基于FPGA的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、無線網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)（wireless mesh network, WMN）是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)完全不同的新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)基于呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布的眾多無線接入點間的相互合作和協(xié)同，具有寬帶高速和高頻譜效率的優(yōu)勢，具有動態(tài)自組織、自配置、自維護等突出特點。在無線城市的構(gòu)建、軍隊和校園網(wǎng)絡(luò)等方面有著廣泛的應(yīng)用。Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議主要負責(zé)網(wǎng)絡(luò)接入、資源調(diào)度和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理等。
　　本文所研究的內(nèi)容來源于實驗室和某研究所合作的

2、項目“海面寬帶Mesh移動互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與演示系統(tǒng)開發(fā)”。項目的目的是對Mesh網(wǎng)絡(luò)相關(guān)理論進行研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)可以應(yīng)用于海面環(huán)境的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)。海面通信環(huán)境相對穩(wěn)定，主要是進行大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸，時隙調(diào)度要求快速穩(wěn)定，有保障。
　　基于上面的需求，論文對IEEE802.16 Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議進行深入的研究和分析，主要包括協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)，幀結(jié)構(gòu)，時隙調(diào)度機制，節(jié)點入網(wǎng)和同步過程和MAC PDU的格式

3、。對IEEE802.16 Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議進行研究和分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合項目對時隙調(diào)度快速穩(wěn)定的需求，對協(xié)議的時隙調(diào)度算法進行改進設(shè)計，同時為配合時隙調(diào)度算法的改變，對幀結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的改動，在入網(wǎng)和同步的過程中加入重新設(shè)計的算法，結(jié)合系統(tǒng)需要傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類型對MAC層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Protocol Data Unit,PDU）的格式進行設(shè)計?；赬ilinx FPGA的MicroBlaze軟核，對設(shè)計的協(xié)議方案進行具體的協(xié)議實現(xiàn)，

4、介紹MAC層協(xié)議實現(xiàn)的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時給出了MAC層協(xié)議系統(tǒng)實現(xiàn)的底層硬件電路圖和搭建底層硬件平臺所用到的IP核資源列表，然后對記錄節(jié)點運行狀態(tài)和全網(wǎng)節(jié)點連通情況等信息的公共變量和用于數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲區(qū)進行說明，接下來按照模塊化的思想把整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分為數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、與上位機交互子系統(tǒng)、入網(wǎng)和同步子系統(tǒng)、路由和轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)、資源調(diào)度子系統(tǒng)、時基維護子系統(tǒng)和列表更新子系統(tǒng)共7個功能子系統(tǒng)，分別對各個功能子系統(tǒng)進行詳細的實現(xiàn)說明。在項

5、目Mesh網(wǎng)絡(luò)其他協(xié)議層實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，借助于項目中Mesh網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層軟件的圖形顯示界面驗證和分析實現(xiàn)的Mesh網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議功能，把節(jié)點入網(wǎng)和同步，時隙調(diào)度，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸過程中MAC層一些必要的信息通過與上位機交互子系統(tǒng)傳輸?shù)絇C端應(yīng)用層進行打印，根據(jù)打印的結(jié)果對協(xié)議功能進行分析。經(jīng)過分析證明，系統(tǒng)運行良好，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點入網(wǎng)和同步，時隙調(diào)度，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?br>　　MAC層數(shù)據(jù)包的調(diào)度策略是保障服務(wù)質(zhì)量的重要舉措，對于該部分的