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一种分布式网络仿真系统的设计与实现

作　者: 李广俊
导　师: 隆克平
学　校: 电子科技大学
专　业: 密码学
关键词: 仿真系统系统设计分布式仿真无线局域网无线城域网 MAC
分类号: TN915.09
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 89次
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内容摘要

移动通信与互联网技术相互融合带来了新的应用,也产生了新的研究问题,科研工作者一边以网络的算法性能提升为目的进行前沿的基础铺垫,一边也在研究如何利用与整合有限的网络资源。在对各种新式网络设计方案进行分析验时,均是借助契合实际需要的网络仿真平台。在当前应用的仿真软件中,MATLAB与NS2由于各自功能特点及其应用局限性无法满足项目中自组织协作和含物理层的跨层优化体系的模拟与验证,因此本课题需要设计一种专用的分布式网络仿真系统,在本文当中主要的研究内容有:1、首先对仿真系统所要的研究问题进行收集与可行性分析,明确问题的性质,研究目标及规模,从而导出基于通用数据流图式的高层模型,其次通过需求分析,描绘出逻辑视图,再次进行体系设计,制定相应的工作原理与原型结构,确定出仿真系统的基本元素及其相互联系。2、在具体设计与开发阶段,分析仿真系统的协同工作机制,设计快速的共享资源方式,分析和研究了标准的网络通信开发范式,设计高效的用于平台间通信的协议规范,设计各个功能模块,描述出详细工作流程,并编写源代码。3、进行协议栈设计,研究IEEE802.11标准,对MAC协议进行分析,利用抽象与封装方法设计出具体数据结构,根据功能需求,对协议进行模块划分,给出各个模块具体工作流程,编写源代码。4、研究IEEE 802.16 MAC协议,主要对汇聚子层进行了设计与实现,按功能进行单元划分,设计出数据结构与模块函数,并进行代码编写。仿真系统的设计以稳定性,可靠性,易用性以及可视性为基本原则,结合计算机编程语言、泛型标准模板库以及微软技术标准基础类库进行开发实现。仿真系统中各个模块,从上到下分别为系统简易操作方案,事件消息收集与调度分析方案,协议栈系统激活调用方案,大数据量文件映射共享方案,数据通信传输方案以及动态演示方案紧密结合,通过对仿真体系中单位,行为,模型等进行协调,从而完成仿真与验证。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-15
  1.1 课题研究来源  12
  1.2 研究的目的与意义  12-13
  1.3 论文的研究工作与内容安排  13-15
    1.3.1 研究工作  13-14
    1.3.2 内容安排  14-15
第二章仿真技术概述  15-18
  2.1 网络研究方法与网络仿真简介  15-16
    2.1.1 网络常用研究方法  15
    2.1.2 仿真研究方法  15-16
  2.2 常用通信与网络仿真软件介绍  16-17
    2.2.1 MATLAB 环境  16
    2.2.2 OPNET 仿真软件  16
    2.2.3 NS2(Network Simulator versi0112) 仿真环境  16-17
  2.3 本章小结  17-18
第三章仿真系统的设计与实现  18-47
  3.1 引言  18
  3.2 系统分析与体系设计概述  18-28
    3.2.1 系统分析规范  18
    3.2.2 体系结构范式  18-21
    3.2.3 仿真系统分析  21-25
      3.2.3.1 仿真系统功能分析  21
      3.2.3.2 系统设计的基本方案与基本原则  21-23
      3.2.3.3 仿真系统的需求分析  23
      3.2.3.4 系统的体系原型结构  23-25
    3.2.4 系统的工作原理  25-28
      3.2.4.1 基本工作原理阐述  25-28
      3.2.4.2 仿真系统的主要特点  28
  3.3 仿真系统的实现  28-46
    3.3.1 网络通信与数据传输模块  28-32
      3.3.1.1 Windows socket 规范  28-29
      3.3.1.2 网络连接模式  29
      3.3.1.3 网络I/O 模型范式  29-30
      3.3.1.4 数据传输方式  30-32
    3.3.2 时钟控制系统模块  32-37
    3.3.3 仿真器模块  37-39
      3.3.3.1 详细工作流程  37-38
      3.3.3.2 部分主要实现函数介绍  38-39
    3.3.4 NodeController 模块  39-42
      3.3.4.1 详细工作流程  39-40
      3.3.4.2 部分实现函数  40-42
    3.3.5 NodeEmulator 模块  42-43
      3.3.5.1 详细工作流程  42-43
      3.3.5.2 部分实现函数介绍  43
    3.3.6 NodeMonitor 模块  43-45
      3.3.6.1 NodeMonitor 工作流程  43-44
      3.3.6.2 EmulationViewer 工作过程  44-45
    3.3.7 基本数据结构(部分)  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章协议栈系统的设计与实现  47-78
  4.1 IEEE 802.11 MAC 协议  47-52
    4.1.1 网络结构  47-48
    4.1.2 MAC 帧一般结构  48-49
      4.1.2.1 帧控制域  48-49
    4.1.3 IEEE 802.11 分布式协调功能(DCF)  49-52
      4.1.3.1 帧间间隔  49-50
      4.1.3.2 随机退避机制  50-51
      4.1.3.3 DCF 访问规程  51-52
  4.2 DCF 的模块设计与实现  52-64
    4.2.1 MPUD 管理系统  53-56
      4.2.1.1 Dat_For_MAC 子单元  54
      4.2.1.2 Dis_sys 单元  54
      4.2.1.3 STA_Creat_MPDU 子单元  54-55
      4.2.1.4 核心数据结构及部分实现函数  55-56
    4.2.2 状态检测线程  56-58
    4.2.3 协议控制与数据发送/接收线程  58-64
      4.2.3.1 Send_Prctrl 单元  58-62
      4.2.3.2 Recv_Prctrl 单元  62
      4.2.3.3 重要实现函数(部分)  62-64
  4.3 IEEE 802.16 MAC 协议概述  64
  4.4 服务汇聚子层简述  64-66
    4.4.1 分类  65
    4.4.2 负荷头压缩PHS  65-66
    4.4.3 PHS 操作  66
    4.4.4 PHS 信令  66
  4.5 服务汇聚子层设计与实现  66-72
    4.5.1 主要单元的功能简述  67-68
      4.5.1.1 CS_Ser_up 实现功能  67
      4.5.1.2 CS_Ser_down 实现功能  67
      4.5.1.3 CS 层程序总体设计  67-68
    4.5.2 CS_Ser_up 单元设计与实现  68-69
    4.5.3 CS_Ser_down 单元的设计与实现  69-72
  4.6 演示界面展示  72-77
  4.7 本章小结  77-78
第五章全文总结与展望  78-80
  5.1 本文总结  78-79
  5.2 下一步工作展望  79-80
致谢  80-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间取得的研究成果  84-85

一种分布式网络仿真系统的设计与实现

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