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基于G.hn标准的数据终端MAC层实现方案研究

作　者: 李亮
导　师: 曾桂根
学　校: 南京邮电大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 家庭联网数据终端 G.hn MAC SDL Telelogic Tau Suite
分类号: TN915.09
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 24次
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内容摘要

信息技术与通信技术的高速发展正不断地改变人们的生活,信息化与数字化已成为社会各个领域发展的趋势。数字家庭和智能家居的概念也由此而产生,数字化家居是指将公共网络信息服务通过家庭网关延伸到每个家庭,并通过家庭网络连接到各种信息终端,为家庭提供集通信、家电控制、娱乐、家居管理、安全防范为一体的信息化服务。家庭联网技术主要解决家庭内部终端之间的互联方式。由于家庭环境的复杂性和多样性,家庭联网技术一直是个非常活跃的领域,随着多媒体业务(比如IPTV业务)和相关应用在家庭的普及,对互联技术在QoS、带宽性能以及使用便捷性上提出了更高的要求。基于HomePNA、MoCA、PLC三种家庭联网技术的数据终端之间不能进行兼容互联,且这三种标准都有各自的局限性,为了对家庭信息终端的互联技术进行统一,国际电信联盟(ITU-T)研究并制定出了新一代统一的家庭联网标准G.hn,该标准能够使信息终端通过家庭内的电话线、同轴电缆和电力线进行互联通信。在本文中首先介绍了课题的来源背景及其意义,然后介绍了G.hn家庭网络标准协议,重点对G.hn协议中MAC层内部结构、功能模块划分,对MAC层中的主要功能模块,诸如MAC数据业务模块、MAC数据调度模块、MAC管理业务模块、MAC数据收发模块的软件设计方案做了详细的描述。在MAC层设计过程中,对模块如何合理划分及各个模块之间如何协同工作,做了详细的设计。为了对设计方案进行验证,按照结构化的设计思路将各个模块逐一细化,选用规格描述语言SDL和Telelogic Tau Suite软件平台,对各个模块的具体细节进行实现,并使用可视化仿真工具对设计进行功能验证。最后讲述了如何将软件设计方案在选定的硬件平台上进行实现。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
缩略表  9-11
第一章绪论  11-16
  1.1 课题背景  11-13
  1.2 论文的选题意义  13-14
  1.3 论文所做的工作和内容安排  14-16
第二章 G.HN 协议关键技术  16-30
  2.1 G.HN 协议简介  16-21
    2.1.1 网络结构模型  16-17
    2.1.2 网络域的操作模型  17-18
    2.1.3 终端节点功能  18-20
    2.1.4 协议参考模型  20-21
  2.2 G.HN 物理层协议简介  21-24
    2.2.1 PHY 层功能模型  21-22
    2.2.2 PHY 层数据帧  22-24
  2.3 G.HN MAC 协议简介  24-29
    2.3.1 数据链路层功能模型  24-25
    2.3.2 媒介访问控制子层(MAC)  25-26
    2.3.3 MAP 控制的媒介访问  26-28
    2.3.4 TXOPS 与TSS  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 MAC 子层协议的开发平台  30-37
  3.1 开发平台的系统结构  30-31
  3.2 主要硬件组件介绍  31-34
    3.2.1 FPGA 核心模块  31-32
    3.2.2 存储器模块  32-33
    3.2.3 时钟电路模块  33
    3.2.4 电路外围接口  33-34
  3.3 基于NIOS Ⅱ 处理器的系统开发  34-35
  3.4 NIOS Ⅱ 处理器系统构建  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章 MAC 层协议的软件设计方案  37-66
  4.1 规格描述语言与开发工具  37-39
    4.1.1 SDL 语言介绍  37-38
    4.1.2 开发工具  38-39
  4.2 MAC 协议软件设计  39-45
    4.2.1 MAC 子层功能模块划分  40-41
    4.2.2 MAC 协议的SDL 系统结构  41-43
    4.2.3 MAC 协议的SDL 信号定义  43-45
  4.3 MAC 层数据业务模块  45-50
    4.3.1 LPDU_TO_MPDU 子模块  46-49
    4.3.2 LPDU_FROM_MPDU 子模块  49-50
  4.4 MAC 层数据调度模块  50-52
  4.5 MAC 层数据收发模块  52-57
    4.5.1 MAC 层数据接收模块  53-54
    4.5.2 MAC 层数据发送模块  54-57
  4.6 MAC 层管理业务模块  57-60
  4.7 MAC 层模块功能测试  60-65
    4.7.1 测试环境  60-62
    4.7.2 功能测试  62-65
  4.8 本章小结  65-66
第五章基于SDL 的MAC 协议软件实现  66-78
  5.1 基于MICROC/OS-Ⅱ 的应用开发模式  66-68
    5.1.1 MICROC/OS-Ⅱ 内核结构  66-67
    5.1.2 在MICROC/OS-Ⅱ 上的应用开发流程  67-68
  5.2 MAC 协议软件体系结构  68-70
  5.3 SDL 描述协议的实现  70-75
    5.3.1 从SDL 设计到具体实现  70-71
    5.3.2 SDL 设计到C 代码的转换  71-72
    5.3.3 SDL 设计集成  72-73
    5.3.4 环境函数设计  73-75
  5.4 在MICROC/OS-Ⅱ 上的MAC 软件开发与调试  75-77
    5.4.1 MICROC/OS-Ⅱ 在NIOS Ⅱ 上的移植  75
    5.4.2 软件实现与调试  75-77
  5.6 本章小结  77-78
第六章总结与展望  78-80
  6.1 全文工作总结  78-79
  6.2 进一步的研究工作和展望  79-80
致谢  80-81
参考文献  81-82

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