE 802.15.7標準20-23
• 2.2.2 ICT-213311 OMEGA標準23-24
• 2.2.3 兩種標準MAC層協(xié)議的比較與分析24-25
• 2.3 室內可見光通信MAC層協(xié)議設計25-42
• 2.3.1 室內光通信MAC層協(xié)議設計的系統(tǒng)要求25-26
• 2.3.2 室內光通信MAC層協(xié)議總體描述26-32
• 2.3.3 室內光通信MAC層服務規(guī)范32-42
• 2.4 本章小結42-44
• 第三章 室內可見光通信MAC層模塊實現(xiàn)44-68
• 3.1 引言44
• 3.2 整體框架設計44-46
• 3.3 MAC層基礎支持模塊設計46-50
• 3.3.1 GTS管理模塊46-48
• 3.3.2 定時器模塊48-49
• 3.3.3 組幀與解幀模塊49-50
• 3.3.4 時間同步模塊50
• 3.4 MAC層調度模塊設計50-52
• 3.4.1 協(xié)調器端MAC層調度模塊50-51
• 3.4.2 設備端MAC層調度模塊51-52
• 3.5 MAC層功能實現(xiàn)模塊設計52-66
• 3.5.1 VPAN創(chuàng)建模塊54-55
• 3.5.2 關聯(lián)請求模塊55-57
• 3.5.3 關聯(lián)響應模塊57-59
• 3.5.4 切換請求模塊59-61
• 3.5.5 切換響應模塊61-62
• 3.5.6 數(shù)據發(fā)送模塊62-64
• 3.5.7 數(shù)據接收模塊64
• 3.5.8 其它MAC層功能實現(xiàn)模塊64-66
• 3.6 本章小結66-68
• 第四章 室內可見光通信MAC層協(xié)議的模擬與驗證68-84
• 4.1 引言68
• 4.2 模擬平臺介紹68-69
• 4.3 程序實現(xiàn)69-74
• 4.3.1 整體方案介紹69-70
• 4.3.2 多進程與多線程編程70-71
• 4.3.3 任務通信71-72
• 4.3.4 幀傳輸模擬72-73
• 4.3.5 程序結構和清單73-74
• 4.4 MAC層測試74-83
• 4.4.1 系統(tǒng)初始化74-75
• 4.4.2 模塊測試75-77
• 4.4.3 系統(tǒng)測試77-83
• 4.4.4 測試總結83
• 4.5 本章小結83-84
• 第五章 全文總結與展望84-86
• 5.1 論文工作總結84-85
• 5.2 進一步的研究方向85-86
• 參考文獻86-90
• 附錄A 文檔清單90-92
• 致謝92-94
• 作者簡介(包括論文和成果清單）94

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：室內光通信系統(tǒng)MAC層協(xié)議設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：487669