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基于UDP组播的分布式仿真系统实现

李长银  
【摘要】:多输入多输出(MIMO)技术以其较高的数据传输速率成为未来无线通信系统中的核心技术,近年来,适用于小型移动终端的虚拟MIMO技术成为研究热点。在对虚拟MIMO的研究中,现有仿真平台,如MATLAB、OPNET、NS2等,以其固有的缺陷,均不能适应虚拟MIMO以及异构虚拟MIMO系统涉及的包括物理层、MAC层等多个协议层次的跨层优化仿真验证需求。 为此课题组设计了一种基于UDP组播的分布式仿真系统(EmulatorByUDP),通过UDP组播链路模拟无线物理层广播介质以及总线类型的有线介质(ePhy),在ePhy上可以传输广播协议帧甚至在网络带宽允许条件下传输物理层基带信号,因此理论上该仿真系统可以实现对包含物理层的整个协议栈的模拟和仿真验证。该系统包括两部分:Emulator和EmulationCenter,分别用于仿真节点和观察仿真过程。 本论文的主要工作内容是在Windows下基于Socket编程实现课题组提出的EmulatorByUDP系统,主要包括: 1.完善EmulatorByUDP系统的数据结构和系统总体流程,并进行功能分解以及功能的流程设计; 2.基于UDP组播封装EmulatorByUDP的关键模块,包括:NodeController模块、NodeEmulator模块、NodeMonitor模块; 3.完善EmulatorByUDP中ePhy的信号模拟机制、信号结构以及节点运动模型; 4.定义节点的坐标表达模型及相应的转换API; 5.设计EmulatorCenter的良好人机界面,演示节点的运动及通信状况,并能够对仿真过程进行基本的控制。 论文初步实现了EmulatorByUDP基本功能,对节点移动模型进行了基本演示;由于该分布式仿真平台软件开发难度大,且网络带宽受限和开发周期较短,目前仅能对MAC层多模节点的部分功能进行仿真和演示,提供了应用程序接口(API)供二次开发。随着进一步完善,EmulatorByUDP不仅支持虚拟MIMO的仿真研究,将能充分利用网络的分布式计算资源和特点,适应多层跨层优化和分布式网络体系结构和协议的仿真验证需求。


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