基于Relay的低频段速率自适应信道配置方案的仿真平台

摘要

近年来，以无线局域网为基础的物联网发展如火如荼，信息技术的快速发展也带动着国内其他相关领域的研究热潮，其中以实现大范围高密度的近域互联为核心目标的技术研发项目已经紧锣密鼓的展开了，但在高密部署的场景中，大规模节点对有限信道资源的竞争会造成频谱利用率下降，需要采用合理的资源分配方案来提高系统性能。2012年IEEE802.11 ah工作组成立，针对大范围密集用户的物联网业务传输需求，采用1GHz以下优质频段，研究低频段低功耗、组网灵活的新型无线局域网关键技术和标准。本文针对资源分配在大范围密集部署场景下的研究现状，提出了在1GHz以下适用于该场景的资源分配方案，填补了资源分配在该场景下的研究空白。
　　本文的主要研究工作有:
　　首先，研究分析资源分配在无线局域网中的发展现状，再从密集型无线局域网导致系统性能下降的问题出发，引出无线局域网组网架构模式对网络资源分配的影响，并对分布式及集中式组网模式做出性能分析，详细陈述了集中式组网模式的性能优势;
　　然后，在集中式组网架构模式下，研究分析传统资源分配方案在应用中存在的性能缺陷，在802.11ah协议草案可支持Relay功能的基础上，采用了基于小区业务速率自适应的资源分配方案，通过对可用频谱资源进行动态的绑定与分化，来实现频谱资源的动态分配，以达到对小区业务突发的自适应满足;
　　最后，本文搭建了基于Linux的仿真演示平台，基于平台搭建所使用的通信协议来演示验证多Relay微小区环境下，信道跟随业务的变化完成自适应配置，并用QT设计了完整的人机交互界面，在基于802.11g的网络设备上，采用等效换算，对论文所述信道分配方案进行了验证与测试，对方案的有效性和可行性进行了验证。

目录

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摘要

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缩略语对照表

第一章 绪论

1．1 论文研究背景

1．2 论文研究的意义

1．3 论文中相关问题的研究现状

第二章 IEEE 802．11协议和无线局域网相关知识概述

2．1 IEEE 802．11协议族概述

2．1．1 802．11协议族

2．1．2 IEEE 802．11ah概述

2．2 无线局域网的通信协议和架构分析

2．2．1 无线局域网的通信协议

2．2．2 分布式组网方式及性能分析

2．2．3 集中式组网方式及性能分析

2．3 本章小结

第三章 802．11AH自适应信道配置方案的设计

3．1 传统的信道配置方案及性能分析

3．1．1 传统的信道配置方案介绍

3．1．2 传统的信道配置方案在节点大规模场景下的性能分析

3．2 适用于1GHz一下频段的自适应信道配置方案

3．2．1 802．11ah信道规划

3．2．2 基于业务量估算的速率自适应信道配置方案

3．2．3 节点的业务估量算法

3．2．4 自适应信道配置方案的性能分析

3．3 本章小结

第四章 基于Relay组网自适应信道配置仿真平台的实现

4．1 平台架构的搭建

4．1．1 平台环境的介绍

4．1．2 平台组网环境中Relay的引入

4．2 平台的具体实现

4．2．1 平台方案与ah协议的一致性分析

4．2．2 虚拟用户与虚拟小区的设计与实现

4．2．3 时延与吞吐量的测量

4．2．4 基于Relay转发的数据帧聚合技术

4．3 基于自适应信道配置方案的验证

4．3．1 低速信道区和高速信道区的设计与实现

4．4．2 仿真平台的实现

4．4．3 仿真场景的设置及测试结果

4．4 本章小结

第五章 全文总结

5．1 全文总结

5．2 未来工作展望

参考文献

致谢

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