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近几年来,随着信息化的发展,人们对实现高速率、高质量无线多媒体业务的需求日益迫切。尤其在家庭与小型办公的环境中,国际上提出了构建短距离高速无线通信的无线个人区域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)的概念。超宽带(Ultra-Wideband)通信技术作为一种新兴的无线通信技术,以传输速率高、空间容量大、功耗低等优点著称,非常适用于短距离的高速无线通信。因此,它很有可能成为未来建立高效WPAN的关键技术,正逐渐成为国内外学者研究的一个重要课题。
NS-2模拟器是一种评估和研究网络协议的源代码公开的模拟工具。它所包含的模块非常丰富,几乎涉及到了网络技术的所有方面。然而目前关于UWB技术的研究,主要集中在物理层技术方面,较少对UWB媒体接入控制(MAC)层进行研究,与UWBMAC相关的网络仿真模型更是少之又少。随着超宽带技术的发展,越来越多人将投身于超宽带通信相关算法的研究当中,因此迫切需要有一个UWB MAC仿真平台来验证各种新算法的优劣性,促进超宽带技术的发展。
本文首先对超宽带技术进行了简要的介绍,分析了与本课题相关的ECMA-368标准的MAC层协议,并阐述了NS-2网络模拟器的原理。本课题的重点任务是设计一个基于NS-2的UWB MAC仿真平台,实现ECMA-368标准MAC机制基本的信标过程和基于分布式预约协议(DRP)的数据传输等功能。该平台主要包括了一个MAC控制器,负责时分系统的定时控制和调度、MAC状态机控制、数据收发控制以及MAC层内部各功能模块之间的协调;同时还包括信标(Beacon)处理、信息元素管理、DRP处理、帧汇聚子层等模块。除了仿真平台的设计之外,本课题的另一个主要工作是在NS-2中用C++语言实现所设计的模块。通过MAC控制器与其他各个模块之间的交互,该平台很好的实现了ECMA-368标准所描述的MAC层基本功能。文章还通过建立三个不同的模拟场景,对所设计的平台进行仿真验证。仿真结果表明,所设计的平台能够稳定支持二十个节点以上的信标过程以及十对以上节点之间的数据分组收发。分组的收发流程,符合ECMA-368标准所规定的MAC机制。最后,文章对已完成的工作进行了总结,并对今后的研究工作进行了规划和设想。