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全双工TDMA MAC协议软件开发和性能评估

全双工TDMA MAC协议软件开发和性能评估

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作者：何雨航西安电子科技大学

学位级别：硕士

移动自组织网络(Ad Hoc)无需固定网络基础设施,具有分布式控制、适合节点快速移动、抗毁能力强等特点,在应急救援、战术通信领域具有重要的应用价值。在自组网络中,媒体接入控制(MAC)协议是提升网络性能的关键因素,由于时分多址接入(TD... 详细信息

移动自组织网络(Ad Hoc)无需固定网络基础设施,具有分布式控制、适合节点快速移动、抗毁能力强等特点,在应急救援、战术通信领域具有重要的应用价值。在自组网络中,媒体接入控制(MAC)协议是提升网络性能的关键因素,由于时分多址接入(TDMA)协议无冲突、吞吐量高,成为高性能自组网的关键技术。传统的TDMA协议基于时分双工,这意味着某个时刻,节点的发射机和接收机不能同时处于工作状态,这大大限制了网络性能的提升。随着同时同频全双工技术的出现,提升自组网中的TDMA协议的性能成为可能。基于课题组的研究成果,本文设计和开发了一款分布式全双工时分多址接入(FD-TDMA)协议软件,它能够工作在具备同时同频全双工能力的硬件平台上,成为构建新型自组网通信设备的基础。软件采用模块化编程,主要分为以下6个模块:网络层接口模块、队列调度模块、MAC协议处理模块、次级链路调度模块、上行数据接收处理模块、下行数据发送处理模块。软件开发中主要解决的技术问题有子时隙划分问题,次级链路调度问题,与仿真平台接口对接问题。主要通过调用定时器模块解决子时隙划分问题。通过状态机编程的方式解决次级链路调度问题。通过与实验室自研移动自组织网络仿真测试平台接口对接,实现了在每个时隙开始的一小段时间内,为主链路调度一条次级链路的目标。由于硬件测试成本高,测试周期长,有必要在正式应用于硬件设备之前验证本协议软件的正确性及该协议本身的性能,故采用在仿真平台上进行软件测试的方案。将本软件挂载于移动自组织网络仿真测试平台上,对全双工TDMA MAC协议的功能及性能指标进行了评估和测试,包括正确性测试、吞吐量测试、与半双工TDMA MAC协议及与传统全双工MAC协议的对比测试。这种测试方法保证了测试结果的准确性与可靠性。测试结果表明,本全双工TDMA MAC协议软件能够实现本协议的功能,验证了该协议的可行性。并且该协议相较于传统MAC协议,调度了一条次级链路,在网络性能指标上有很大的提升。

关键词：移动自组织网络 FD-TDMA协议次级链路调度协议测试

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