可見(jiàn)光通信系統(tǒng)MAC層協(xié)議研究.pdf

1、可見(jiàn)光通信因?yàn)榫哂刑峁┱彰?、頻譜免許可、綠色環(huán)保、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)無(wú)線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文主要研究室內(nèi)可見(jiàn)光通信場(chǎng)景下的媒體接入控制(MAC)層協(xié)議，主要工作如下:
　　一、針對(duì)下行鏈路為多LED覆蓋方案，上行鏈路為傳統(tǒng)無(wú)線或紅外光方案的室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，提出了將無(wú)線通信場(chǎng)景下的接入?yún)f(xié)議應(yīng)用于此室內(nèi)可見(jiàn)光通信場(chǎng)景下的調(diào)整方案，并改進(jìn)了接入方案中的退避算法。由于在多LED場(chǎng)景下，用戶終端不能相互偵聽(tīng)，為了能夠使協(xié)

2、調(diào)器掌握用戶終端的相對(duì)位置，因此在傳統(tǒng)無(wú)線的RTS/CTS模式基礎(chǔ)上，增加了一次RTS/CTS過(guò)程。推導(dǎo)了用戶接入碰撞概率和系統(tǒng)歸一化吞吐量的數(shù)學(xué)表達(dá)式。此外還針對(duì)接入方案中的退避算法，結(jié)合緩慢減小競(jìng)爭(zhēng)窗口方案和快速解決碰撞方案的優(yōu)點(diǎn)，提出了改善用戶接入公平性的改進(jìn)方案。
　　二、提出了一種改進(jìn)的自適應(yīng)保障時(shí)隙分配方案。結(jié)合不均勻的保障時(shí)隙分配方案和共享的保障時(shí)隙分配方案的優(yōu)點(diǎn)，提出了改進(jìn)的自適應(yīng)保障時(shí)隙分配方案。改進(jìn)方案融合了前

3、兩種方案，且用戶周期性的反饋到達(dá)速率，從而使得協(xié)調(diào)器能夠盡快調(diào)整保障時(shí)隙分配，避免由于用戶到達(dá)速率的迅速下降引起的保障時(shí)隙帶寬利用率的驟降。
　　三、提出了可見(jiàn)光通信場(chǎng)景下的用戶接入和保障時(shí)隙分配優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)方案。用戶接入優(yōu)先級(jí)方案的基本思路:高優(yōu)先級(jí)用戶設(shè)置較小的初始競(jìng)爭(zhēng)窗口和較小的最大退避階數(shù)，而低優(yōu)先級(jí)用戶設(shè)置較大的初始競(jìng)爭(zhēng)窗口和較大的最大退避階數(shù)。與低優(yōu)先級(jí)用戶相比，高優(yōu)先級(jí)用戶更容易接入系統(tǒng)。此外還推導(dǎo)了優(yōu)先級(jí)接入的用戶接

4、入碰撞概率和系統(tǒng)歸一化吞吐量的數(shù)學(xué)表達(dá)式。保障時(shí)隙分配的優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)方案的思路:各個(gè)優(yōu)先級(jí)用戶可使用的保障時(shí)隙數(shù)目不定，與用戶申請(qǐng)保障時(shí)隙的到達(dá)速率有關(guān);高優(yōu)先級(jí)用戶可使用的保障時(shí)隙數(shù)目較多，相應(yīng)的保障時(shí)隙申請(qǐng)阻塞率較低;低優(yōu)先級(jí)用戶可使用的保障時(shí)隙數(shù)目較少，相應(yīng)的保障時(shí)隙申請(qǐng)阻塞率較高。
　　四、對(duì)比分析了可見(jiàn)光通信場(chǎng)景下硬切換和軟切換性能差異。在介紹硬切換和軟切換方案的區(qū)別的基礎(chǔ)上，運(yùn)用排隊(duì)論方法，推導(dǎo)了兩種切換方案的新呼叫阻塞