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基于软硬件协同的可重构MAC协议设计

作　者: 余泓利
导　师: 秦宜学
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 军事通信学
关键词: Ad Hoc网络媒体访问控制软硬件协同设计可重构
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

Ad Hoc网络以其方便、灵活的组网方式,以及良好的健壮性和抗毁性,在军事领域和商业领域都具有极大的应用前景,受到广泛的关注和研究,其中MAC协议决定着节点接入无线网络的方式,其性能的好坏直接影响信道的利用率和网络的整体性能,因此,MAC协议成为Ad Hoc网络研究领域中的热点之一。目前针对Ad Hoc网络MAC协议的研究主要以基于商业网卡的IEEE802.11为主,其传输范围小,可编程能力弱,因此,设计具有自主知识产权的可重构MAC协议,适应复杂多变的实际网络环境,具有十分重要的意义。本文介绍了Ad Hoc网络MAC协议的研究现状,提出了利用软硬件协同设计和可重构技术实现MAC协议的方案,并对所设计的MAC协议在实验室平台进行了实现与测试。论文完成的主要工作如下:1、搭建了基于ARM和FPGA的嵌入式协议开发平台。该平台的结构既符合软硬件协同设计的要求,也利于系统可重构的实现,为MAC协议的实现提供了软硬件开发平台。2、提出了可重构MAC协议的模块化设计。该模块化设计按照软硬件划分的原则划分为用户接口模块、物理层接口控制模块、基本通信模块和MAC协议模块四大部分。其中前三个模块为MAC协议模块提供了透明的数据传输通道,这为实现系统的可重构奠定了基础。3、设计并实现了基于TDMA的MAC协议,并测试验证了该协议。首先阐述了所设计MAC协议的功能,然后详细描述了节点实现MAC协议的流程。最后在实际情况下进行了三点测试,验证了该MAC协议的正确性,证明了软硬件开发平台和可重构MAC协议的模块化设计的可行性。4、设计了基于CSMA/CA的竞争类MAC协议和基于TDMA/CSMA的混合类MAC协议。基于CSMA/CA的MAC协议的关键在于载波侦听机制的设计,本文设计的混合类MAC协议综合了TDMA和CSMA的优势,利用TDMA机制建立网络的时隙,在每个时隙内又利用CSMA机制竞争时隙,为以后系统功能的扩展创造了条件。

基于软硬件协同的可重构MAC协议设计

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