开始使用MATLAB中的WLAN系统级仿真

WLAN系统级仿真

本示例向您展示如何在AP和STA之间进行上行和下行通信的WLAN网络建模。下图展示了示例网络。

下图显示了示例工作流。

确认符合IEEE 802.11标准[2]，本例中的特性通过TGax评估方法中指定的Box-3和Box-5场景进行验证[3.]。为TGax仿真场景计算的网络吞吐量[4]根据TGax任务组公布的校准结果进行验证。

检查“支持包安装”金宝app

检查是否安装了Communications Toolbox™Wireless Network Simulation Library支持包。金宝app如果没有安装支金宝app持包，MATLAB®将返回一个错误，并提供下载和安装支持包的链接。

wirelessnetwork金宝appSupportPackageCheck

配置仿真参数

将随机数生成器的种子设置为1。种子值控制随机数生成的模式。由种子值生成的随机数影响模拟中的几个过程，包括MAC层的退退计数器选择和预测物理层的数据包接收成功。为了在运行模拟后提高模拟结果的准确性，您可以更改种子值，再次运行模拟，并对多个模拟的结果进行平均。

rng (1,“combRecursive”）

指定以秒为单位的模拟时间。要可视化所有节点的实时状态转换图，请设置showLiveStateTransitionPlot变量来真正的。

simulationTime =1;showLiveStateTransitionPlot =真正的;

在发送端和接收端，完整的MAC处理建模涉及MAC层完整的MAC帧生成。同样，建模完整的PHY处理涉及到通过衰落信道的波形发送和接收的完整操作。当模拟大型网络时，完整的MAC和PHY处理在计算上是昂贵的。

在抽象MAC中，节点不生成或解码MAC层的任何帧。同样，在抽象的PHY中，节点不会在PHY上生成或解码任何波形。MAC和PHY抽象使您能够最大限度地减少系统级模拟的复杂性和运行时间。有关PHY抽象的更多信息，请参见系统级仿真的物理层抽象的例子。

下表显示了如何通过配置的值在抽象MAC和完整MAC或PHY之间切换MACFrameAbstraction和PHYAbstractionMethod的属性wlanNode对象。

如果你设置PHYAbstractionMethod来tgax-evaluation-methodology， PHY通过使用有效的信噪比(SINR)映射来估计具有TGax信道模型的链路的性能。或者，如果您设置PHYAbstractionMethod来tgax-mac-calibrationPHY假定由于干扰导致数据包失败，而不实际计算链路性能。若要使用完整的PHY，请设置PHYAbstractionMethod来没有一个。

MACFrameAbstraction =假;PHYAbstractionMethod =“tgax-evaluation-methodology”;

配置WLAN操作场景

初始化无线网络模拟器wirelessNetworkSimulator对象。

networkSimulator = wirelessNetworkSimulator.init;

节点

的wlanDeviceConfig对象用于设置AP和STA的配置参数。创建两个WLAN设备配置对象，一个用于AP，另一个用于STA。指定AP和STA的工作模式、调制编码方案和发射功率(以dBm为单位)。

accessPointCfg = wlanDeviceConfig(Mode=“美联社”MCS = 2, TransmitPower = 15);% AP设备配置stationCfg = wlanDeviceConfig(Mode=“STA”MCS = 2, TransmitPower = 15);% STA设备配置

从指定的WLAN设备配置中创建AP节点和STA节点，使用wlanNode对象。指定AP和STA的名称和位置。指定AP和STA使用的PHY抽象方式。配置MACFrameAbstraction的性质wlanNode对象来指示MAC帧是否被节点抽象。

accessPoint = wlanNode(Name=“美联社”，…位置=[10 0 0]，…DeviceConfig = accessPointCfg,…PHYAbstractionMethod = PHYAbstractionMethod,…MACFrameAbstraction = MACFrameAbstraction);station = wlanNode(Name=“STA”，…位置=[20 00 00]，…DeviceConfig = stationCfg,…PHYAbstractionMethod = PHYAbstractionMethod,…MACFrameAbstraction = MACFrameAbstraction);

创建由AP和STA组成的WLAN网络。

nodes = [accessPoint station];

为确保所有节点配置正确，请使用hCheckWLANNodesConfigurationhelper函数。

hCheckWLANNodesConfiguration(节点)

关联和应用流量

将STA关联到APassociateStationswlanNode对象的object函数。配置AP和STA之间的上下行应用流量时，使用FullBufferTraffic论证associateStations对象的功能。

associateStations (accessPoint、车站、FullBufferTraffic =“上”）；

无线信道

要对每个节点之间的随机TGax衰落信道进行建模，本示例使用hSLSTGaxMultiFrequencySystemChannelhelper对象。将信道模型添加到无线网络模拟器中addChannelModel的对象函数wirelessNetworkSimulator对象。

channel = hSLSTGaxMultiFrequencySystemChannel(nodes);addChannelModel (networkSimulator channel.ChannelFcn)

导出WLAN MAC帧到PCAP或PCAPNG文件

该示例演示了AP和STA节点上的数据包捕获。设置capturePacketsFlag旗帜真正的捕获在模拟过程中交换的数据包。包捕获(PCAP)或下一代包捕获(PCAPNG)文件。pcap or .pcapng, respectively) is a widely used packet capture file format to perform packet analysis. The packets are captured into a PCAP file in this example.

capturePacketsFlag =真正的;

创建一个hExportWLANPacketshelper对象来生成PCAP文件。指定要捕获数据包的节点对象。helper对象捕获这些节点上传输和接收的数据包，并为每个节点生成PCAP文件。如果希望捕获PCAPNG文件中的数据包，请指定字符串“PCAPNG”作为对象函数调用的第二个参数。请注意，只有在以下情况下才能捕获数据包MACFrameAbstraction标志设置为假。

如果capturePacketsFlag清晰capturePacketsObj;%清除现有的助手对象capturePacketsObj = hExportWLANPackets(节点);结束

您可以通过第三方包分析工具(如Wireshark)对PCAP或PCAPNG文件进行可视化分析。

模拟

将节点添加到无线网络模拟器中。

addnode (networkSimulator节点)

要查看状态转换和性能指标图，请创建hSimulationPlotViewerhelper对象。仿真显示了在仿真中配置的所有节点的图。要可视化特定节点的状态转换和性能指标，请将相应的节点对象指定为helper对象的第二个参数。

viewerObj = hSimulationPlotViewer(showLiveStateTransitionPlot,nodes);

在指定的仿真时间内运行网络仿真。运行时可视化显示AP和STA在空闲、争用、传输和接收状态下花费的时间。

运行(networkSimulator simulationTime);

结果

方法检索每个节点上的APP、MAC和PHY统计信息统计数据的对象函数wlanNode对象。

Stats =统计(节点);

绘制每个节点的性能plotNetworkStats的对象函数hSimulationPlotViewer对象。你可以可视化这些模拟图。

plotNetworkStats (viewerObj simulationTime)

因为hExportWLANPacketshelper对象不会覆盖现有的PCAP或PCAPNG文件，从而删除此模拟中使用的PCAP对象。

如果capturePacketsFlag删除(capturePacketsObj.PCAPObjList);结束

进一步的探索

配置外部应用流量

如果需要在WLAN节点上生成和添加外部应用流量模式(On-Off、Video、Voice和FTP)，则需要修改本例中的流量配置。要生成On-Off应用程序流量，请创建两个networkTrafficOnOff下行流量对象和上行流量对象。通过指定应用数据速率和数据包大小来配置这些对象。

% trafficSourceDL = networkTrafficOnOff(DataRate=100000,PacketSize=1500);% trafficSourceUL = networkTrafficOnOff(DataRate=100000,PacketSize=1500);

将下行应用流量从AP节点挂载到STA节点addTrafficSource的对象函数wlanNode对象。同理，将STA节点上的应用上行流量挂载到AP节点上。

% addTrafficSource (accessPoint trafficSourceDL DestinationNode =站,AccessCategory = 0);% addTrafficSource(站、trafficSourceUL DestinationNode = accessPoint AccessCategory = 0);

如果需要生成视频、语音和FTP应用流量，请使用networkTrafficVideoConference，networkTrafficVoIP,networkTrafficFTP对象,分别。

附录

这个例子使用了这些帮助器:

参考文献