背景

阿罗哈:阿罗哈是一种开创性的随机存取协议,于1971年开始运作。在夏威夷,一旦这些节点发送数据包,而感应无线运营商。因此,无线数据包可能碰撞接收器,如果他们同时传输。因此,成功的数据包接收承认发射一个简短的确认包。如果没有收到及时承认,那么数据包是怨恨在稍后的即时决定,例如,通过二进制指数倒扣。

CSMA / CA:载波监听多路访问与避碰是一种改进的随机存取方案,根据无线节点第一感觉无线介质传输数据包。如果媒介是感觉到忙碌,那么传输延迟,例如,根据二进制指数倒扣。避碰是通过:(我)等待一个帧间间隔(IFS)持续时间通道后感觉到闲置,(2)传送只有在一定数量的(不一定是连续的)感觉空闲时段,从竞争窗口(即随机选择。自适应范围可能的补偿时间),(3)交换请求发送和清除发送帧(RTS和CTS)。这三种方法,这个示例模型前两个(IFS和竞争窗口)。CSMA / CA一直被应用在以太网,IEEE®802.11,内部和IEEE 802.15.4,提供服务等标准。

概述

本例由三节点组成的PHY / MAC网络模型。所有节点范围内;两个节点之间的传输可以收到和干扰第三个。

缺省配置使数据帧传输从节点1到节点3,从节点3到节点2,节点1和节点2。确认帧传输节点3节点1,从节点2节点3,从节点1和节点2。

MAC方案可以迎宾或CSMA / CA,由顶级开关。MAC帧编码或解码PHY使用QPSK-based PHY层波形。

MAC层运行在一个非常好的时间表(每0.8微秒),作为补偿时间通常比数据帧的持续时间要短得多。结果,仿真软件模型scalar-b金宝appased(即。大多数信号的长度等于1)和MAC / PHY层不过程框架,即。,批次的样品。

无线电收发机

每一个无线电收发器是一个联合PHY和MAC实现使两个接收和发送操作。下一个图的左边对应PHY层,而右边对应于数据链路层(MAC和逻辑链路控制)。

receive-side链,收发机解码的PHY层接收到的波形,并将相应的MAC协议数据单元(MPDU) MAC层,过程数据和应答帧。

transmit-side链,数据链路层发起MAC帧传输要么当逻辑链路控制子层确定一个新的数据帧时注射或MAC子层需要传输接收的数据帧的确认。MAC帧生成的数据将MAC头和CRC MAC页脚添加到负载高的输入,第三层(网络层)。承认MAC帧不包含有效载荷;他们只包含MAC CRC标题和脚注。

逻辑链路控制

逻辑链路控制子层(LLC)负责将数据包注入收发器。它主要使用Stateflow图实现。包interarrival时间是指数分布,对应于一个泊松过程。

然后,Stateflow图表项下包inter-arrival直到下一个数据包到达时间。这个图表也模型大数据包的分割成更小的数据帧通过确定额外的传输帧的数量(“TxMore”)。

阿罗哈MAC层

当顶级MAC开关设置为迎宾,MAC子系统的数据链路层基本上是以下Stateflow图表:

左侧图表负责承认收到的数据帧。首先在传输确认之前,发射机等待短帧间间隔(sif)。然后,它输出一个正“TxAckOn”信号的持续时间确认帧。

右边的图表是负责发送数据帧。在发送数据帧之前,首先发射机等待短帧间间隔(sif)。然后,它传输的信号,没有感应无线介质,通过输出一个正的TxDataOn信号数据帧的持续时间。随后,该节点等待接受承认在一定时间间隔。如果超时之前收到承认,当前数据帧传输。如果它不是,那么节点进入倒扣状态和双打其竞争窗口(CW)每次除了第一个倒扣实例。倒扣持续时间从(0,CW)随机选择的时间间隔。如果倒扣企图达到的最大数量,然后收发器声明在本数据帧传输失败。

CSMA / CA MAC层

当顶层MAC开关设置为CSMA / CA, MAC子系统的数据链路层基本上是以下Stateflow图表:

CSMA / CA图表与阿罗哈图有一些相似之处,但也有一些差异:

物理层

发送器:发射机执行MPDU QPSK调制的比特。比特率是20 MHz和符号率是10 MHz。随后QPSK符号过滤了余弦滤波器的“Tx / Rx开关”子系统。

渠道:过滤PHY波形通过网络渠道,实施多路径衰落和高斯白噪声。网络通道允许每个节点接收叠加信号通过多个其他节点。多径衰落是应用使用NetworkChannel系统的块。白噪声添加使用AWGN信道的多通道功能块。

接收方:收发器过程信号波形只有当其振幅超过某一阈值(见信号检测子系统)。随后,接收到的波形是平衡的使用一个判决反馈均衡器(DFE);这个组件降低符号间干扰(ISI)引起的多径衰落,纠正小符号定时偏移和载波偏移,其快速收敛适合通过网络。接下来,平衡的QPSK符号解调。相应的比特被传递给一个CRC探测器以识别框架开始,PHY负载长度和帧类型(数据或确认)。

仿真结果

为每个收发器模型模拟显示了一个范围。每个范围描述了传输信号(顶部轴)和倒扣计数器为每个收发器(底部轴)。

同时,顶层模型描述了每个节点的吞吐量在三个显示模块。吞吐量的计算方法是通过测量成功承认数据包的数量。

进一步的探索

选定的参考书目