移动无线网络环境模拟器设计及实现

摘要

移动无线网络节点具有的高移动性使得上层协议的调试变得非常困难，而且由于依托于物理信道的实验具有成本过高和网络拓扑结构难以控制的弊病，在研制阶段，要验证网络通信协议的正确性有很大的困难，当网络节点增加时，研究工作更加困难，网络环境模拟器就是在这种背景下提出的。 本课题是短波自组网的子项目，根据项目需要，对Ad Hoc网络的模拟进行了需求分析，提出了基于嵌入式系统的低速网络环境模拟器实验系统方案。基于该方案完成了硬件平台的PCB设计和调试，实现了AT91RM9200最小系统设计、多串口扩展及LCD显示设计；并实现了网络控制器与模拟器间的接口协议、网络节点控制器的物理层协议、以及模拟器内的网络环境模拟及人机交互界面的软件设计。为了实现对高传输速率的大规模网络的模拟，本文最后设计了基于CPLD的高速网络环境模拟器，完成了高速数据接口的逻辑电路设计，以及模拟器与网络节点之间的接口传输协议设计。 在此系统上我们完成了短波自组网的MAC层及网络层的算法验证工作，实验结果证明网络环境模拟器为研究短波自组网的自组织自适应功能、多址接入功能以及验证网络协议提供了一个良好的研究平台。

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第一章绪论

1.1 移动Ad Hoc网络概述

1.1.1移动Ad Hoc网络的定义

1.1.2 Ad Hoc网络的特点

1.1.3 Ad Hoc网络拓扑结构

1.1.4 Ad Hoc网络的应用及发展前景

1.2课题研究背景及意义

1.3国内外研究现状

1.4论文结构及内容安排

第二章Ad Hoc网络环境模拟器实验平台

2.1基于网络环境模拟器的Ad Hoc网络实验平台

2.2需要模拟的Ad Hoc网络环境

2.3网络环境模拟器的功能需求

2.3.1节点移动及网络拓扑

2.3.2无线通信信道的模拟

2.3.3人机交互界面

2.4小结

第三章低速网络环境模拟器的设计及实现

3.1低速网络环境模拟器总体硬件平台

3.2嵌入式微处理器模块设计

3.2.1嵌入式微处理器的选型

3.2.2 AT91RM9200微处理器主要特点

3.2.3 AT91RM9200最小系统硬件设计

3.2.4 FLASH芯片烧写

3.3.多串口扩展模块设计

3.3.1 多串口扩展的几种设计方案

3.3.2基于TL16C554A的多串口扩展设计

3.4 LCD显示模块设计

3.5低速网络环境模拟器接口设计

3.5.1网络节点控制器与模拟器接口协议设计

3.5.2网络节点控制器物理层设计

3.6网络环境模拟的软件设计

3.6.1网络通信环境的模拟

3.6.2LCD界面显示设计

3.6.3模拟器的计算机界面设计

3.7网络环境模拟器的应用

3.8小结

第四章高速网络环境模拟器的设计及实现

4.1高速网络环境模拟器总体设计

4.2收发接口模块

4.2.1数据接口的选择

4.2.2模拟器与节点的接口传输协议

4.2.3模拟器收发接口模块设计

4.2.4收发接口在CPLD中的逻辑实现

4.3拓扑管理模块设计

4.4小结

结束语

致谢

参考文献

研究成果