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基于OPNET的AIS网络性能研究分析

作　者: 尚伟
导　师: 符策
学　校: 大连海事大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: AIS通信系统 SOTDMA 仿真建模 OPNET
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 44次
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内容摘要

AIS系统是上世纪90年代起国际海事组织,国际电信联盟,国际航标协会等组织共同制定标准并推广运行的现代船舶交通管理体制中的一部分。其工作原理是将位置、船速、航向等船舶的动态信息结合船名、呼号、吃水及货物危险度等静态资料由甚高频(VHF)频道向附近水域船舶及岸台广播,从而让附近船舶和岸台及时掌握附近海域船舶动态和静态信息,能够立刻互相协调,采取必要避让行动,对船舶交通的安全起到很大的辅助作用。随着我国海上运输的日趋繁忙,在现有技术和设备,以及AIS标准规定的无线通信方式下,在繁忙港口也许会产生因船只过多,信道拥堵而使基站丢失部分船只的位置信息,造成安全隐患。本文将根据AIS系统通信的核心协议自组织时分多址(SOTDMA)的通信原理,结合仿真软件OPNET,研究在繁忙水域中AIS通信的报告率和船载基站之间的关系,以分析出在一定船只数量下船舶信息报告率的上限和在一定报告率下船只数量对信道的影响。本论文首先概述国内外AIS通信网络发展和应用现状,重点介绍基于SOTDMA协议的网络通信原理。简要的介绍了OPNET仿真软件的仿真建模机制,之后通过对AIS通信网络体系结构研究分析,设计了基于OPNET仿真平台的AIS网络通信模型,并验证仿真模型中网络拓扑结构的合理性。本文着重分析SOTDMA协议,通过对SOTDMA协议原理的分析,设计了它在OPNET仿真平台中的网络模型、节点模型和进程模型。在此基础上搭建船台和岸台模型从而组建通信网络模型。而后在此仿真模型中,重点研究船台节点数目,报告率等参数对网络性能所带来的影响,以便得出在繁忙水域中,如何根据船台节点的数目来规定报告率,从而避免网络拥堵的情况。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题来源  10
  1.2 课题的研究意义  10-11
  1.3 国内外AIS应用及网络仿真发展现状  11-14
    1.3.1 当前AIS应用发展现状  11-13
    1.3.2 网络仿真发展现状  13-14
  1.4 主要研究工作  14-16
第2章 AIS网络仿真建模基础研究  16-30
  2.1 AIS通信网络结构  16-19
    2.1.1 AIS船载电台工作原理  16-17
    2.1.2 VHF信道的特点  17-18
    2.1.3 自组织时分多址SOTDMA协议结构  18-19
  2.2 AIS网络通信原理及算法  19-24
    2.2.1 AIS网络工作流程  20-21
    2.2.2 SOTDMA的时隙复用  21-23
    2.2.3 自组织通信算法  23-24
  2.3 AIS数据包与报文格式  24-29
    2.3.1 AIS数据包格式  24-26
    2.3.2 消息的类型  26-27
    2.3.3 网络消息的报文格式  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章基于OPNET的AIS网络建模基础  30-43
  3.1 OPNET仿真平台简介及建模机制  30-35
    3.1.1 OPNET平台发展介绍  30-31
    3.1.2 OPNET的主要特点  31-32
    3.1.3 modeler三层建模机制  32-35
  3.2 AIS系统仿真基础  35-41
    3.2.1 OPNET中的无线管道阶段  35-38
    3.2.2 收发机参数设置  38
    3.2.3 天线模型设置  38-40
    3.2.4 包格式设置  40-41
  3.3 建立AIS网络模型基本思想  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章 AIS网络仿真建立及结果分析  43-63
  4.1 节点层与进程层模型  43-51
    4.1.1 节点层模型  43-44
    4.1.2 进程层的SOTDMA模块  44-51
  4.2 仿真方法及环境设置  51-53
    4.2.1 仿真方法  51-52
    4.2.2 场景设置  52-53
  4.3 设置统计参数  53-57
    4.3.1 接收机设置  53-54
    4.3.2 写入发包规则  54-55
    4.3.3 收集统计量  55-57
  4.4 仿真结果与分析  57-62
    4.4.1 查看仿真结果  57-61
    4.4.2 仿真结果分析  61-62
  4.5 本章小结  62-63
第5章总结  63-64
参考文献  64-67
致谢  67

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