基于OPNET的MAC协议的研究与仿真

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基于移动终端的临近空间通信网MAC协议仿真

基于移动终端的临近空间通信网MAC协议仿真全亚光;崔苏雯;梁俊;朱子行【期刊名称】《计算机工程与设计》【年(卷),期】2011(032)009【摘要】To solve the problem of mobile terminals accessing to near space communication network, a medium access control (MAC) protocol combined the random access and demand assignment multiple access (DAMA) is designed. And a simulation model of near space communication network based on mobile terminals is also established using OPNET software, in order to analyze the effect of average time delay and throughput with different lengths of time frame. Simulation results show that the average time delay of the network becomes longer and throughput becomes smaller as network load increases and in the case of same network load, when the length of time frame increases, it becomes longer and more instability. And in proper length of time frame, the simulation model is feasible in engineering.%为解决移动终端快速接入临近空间通信网的问题,设计了一种随机接入和按需分配方式相结合的MAC协议,并运用OPNET软件建立了基于移动终端的临近空间通信网仿真模型,分析了不同时帧长度对平均时延和吞吐量的影响.仿真结果表明,随着网络负载的增加,网络的平均时延越来越大,饱和吞吐量逐渐减小；相同的网络负载情况下,时帧周期越长,网络的平均时延越大,且时延性能越不稳定；在合适的时帧长度下,设计的仿真模型具有一定的工程实践性.【总页数】5页(P2971-2975)【作者】全亚光;崔苏雯;梁俊;朱子行【作者单位】空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;海军司令部,北京100071;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TN915【相关文献】1.基于改进MF-TDMA的临近空间通信网协议设计与仿真 [J], 吴翔宇;廖育荣;倪淑燕;2.基于移动终端的临近空间通信网MAC协议仿真 [J], 贾伟;梁俊;仝亚光;朱子行3.基于改进 MF-TDMA 的临近空间通信网协议设计与仿真 [J], 吴翔宇;廖育荣;倪淑燕4.基于TDMA的临近空间通信网MAC层协议仿真 [J], 朱子行;梁俊;赵辉5.基于临近空间通信网络混合业务的MAC协议 [J], 管明祥;郭庆;李陆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于OPNET_的网络协议TCP_仿真实验平台的设计与实现

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·122·2023年第17期文章编号：2095-6835（2023）17-0122-03基于OPNET的网络协议TCP仿真实验平台的设计与实现游胜玉，刘琳（东华理工大学软件学院，江西南昌330013）摘要：计算机网络是一门实践性非常强的学科，但由于实验实训的环境条件有限，很多网络实验无法开展，仿真软件成为了网络实验的必要选择。

网络仿真技术的使用，既可以降低实验成本，又可以培养初学者的创造能力。

采用OPNET 网络仿真软件搭建实验平台，对TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）的慢启动算法、拥塞避免算法、快速重传算法和快速修复算法4种不同算法实验进行设计与实现。

关键词：OPNET；TCP；仿真实验；网络中图分类号：TP393.2文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.17.036随着经济的迅猛发展，计算机网络已经离不开人们的生活。

社会需求的日益增加，网络拓扑结构也不断复杂化，网络的应用也不断多元化，传统的网络实验操作环境已远远不能满足现代实验操作的要求。

在计算机网络技术中，服务器、交换机、防火墙及路由器是网络的主流设备[1-2]，即使实际的网络实验中采用一定数量的网络设备，但意味着需要投入更高的成本，且网络设备维护也比较复杂，特别是对于那些复杂的大型网络建设，更需要大量的人力物力来建设。

另外，对于初学者来说，如果在硬件设备搭建实验过程中出现故障导致实验失败，也不知道问题出现在哪，从而影响实验效果[3-4]。

因此，针对这样的情况，引入仿真技术来搭建网络实验环境，可以减少投资成本，并且对于初学者而言又锻炼了实践能力。

本文采用OPNET 网络仿真软件搭建仿真实验平台，对传输控制协议TCP的慢启动算法、拥塞避免算法、快速重传算法和快速修复算法进行设计与实现。

实验3：基于Opnet的路由协议仿真解析

实验3：基于Opnet的路由协议仿真1实验目的和要求1)熟悉Opnet网络仿真软件的使用；2)RIP路由协议仿真与分析；3)OSPF路由协议仿真与分析；4)BGP路由协议仿真与分析。

2实验设备及材料操作系统：Windows 2003/XP主机网络模拟器：OPNET3实验内容3.1 OPNET实例试想一下，你需要为公司内部互联网的扩展制定一个合理的方案。

目前，公司在办公楼的第一层有一个星型拓扑的网络，现在要在第二层增加另一个星型拓扑网络。

这时一个典型的“what-if”问题，所要解决的是确保增加的网络不会导致整个网络的连通失败，如图2所示：图2. 计划中扩展后的网络模型3.1.1步骤1：创建新的项目和场景1) 打开Modeler。

2) 从File 菜单中选择New...。

3) 从弹出的下拉菜单中选择Project 并单击OK。

图3. 新建项目和场景4) 单击OK 按钮, 出现开始向导，创建新的背景拓扑图，如图4所示:图4. 开始向导：创建新的背景拓扑图5) 单击Next，选定网络的范围，如图5所示：图5. 开始向导：选择网络范围6) 单击Next，指定网络的大小，如图6所示：图6. 开始向导：指定网络大小7) 单击Next，选择OPNET 自带的对象模型家族种类，如图7所示:图7. 开始向导：选择对象模型家族种类8) 单击Next，再次确认环境变量，如图8所示：图8. 设置完毕的开始向导9) 单击完成，这时出现大小和规格如同所指定的工作空间，同时弹出一个对象模板（包含刚刚选定的对象模型家族的所有模型），如图9所示：通过对象模板中的节点和链路模型来创建网络模型。

节点模型：代表实际的设备。

链路模型：代表连接设备的物理媒质，可以是电缆或者光缆。

可以通过对象模板中的图标直观地看出节点模型和链路模型。

可以使用以下三种方法之一创建网络拓扑：导入拓扑图。

从对象模板中选择模型并放置在工作空间中。

使用快速拓扑配置工具（Rapid Configuration）图9. 工作空间和对象模板3.1.2步骤2：创建网络拓扑Topology –〉Rapid Configuration从配置下拉列表中选择Star，单击OK...，如图11 所示：图11. Rapid Configuration对话框接下来需要为网络指定节点模型和链路模型：OPNET 中标准模型的命名规则为：<protocol1>_..._<protocoln>_<function>_<mod>其中<protocol>为模型用到的协议，可能同时用到几个协议<function>代表模型的大致功能<mod>模型派生类别。

基于OPNET仿真建模方法研究

改进，以获得更好的性能。ＯＮＴ网络仿真软件为网络仿真提供了功能强大的开发环境，但在与ＰＥ其他仿真系统或应用程序之间实现分布式协同仿真方面存在一定的问题。高
层体系构架ＨＡ则是为满足大规模复杂系统仿真的需求而制定的一个通用（Ｌ）
体系结构。ＨＡ的显著特点是支持各类系统仿真，提供通用的数据交换通Ｌ
ｄｔｂｔｇｓｕｔｎｔｏｅｓｕｔｎｓｍｒａｐｃｔｎｉｒｕｎｃｉｌｉｗｈｈｒｌｉｓｔｏｔｐｌａｏｓｉｉｏｍａｏｉｔｉａｏｙｅｍｈｅｉｉｐｃｄｒＨｇＬｖｌｈｅｌ（Ｌ）ａｎｒａｈｅｔｅｉｈｒｅｕ．ｉｅｅＡｃｉｃｒＨＡｉｇｅｌｉｃｒｗｔｃｎｏｅｈｒｔｔｅｓｅａｒｔｕ，ｃａｃ
ｆｍｆｃｏｏｓｕｔｎｔａ，ＬｍｋｓａｉｐｏｅｅｔｒｔｕｔｎｉｌｉｓｆｒｓＨＡｅｇｔｒｖｍｎｉｏｈｎｉｆａｏｏｗｅｏｅｍａｒｍｅｎ
ｏｎｔｅｓｏｉｅｅｔｄｓｉｅｍｅｓｓｍｕａｉｎｈｅｆｆｎｉｒｕｏｎｉｌｔＯｎｔｅ－ｐｒｔａｄｒｕｅｄｆｒｎａｄｔｂｔ，ｄｌａｄｈｃｏｅａ１ｏ
ＡＢＳＡＣＴＲＴ
Ｎｗｄｙｉｏｔｎｎｌｙｅｐｓｃｙｈｎｔｏｋｃｒｓ，ｒａｏｔｈｏｇｄｖｌｅｑｉｌｔｅｗｒｓｕｔｅｏａａｓｎｍｉｅｏｅｏｕｋ，ｅｆｃｔｕｒａｄｌｂｃｍｅｐｉｔｄＷｉｃｎｉｏｓｅｔｄｎｉｓｏｅｓａｎｓａｓｏｃｍｌａ．ｈｔｕｕｌｘｅｉｇｃｐａｄｌｃｅｅｏｃｅｔｏｎｙｎｎｎｃｅｏｔａｐｃｔｎ，ｉｄｆｕｔｐｏｒａｄｓｎｅｔｏ，ｆｐｌａｏｓｉｓｉｌｔｒｇａｎｄｉｔｎｗｒｔｈｅｉｉｔｉｃｏｆｍｅｇｈｅｋｈｅｄｖｌｍｎｏｔｅｏｐｏｃｌａｄｅｓｎｔｎｔｏｋｅｅｐｅｔｈｎｔｒｒｔｏ，ｔｄｉｏｈｅｒｏｆｅｗｋｏｓｎｈｅｇｆｅｗｅｕｍｎｓｏｏｒｈｓｕｇｎｎｅｓｍａｓｓｉｃｕｇｎｌｔｑｉｅｔａ．ｔｅａｒｅｔｄｏｅｎｉｃｎｅｅｔｏｐｌＳｈｓｅａｎｅｆｎｅｒｙｒｆｃａｄｄｔｆｎｔｎｔｅｗｒ，ｓｓｍｍｌｉｔｈｉｅｅｅｔｐｅｉｔｅｃｏｏｈｎｔｏｋｔｅｔｓｕａｏｅｎｑｌｎｒｃｈｕｉｆｅｈｙｅｉｔｎｃｕｅｒｅｔｔｅｅｔｅｅ．２ｎａｉｔｌｔａｓｅｓｍｍｅｗｈｔｏｈｔｓｓｅｒｈａｙｒｔｓｔｇｉｈｉｆｉＩ０ｄｍｎｅｓｅｈｙｅｓｕｔｎｃｎｕｄｖｌｓｒｃｌｌｔｎｔｏｓｕｔｎｔｉｌｉｔｈｉｅｅｐｐｔｕｒ，ｅｒｉｌｉ，ｍａｏｅｑｅｏａｉａｙｈｅｗｋｍａｏｈｅ

实验基于Opnet的路由协议仿真

实验报告册课程名称： TCP/IP协议分析实验名称：实验3：基于Opnet的路由协议仿真学号： 120708112姓名：王鹏学院名称：新媒体学院班级： 12网络工程1任课教师：张宝军学期： 13-14-2学期报告分数：实验3：基于Opnet的路由协议仿真1实验目的和要求1)熟悉Opnet网络仿真软件的使用；2)RIP路由协议仿真与分析；3)OSPF路由协议仿真与分析；4)BGP路由协议仿真与分析。

2实验设备及材料操作系统：Windows 2003/XP主机网络模拟器：OPNET3实验内容3.1 OPNET实例试想一下，你需要为公司内部互联网的扩展制定一个合理的方案。

目前，公司在办公楼的第一层有一个星型拓扑的网络，现在要在第二层增加另一个星型拓扑网络。

2) 从File 菜单中选择New...。

3) 从弹出的下拉菜单中选择Project 并单击OK。

节点模型：代表实际的设备。

OPNET环境下的水声无线网络MAC协议建模方法研究

由于需要研究者自己设计协议，所以主要涉及到用进程域创建自己的模型。
1 带确认机制的 Aloha 协议
Aloha 协议是 20 世纪 70 年代由夏威夷大学提出的，它是一种随机多址接入协议，网络中的节点只要有数据就向无线链路发送，这种协议在网络节点数量和持续业务量都不是很大的情况下，具有很好的效果。协议流程如图 1 所示。
Research on Modeling method of Underwater Acoustic Wireless Network MAC Protocol in OPNET
ZHAO Zhan-wei, XI Zhan-wei, WU En-quan （No 91 unit of 91388 troop of The People’s Liberation Army, Zhanjiang 524022, China ） Abstract ： In the network protocol simulation, inherent complexity of OPNET brings researchers of underwater acoustic wireless network much trouble. Therefore, this article mainly aims at Modeling method of Underwater acoustic wireless network MAC protocol in OPNET, Through a specific example of Aloha protocol simulation modeling with delayed ACK to explain the Modeling method in detail. KeyWords: OPNET, Underwater acoustic wireless network, Modeling, Aloha

水声通信网中数据链路层MAC协议的研究与OPNET仿真的开题报告

水声通信网中数据链路层MAC协议的研究与OPNET仿真的开题报告标题：水声通信网中数据链路层MAC协议的研究与OPNET仿真的开题报告一、研究背景及意义水声通信是利用水声波传播进行信息传输的一种通信方式。

在水下环境中，由于声波在水中传播的特性，水声通信的传输速度受到很大限制，同时也受到水下环境的影响，因此水声通信的可靠性、带宽和传输距离等方面都存在一定的挑战。

为了提高水声通信的性能，研究MAC协议是非常必要的。

MAC协议是数据链路层中实现不同节点之间共享信道的重要机制。

在水声通信网中，由于节点的数量较少，传输距离较短，因此适用的MAC协议与无线传感网和移动自组网等不同，需要根据水声通信的特殊性质进行研究和设计。

本研究旨在通过分析水声通信的特殊性质，探索适合水声通信的MAC协议，并利用OPNET仿真工具进行效果评估，为水声通信的应用和发展提供理论支持和技术指导。

二、研究内容1. 水声通信的特殊性质及其对MAC协议的影响2. 国内外当前常用的水声通信MAC协议3. 基于特殊性质的水声通信MAC协议设计与模拟4. 利用OPNET仿真工具进行模拟与效果评估三、研究方法本研究采用文献研究、理论分析和仿真模拟相结合的方法，具体步骤如下：1. 收集并调研国内外关于水声通信MAC协议的研究文献；2. 分析水声通信的特殊性质及其对MAC协议的影响；3. 在理论支持下，设计适合水声通信的MAC协议；4. 利用OPNET仿真工具进行模拟与效果评估，并分析研究结果。

四、预期成果1. 深入探究水声通信MAC协议的研究现状和存在问题；2. 基于水声通信的特殊性质，设计出适合水声通信的MAC协议，提高水声通信的性能和可靠性；3. 利用OPNET仿真工具进行模拟实验，证实设计的MAC协议的有效性；4. 提出水声通信MAC协议发展的建议和未来研究方向。

五、研究进展本研究目前正在文献调研和理论分析的阶段，预计在两个月内完成文献梳理和理论基础的建立。

基于OPNET的MAC协议的研究与仿真

基于OPNET的MAC协议的研究与仿真周晓彬【摘要】文中主要分析了IEEE802.11的MAC协议中的分布式协调工作模式(Distribute Coordination Function,DCF).使用DCF方式进行访问控制时,二进制指数退避算法在竞争周期内冲突增加会使信道分配不合理,这样严重影响网络的通信吞吐量.针对影响网络吞吐量这个问题,文中首先结合了马尔科夫(Markov)的改进模型,根据节点的实时状态,设计了节点在初始竞争成功发送数据后和发生冲突时的退避算法,优化了DCF的退避机制,动态地调整了节点在不同状态时的信道获取能力,提高了节点发送数据的网络吞吐量.最后以OPNET为仿真平台证明其在吞吐量方面有所改善.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2012(000)010【总页数】4页(P39-42)【关键词】IEEE802.11;分布式协调工作模式;二进制指数退避算法;马尔科夫改进模型【作者】周晓彬【作者单位】宁夏大学数学计算机学院,宁夏银川750021【正文语种】中文【中图分类】TP310 引言IEEE 802.11［1］是 WLAN 的两个典型标准之一，美国电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and E-lectronics Engineers，IEEE)是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技术组织之一。

在其标准委员会下第11标准工作组制定了IEEE 802.11系列标准。

MAC层有两种协议:分布式协调工作模式DCF(Distribute Coordination Function，DCF)和点协调工作模式PCF(Point Coordination Function，PCF)都是由IEEE 802.11标准定义出的MAC层和物理层协议。

在此之中DCF是在现在的无线网络使用的比较主流的协议。

DCF是一种基于冲突避免的载波侦听多路访问协议(CSMA/CA)的随机访问策略。

无线局域网安全分析与OPNET仿真

内容摘要
展望未来，无线局域网MAC协议的研究仍具有广阔的发展空间。一方面，可以研究更加智能的MAC协议，以提高信道利用率和网络性能；另一方面，可以研究跨层优化技术，实现MAC协议与其他网络协议的协同优化。随着物联网、云计算等技术的不断发展，无线局域网MAC协议的研究将面临新的挑战和机遇。因此，未来的研究可以结合这些新技术和应用场景，为无线局域网MAC协议的发展提供更多可能性。
四、结果分析
3、无线局域网安全的优化措施根据仿真结果和分析，我们可以得出以下优化措施： (1)加强访问控制：限制非法用户的接入，严格控制网络访问权限； (2) 提升加密水平：采用更高级的加密技术，如WPA2，确保数据传输的安全性； (3) 部署安全防火墙：配置强大的防火墙，过滤外部攻击和非法流量； (4)定期更新和维护：及时更新无线局域网硬件和软件，修复漏洞，
一、无线局域网安全问题分析
一、无线局域网安全问题分析
1、未经授权的访问和信息泄露：无线局域网具有公共性质，容易被未经授权的用户接入。一旦非法用户成功接入，他们便可能访问敏感数据，甚至篡改网络配置，造成严重的安全威胁。
一、无线局域网安全问题分析
2、恶意攻击：恶意用户可能会利用无线局域网的漏洞进行攻击，如ARP欺骗、 DoS攻击等。这些攻击可能导致网络瘫痪或用户数据泄露。
无线局域网MAC层协议的仿真设计与研究：基于OPNET
在本研究中，我们采用了OPNET仿真平台，对该协议进行仿真设计与实现。 OPNET是一款全球领先的通信网络仿真软件，它提供了丰富的模型库和强大的仿真工具，可用于研究和评估各种通信协议的性能。
无线局域网MAC层协议的仿真设计与研究：基于OPNET
内容摘要
基于协调的MAC协议则以TDMA（Time Division Multiple Access）和CD （Contention Free）协议为代表，它们通过分割信道或协调节点访问来提高信道利用率和性能。然而，基于协调的MAC协议复杂度高，不易于实现和维护。

基于OPNET的电力线网络的MAC协议仿真研究

ｍａｅｒｆｕｄｉａｔｎｔｅｅｆｃｉｅｒｎｉｇｏｈｍａｔｇｉ．ＴｈＳｐｐｒｄｓｕｓｓｔｅｐｒｒｎｅｋｓｐｏｏｎｍｐｃｏｈｆｅｔｕｎｎｆｅｓｒｒｄｖｔｉａｅｉｃｓｅｈｅｆｍａｃｏｏｏｒｌｅｎｔｒｓｇＭＡＣｐｏｏｏｏｓｄｒｇｔｅＣａａｔｒｔｓｏｏｒｌｅｃａｎ１Ｎｏ－ｆｐｗｅｉｅｗｏｋｕｉｎｎｙｔｃｌｃｎｉｅｉｈｈｒｃｅｉｉｆｐｗｅｉｈｎｅ．ｎｓｃｎｎ
探讨智能电网中的电力线网络ＭＡＣ协议的性能．文章先介绍非时隙ＡＬＯＨＡ和１坚持型ＣＭＡ一Ｓ
协议的基本原理，然后采用ＯＮＥ仿真了电力线网络分别采用非时隙ＡＬＰＴ，ＯＨＡ协议和１坚持型一ＣＭＡ协议时的网络性能．电力线网络接入不同的用户数时，真用户数的变化对网络性能的Ｓ在仿
第４Ｏ卷第１期２１Ｏ２年２月
浙江工业大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＺＨＥＩＪＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＴＹＩＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ１４０．ＮＯ．１Ｆｅｂ．２Ｏ１２
基于ＯＰＴ的电力线的ＭＡＣ协议仿真研究ＮＥ网络
Ｋｅｒ：ｐｗｅｉｔｒｙｗｏｄｓｏｒｌｎｅｎｅｗｏｋ；ｎｏｓｏｔｄＡＬＯＨＡ；１ｐｅｓｓｅｔＣＳＭＡ；ＯＰＮＥＴｎ— ｌｔｅ－ｒｉｔｎ

基于opnet的网络协议分析与仿真

基于opnet的网络协议分析与仿真摘要：介绍什么是opnet，网络仿真的好处，使用opnet进行tcp协议仿真以及对tcp四个算法的仿真与分析1.什么是opnetopnet是一个款通信方面的仿真软件，在国外，网络仿真技术的研究和应用已经有十多年的历史。

以前主要用于网络协议和网络设备的开发和研究，使用者大都是大学和研究所的研究和开发人员，近年来网络仿真软件生产厂商近年来纷纷把应用和开发重点转向网络规划和设计方面，将用户由原来的研究开发人员转向网络规划和设计人员，另一方面网络仿真规划设计软件的使用和操作相当复杂，还远没有达到一般网络规划设计人员经过短时间培训就能够熟练使用的目标，国外网络仿真软件厂家正致力于简化软件界面和操作流程，强化软件的项目应用能力，特别是加强了与网络管理软件厂商的合作，开发与网管软件的接口，使得网络模型的建立逐步自动化，加快网络建模的速度。

我国的网络仿真技术的研究1999 年刚刚起步，这主要两个原因，一个是我国数据网络的发展较晚，对网络仿真技术的需求相对不是十分迫切另一个原因是主流的网络仿真软件基本上产自美国，而其高端产品在1998 年以前一直是包括中国在内的社会主义国家禁运。

近年来，特别是1998 年以来，由于我国数据网络的猛发展的拉动和美国解除高端网络仿真软件出口的限制的刺激，我国的网络仿真研究和用逐步起步。

2.网络仿真的好处网络仿真技术是一种通过建立网络设备、链路和协议模型, 并模拟网络流量的传输，从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。

从应用的角度上看，网络仿真技术有以下特点：（1）全新的模拟实验机理，使其具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特点。

网络仿真的预测功能是其他任何方法都无法比拟的；（2）使用范围广，既可以用于现有网络的优化和扩容，也可以用于新网络的设计，而且特别适用于大中型网络的设计和优化；（3）初期应用成本不高，而且建好的网络模型可以延用，后期投资还会不断下降。

基于OPNET的无线局域网MAC协议仿真研究

ＨＦｍｔｏｅｄ．ｗｒｌｓＡＮｐｒｒｎｅａｉｔｓａａｙｅｙｔｅｃｍｐｒｏｆＤＦａｄ：ｒｔｏ．ＴｌｅａｖｌｅｏｍａｃｂｈｙｈｉｅｓＩｅｏｍａｃｂｈｙｉｎｌｚｄｂｏａｉｎｏＣｎＦｐｏｏ１ｉｒｌｔｅｙｐｒｒｎｅａｉｔｅｆｈｓｃｅｉｆ
维普资讯
总第１６５期
２０第６Ｏ６年期
一
舰船电子［
ＳｉｌｃｒｎｃＥｇｎｅｉｇｈｐＥｅｔｉｎｉｅｒｏｎ
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基于ＯＮＴ的无线局域网ＭＡＰＥＣ协议仿真研究
两种无线局域网的拓扑结构，自组织网络（即人们常称的ＡＨｃ网络）ｄｏ和基础结构网络。两种网络的主要区别就在于ＭＣ层采用不同的接入协Ａ议… ，即分布式协调功能（ｉｒｕｄｃｒｎｔＤｓｉｔｏｄａｄｔｂｅｏｉｅｆｃｏ）中心协调功能（ｏｔｏｒｎｔｎｆｃｕｔｎ和ｎｉＰｉｏｉｉｕ — ｎｅｄａｏｎｔｎ。自组织网络是采用分布式凋方式公平地ｉ）ｏ竞争资源（ＳＡＣ）。而基础结构网络则依托ＣＭ／Ａ【引中心节点协调无线资源的分配。这两种网络性能的对比都不是很完善，为了更加全面地评估网络性能以及参数的有效性，筛选出合理的设置参数和仿真对象，本文设计了一套方案，对无线局域网的响应时间、吞吐量和效率起着重要影响作用的介质访

论文题目汇总

基于OPNET的VoMPLS网络性能仿真与评估
基于OPNET的ZigBee网络无线漫游性能研究
基于opnet的无线移动自组织网络的天线研究
无线传感器网络基于时分复用方式的MAC协议的研究基于opnet的校园网建模与仿真
基于OPNET的MAC协议的研究与仿真
基于OPNET的P2P网络仿真与分析
基于OPNET的共享式以太网的研究与仿真李贵元基于OPNET的局域网的研究与仿真赵灿
基于OPNET的RIP路由器协议的研究与仿真付祥基于OPNET的帧中继网络的研究与仿真谢建超
排队策略对Qos影响的研究与仿真闫磊
基于OPNET的TCP协议的研究与仿真关记红
基于OPNET的CAMA/CD协议的研究与仿真郭明斌。

无线传感器网络MAC层协议研究与仿真

参考文献
[1l l EEE St an dar d for w i reless LAN
Medium Access Cont rol(MAC) and PHYsical Layer (PHY) Spe clfication ，
I MAC层协议
所谓MAC 协议，即通过一组规则和过程来更有效、更有序和更公平地使用共享煤体，决定一个节点应该什么时候发送数据报，关，值范围 ( woIn， a 。取为 c cwmx 在第次 ) 一以及控制所有到物理层的接人。MAC 协议负传送尝试时，如果数据报发送产生冲突，则。责无线信道建立、维护和控制，减少邻居节点乘以2 后重新开始退避，直到一个最大值: 广播引起的冲突，既要关心服务质量也要考 Z cw‘ 功示避数能到最阶 m n，表退计所达的大虑能量高效问题。具体的设计原则包括以下数，退避时间计数c 以标准川中定义的。为单几个方面 : 位，当信道检测到空闲时，退避时间计数器递 ( 1 增加休眠时间，当节点不处于收发状减，当信道检测到忙时， ) 则停止计数，直到信态时，尽量转入休眠状态。道冲重新空闲时间超过标准所定义的时间段 (2) 由于无线信道是公共信道，节点接收 DIFS(Di r b te lnterFr me S哪c )时，重 t s i u d a e 到的包可能并不是发给自的，对这种包应新递减，当递减到0 时，站点发送数据报。己尽早识别减少侦听时间。 2.2 增强的退避算法 (3 减少冲突，建立有效的协调机制， ) 尽文献1 给出了基于 CSM A/ CA 机制的 1 2 量避免冲突，减少重传。 WSN 中节点单位时间内可能发送数据报的概 (4)减少控制包的开销，控制策略简单，执率 =扼担卜这表在个统有 :。 / n ( 里刀示一系中行效率高。刀个节点，是数发产生突 T.。据报送冲所耗费由干无线传感器网络的特殊性，使得在设的时间和标准中给定的单位时间的比值。并计MAC 协议时必须首先将减少能量的损耗放由此可得相应的系统中退避算法的最佳竟争在第一位。 MAC 层上的能量损耗主要来自以窗为二万，明果个点口 :吩 n币说如一节对下几个方面:(1)空闲监听问山 l s 曰 11 题(1 e i t 1 19)。当前的网络状态有确切的认识，就可以通过 (2) 碰撞冲突f 题(coi s on);(3) 控制信息消改变竞争窗口c w ，以使系统性能趋于最佳。 d e ’ i l i

基于OPNET开发平台的太赫兹MAC协议仿真模型设计

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－３１１４．２０２１．０６．０１３引用格式：刘颖出，李宁．基于ＯＰＮＥＴ开发平台的太赫兹ＭＡＣ协议仿真模型设计［Ｊ］．无线电通信技术，２０２１，４７（６）：７６５－７７１．［ＬＩＵＹｉｎｇｃｈｕ，ＬＩＮｉｎｇ．ＤｅｓｉｇｎｏｆＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｏｆＴｅｒａｈｅｒｔｚＭＡＣＰｒｏｔｏｃｏｌＢａｓｅｄｏｎＯＰＮＥＴＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｌａｔｆｏｒｍ［Ｊ］．ＲａｄｉｏＣｏｍ⁃ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，４７（６）：７６５－７７１．］基于ＯＰＮＥＴ开发平台的太赫兹ＭＡＣ协议仿真模型设计刘颖出，李㊀宁（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄０５００８１）摘㊀要：针对太赫兹通信组网仿真技术，以太赫兹超高速无线ＭＡＣ协议为核心，基于ＯＰＮＥＴ仿真平台分层设计并开发了网络级㊁节点级和模块级三重仿真模型，降低了模型开发难度，提高了仿真效率㊂重点阐述了采用ＯＰＮＥＴ仿真平台实现太赫兹组网通信的设计和开发思路，实现了波束赋形及天线对准㊁天线扫描㊁自适应入网与退网㊁ＣＳＭＡ／ＣＡ以及ＴＤＭＡ等核心功能㊂最后，对该仿真模型和搭建的多节点太赫兹网络通信的性能进行了仿真，证明了所设计的组网仿真模型的合理性和高效性㊂关键词：ＯＰＮＥＴ仿真；波束赋形；ＭＡＣ协议；太赫兹中图分类号：ＴＰ９２㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００３－３１１４（２０２１）０６－０７６５－０７ＤｅｓｉｇｎｏｆＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｏｆＴｅｒａｈｅｒｔｚＭＡＣＰｒｏｔｏｃｏｌＢａｓｅｄｏｎＯＰＮＥＴＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｌａｔｆｏｒｍＬＩＵＹｉｎｇｃｈｕ，ＬＩＮｉｎｇ（Ｔｈｅ５４ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｅｒａｈｅｒｔｚｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｔａｋｅｓｔｈｅｔｅｒａｈｅｒｔｚｕｌｔｒａ⁃ｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｗｉｒｅｌｅｓｓＭＡＣｐｒｏｔｏｃｏｌａｓｔｈｅｃｏｒｅ，ｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｌａｙｅｒｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆｎｅｔｗｏｒｋ⁃ｌｅｖｅｌ，ｎｏｄｅ⁃ｌｅｖｅｌａｎｄｍｏｄｕｌｅ⁃ｌｅｖｅｌａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＯＰＮＥＴｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｉｓａｐｐｒｏａｃｈｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｍｏｄｅｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｉｍｐｒｏｖｅｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｄｅａｓｏｆｕｓｉｎｇＯＰＮＥＴｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｅｒａｈｅｒｔｚｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｍｍｕｎｉｃａ⁃ｔｉｏｎ，ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｓｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇａｎｄａｎｔｅｎｎａａｌｉｇｎｍｅｎｔ，ａｎｔｅｎｎａｓｃａｎｎｉｎｇ，ａｄａｐｔｉｖｅｎｅｔｗｏｒｋａｃｃｅｓｓａｎｄｅｘｉｔ，ＣＳＭＡ／ＣＡ，ＴＤＭＡｃｏｒｅｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｂｕｉｌｔｍｕｌｔｉ⁃ｎｏｄｅｔｅｒａｈｅｒｔｚｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｎｅｔｗｏｒｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＯＰＮＥＴｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ；ＭＡＣｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｔｅｒａｈｅｒｔｚ收稿日期：２０２１－０７－１６基金项目：国家重点研发计划国际科技创新合作重点专项（２０１８ＹＦＥ０２０７５００）；中国电子科技集团公司第五十四所通用发展基金（ＳＸＸ１８６２８Ｘ０１３）ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｔｅｍ：ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍＫｅｙＳｐｅｃｉａｌＰｒｏｊｅｃｔｓｆｏｒＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎ（２０１８ＹＦＥ０２０７５００）；ＧｅｎｅｒａｌＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＦｕｎｄｏｆｔｈｅ５４ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ（ＳＸＸ１８６２８Ｘ０１３）０　引言太赫兹通信是未来６Ｇ通信的核心技术之一，可以应用在卫星通信㊁航天通信㊁数据链㊁芯片间通信㊁气象观测㊁医疗等多个领域㊂近年来国内外学者重点关注太赫兹通信系统的研发工作，并取得了一系列重要成果［１］㊂日本ＮＴＴ公司早在２０１０年便实现了一套最远距离达５．８ｋｍ的太赫兹无线传输系统，通信速率为１０Ｇｂｉｔ／ｓ，工作频段为１２０ＧＨｚ，发射功率达到了１６ｄＢｍ［２］㊂２０１７年，德国Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｅｉｇ太赫兹通信实验室基于单片微波集成电路的模拟前端，在３００ＧＨｚ载波频率下传输数据速率高达６４Ｇｂｉｔ／ｓ的宽带复合调制信号，最大发射机符号速率为３２Ｇｂｉｔ／ｓ［３］㊂日本研究团队也于２０１７年完成了基于８０ｎｍＩｎＰ工艺的ＨＥＭＴ的３００ＧＨｚ无线通信系统，在２．２２ｍ距离下，利用１６ＱＡＭ调制方式，实现了１００Ｇｂｉｔ／ｓ的通信速率［４－５］㊂. All Rights Reserved.在国内，同样有许多研究机构和高校针对太赫兹通信系统进行了研发㊂２０１７年，电子科技大学研究团队实现了在室外２００ｍ距离下，利用ＱＰＳＫ调制方式，达到了３．５２Ｇｂｉｔ／ｓ的速率［６－８］㊂同年，中物院微太研究中心成功研制出可在２１ｋｍ距离内通信的太赫兹通信系统㊂该系统采用１６ＱＡＭ调制方式，工作频率为１４０ＧＨｚ，可实现５Ｇｂｉｔ／ｓ的数据传输速率，达到国际领先水平［９－１０］㊂总体而言，针对太赫兹通信系统的研究已经十分广泛，然而，对于太赫兹通信组网的研究却并不太多㊂太赫兹通信组网的核心在于ＭＡＣ层协议和算法的设计㊂由于太赫兹波的超高频率，导致其具有极强的方向性，使得波束对准及组网难度大大增加㊂目前有两种主流的技术路线，第一种是采用双信道方式，将命令帧搭载到较低频段（如２．４ＧＨｚ）进行传输，使得通信节点双方能快速进行波束对准，之后在太赫兹频段进行数据帧的收发，但缺点在于通信节点需要搭载全向和定向两种天线，成本高昂，不易于小型化，这一思路的典型代表协议为ＴＡＢ⁃ＭＡＣ㊁ＭＲＡ⁃ＭＡＣ等［１１－１２］㊂第二种方式是通信全程均在太赫兹波段进行，同时采用天线扇区级扫描㊁快速波束赋形对准等技术，降低网络通信时延，其代表协议有ＦＥＤ⁃ＭＡＣ㊁ＲＨＳＵ⁃ＭＡＣ等［１３－１４］，该种技术路线主要基于ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ协议㊂本文依据上文提到的第二种思路，即只采用一种信道的方式，依托ＯＰＮＥＴ仿真平台，完成了ＣＳＭＡ／ＣＡ与ＴＤＭＡ相结合的太赫兹无线网络超高速定向ＭＡＣ协议模块的开发，详细阐述了设计思想和关键算法实现，并最终搭建了多节点太赫兹通信组网模型，涵盖超帧时段划分㊁波束赋形与对准㊁天线建模㊁天线扇区级扫描以及帧设计等关键技术㊂１㊀基于ＯＰＮＥＴ的太赫兹通信组网模型设计㊀㊀本文使用的ＯＰＮＥＴ仿真平台为１４．５版本，支持太赫兹信道下的数据传输和定向天线建模㊂同时，本文采用了从３个层次逐层建模的方法，从高到低依次为网络模型㊁节点模型㊁进程模型，分别由网络节点和信道环境㊁各协议模块和状态机组成㊂仿真模型包括开发进程模型㊁定义节点模型㊁构建网络模型以及最终收集统计量等步骤，同时建立了定向天线模型，并最终实现了太赫兹信道的数据传输及多点组网系统仿真㊂１．１㊀网络模型本文设计的网络模型如图１㊁图２和图３所示㊂图１㊀网络模型Ｆｉｇ．１㊀Ｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌ图２㊀收信机信道模型Ｆｉｇ．２㊀Ｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｒ图３㊀发信机信道模型Ｆｉｇ．３㊀Ｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ该模型包含ＤＥＶ和ＰＮＣ两种节点，其中ＤＥＶ为普通通信节点，而ＰＮＣ为中心协调节点，负责广播Ｂｅａｃｏｎ帧㊁分配时隙㊁维护网络信息以及与其他节点进行数据交互等㊂各个节点为固定节点且各节点均处于同一水平面㊂信道环境设计为图２和图３所示，均采用６４ＱＡＭ调制解调方式，通过１１个管道阶段分别计算接收功率㊁信噪比㊁误码率等参数，最终根据误码率以及纠错门限判断是否丢包㊂其中接收功率计算方式为［１５－１６］：Ｐｒ＝ＰｉｎˑＤｔｘˑＬｓˑＤｒｘ，（１）式中，Ｐｉｎ为带内发射功率，Ｄｔｘ为发射天线增益，Ｌｓ为. All Rights Reserved.自由空间下的路径损耗，Ｄｒｘ为接收天线增益㊂由此可计算出接收功率，并进一步得到ＳＮＲ：ＳＮＲ＝１０ｌｇＰｒＰｂ＋Ｐｉæèçöø÷，（２）式中，Ｐｒ为接收功率，Ｐｂ和Ｐｉ分别为背景噪声和内部噪声㊂而处理增益计算方式为：Ｐｔ＝１０ｌｇＢｗＤｒæèçöø÷，（３）式中，Ｂｗ为带宽，Ｄｒ为传输速率㊂最终可得到有效ＳＮＲ为［１７］：ＲＳＮＲ＝ＳＮＲ＋Ｐｔ㊂（４）ＯＰＮＥＴ仿真核心根据ＲＳＮＲ和调制方式计算出误码率ＢＥＲ，进而再得到错误分布，同时与错误门限ＥＣＣ进行对比，判断是否丢包㊂１．２㊀节点模型本文设计的节点模型由物理层㊁数据链路层㊁网络层㊁传输层和应用层组成，如图４所示㊂图４㊀节点模型Ｆｉｇ．４㊀Ｎｏｄｅｍｏｄｅｌ物理层由定向天线模块㊁接收机和发射机组成，其中论文独立设计的定向天线模型如图５所示㊂为确保精确性，以ｚ轴为基准，在０ʎ １８０ʎ范围内将天线分成２１０个切片，分别按照增益曲线进行建模㊂从图中可以看出，主瓣方向为ｚ轴方向，其余方向均有增益不等的旁瓣；接收机和发射机主要作用为信道建模，模块存储了信道的各项参数供仿真核心进行管道阶段的计算；数据链路层的核心为太赫兹ＭＡＣ模块，也是本文设计的核心底层模块，该模块制定了网络节点的通信规则㊁帧收发方式㊁资源调度㊁检错重传㊁波束赋形等多项核心功能；网络层负责对源产生的数据进行封装并对接收到的帧进行拆封；传输层负责对数据进行传输；应用层包含ｓｒｃ和ｓｉｎｋ两个模块，分别负责产生数据和记录收到的数据并更新统计量㊂为保证仿真的真实性，设计的ｓｒｃ模块以随机时间产生随机大小的数据包，并逐层下发，同时ｓｉｎｋ模块记录收到的数据包信息并实时更新统计量㊂图５㊀定向天线模型Ｆｉｇ．５㊀Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌａｎｔｅｎｎａｍｏｄｅｌ１．３㊀进程模型太赫兹ＭＡＣ进程模型为本文设计和开发工作的重点，其底层状态机设计如图６所示㊂图６㊀太赫兹ＭＡＣ进程模型Ｆｉｇ．６㊀ＴｅｒａｈｅｒｔｚＭＡＣｐｒｏｃｅｓｓｍｏｄｅｌ从图６可以看出，本文共设计开发了４个状态机㊂其中Ｉｎｉｔ强制状态的主要工作是初始化节点的各项参数和标志位㊁分配必要的链表所需内存等㊂Ｂｅａｃｏｎ㊁ＣＡＰ和ＣＴＡＰ非强制状态机对应了超帧的３个时段，该超帧模型如图７所示［１８］㊂Ｂｅａｃｏｎ状态机对应超帧中的Ｂｅａｃｏｎ时段，且在该时段下ＰＮＣ负责定向轮询广播Ｂｅａｃｏｎ帧㊂该帧中包含此超帧必要的时间戳信息㊁ＩＤ信息及时隙分配信息㊂ＣＡＰ状态机对应超帧中的ＣＡＰ时段㊂该时段进一步又细分为关联ＣＡＰ时段和常规ＣＡＰ时段㊂在关联ＣＡＰ时段中，ＤＥＶ根据缓冲区的情况执行关联入网操作；在常规ＣＡＰ时段，有数据发送需求的ＤＥＶ将以ＣＳＭＡ／ＣＡ方式竞争时隙资源，同时ＰＮＣ会根据时隙使用情况进行时隙资源分配；ＣＴＡＰ状态机对应超帧中的ＣＴＡＰ时段㊂在该时段下，需发送数据的ＤＥＶ进行波束赋形训练后，开始在各自的ＣＴＡ中传输数据㊂. All Rights Reserved.图７㊀超帧结构Ｆｉｇ．７㊀Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１．３．１㊀Ｂｅａｃｏｎ设计的Ｂｅａｃｏｎ状态机算法如图８所示㊂为了方便未来软硬件结合及代码移植，将状态机内的实现代码封装到函数中，并放在了状态转移线上㊂图８㊀Ｂｅａｃｏｎ状态机算法流程Ｆｉｇ．８㊀ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｌｏｗｏｆＢｅａｃｏｎｓｔａｔｅ该算法的实现难点在于用程序模拟实现天线扫描㊂本文提出了一种设置参考坐标的方式，使得天线在固定时刻能够将经纬度等指向参数进行更新，使得其与参考坐标一致㊂以几何坐标理论，得到经纬度计算公式：ｄｌａｔｉｔｕｄｅ＝ｔｌａｔｉｔｕｄｅ＋ｄｄｉｓｔａｎｃｅˑｓｉｎ（ｘ－１）ˑθ＋θ２３６０ˑ２πæèççöø÷÷，（５）ｄｌｏｎｇｉｔｕｄｅ＝ｔｌｏｎｇｉｔｕｄｅ＋ｄｄｉｓｔａｎｃｅˑｃｏｓ（ｘ－１）ˑθ＋θ２３６０ˑ２πæèççöø÷÷㊂（６）ｄｌａｔｉｔｕｄｅ和ｄｌｏｎｇｉｔｕｄｅ分别为天线的维度和经度指向坐标；ｔｌａｔｉｔｕｄｅ和ｔｌｏｎｇｉｔｕｄｅ为天线当下指向的经纬度参数；ｄｄｉｓｔａｎｃｅ为固定值，取决于要设置的参考点与节点间的距离；θ为天线旋转角度㊂通过设定不同的θ值，便可以将扫描范围分成不同数量的扇区㊂此外，如图６所示，除了天线扇区扫描外，Ｂｅａｃｏｎ状态机还具有广播Ｂｅａｃｏｎ帧㊁处理从上层和下层接收的帧以及状态跳转等功能，分别由Ｓｃａｎ＿ｃｈａｎｎｅｌ㊁Ｓｅｎｄ＿ｂｅａｃｏｎ㊁Ｕｐ＿ａｒｒｉｖｌ以及Ｌｏｗ＿ａｒｒｉｖｌ等函数实现㊂１．３．２㊀ＣＡＰ本文设计的ＣＡＰ状态机算法如图９㊁图１０所示，分为ＣＡＰ关联算法和ＣＡＰ常规算法两部分，分别对应超帧中的ＣＡＰ关联子时段和常规子时段㊂在不同的时段，ＰＮＣ逐扇区扫描，以接收可能的请求帧，并实时更新维护关联列表和时隙请求列表；ＤＥＶ节点会在不同时段检查自己的数据缓冲区，判断自己是否需要关联入网和请求时隙㊂为了充分利用时隙资源，设计了一种动态分配时隙资源的算法㊂首先ＰＮＣ根据式（７）来计算所需分配的时隙量ＴＣＴＡＰ，其中，ＴＣＴＡ是每个ＣＴＡ持续时长，ＳＩＦＳ为保护时隙，ｃｅｉｌ为向上取整㊂当剩余时隙大于零小于所需时隙时，ＰＮＣ依然会给ＤＥＶ分配，并在回复帧中通知ＤＥＶ分配情况㊂ＤＥＶ缓存区剩余数据帧将在下个超帧中继续分配，如此一来便能充分利用每个超帧中的时隙资源㊂ＴＣＴＡＰ＝ｃｅｉｌＳｔｏｌＴæèçöø÷∗ＴＣＴＡ＋ＳＩＦＳ()㊂（７）图９㊀关联ＣＡＰ状态机算法流程Ｆｉｇ．９㊀ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｌｏｗｏｆＳ⁃ＣＡＰｓｔａｔｅ图１０㊀常规ＣＡＰ状态机算法流程Ｆｉｇ．１０㊀ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｌｏｗｏｆＳ⁃ＣＡＰｓｔａｔｅ１．３．３㊀ＣＴＡＰ本文设计的ＣＴＡＰ状态机算法模型如图１１所示㊂为了尽可能降低波束赋形所占的时间，根据源节点的不同，优化了算法流程，即当源节点为ＰＮＣ时，省略了部分波束赋形步骤，缩短了波束赋形时间㊂ＣＴＡＰ状态机主要的工作是进行数据帧的传输，为了减少重传次数，在每个数据帧发送后，目的节点都会返回一个ＡＣＫ响应㊂图１１㊀ＣＴＡＰ算法模型Ｆｉｇ．１１㊀ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｌｏｗｏｆＣＴＡＰｓｔａｔｅ２　仿真分析本文基于ＯＰＮＥＴ１４．５搭建的多节点太赫兹组网仿真环境参数如表１所示，分别对ｂｅａｃｏｎ帧接收情况㊁波束赋形情况进行了验证，并对网络的成功率和吞吐量进行了仿真㊂如图１２所示，由于在本次仿真中只包含４个普通ＤＥＶ，因此只有４个ＤＥＶ会收到ｂｅａｃｏｎ帧㊂仿真结果显示收到的ｂｅａｃｏｎ帧只有４个不同扇区号，表示这４个ＤＥＶ分别位于ＰＮＣ的４个不同扇区，与理论分析相符；波束赋形情况如图１３所示，左边较为密集的部分表示源ＤＥＶ发出的训练帧数量，右边的部分表示目的ＤＥＶ向源ＤＥＶ发送的波束训练帧数量㊂从图中可以看出，源ＤＥＶ在每一个扇区发送的训练帧数量变化都是从１到７２，一共变化７２次，说明源ＤＥＶ在７２个扇区都发送了训练帧，并且每个扇区发送了７２个，而目的ＤＥＶ只对准源ＤＥＶ所在扇区连续发送了７２个训练帧，与所设计的理论过程相符㊂表１㊀仿真参数Ｔａｂ．１㊀Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ参数数值网络面积／ｍ２２０ˑ２０节点距离／ｍ＜１０仿真时间／ｓ３０调制方式６４ＱＡＭ带宽／ＧＨｚ３载频／ＧＨｚ１４０发送功率／Ｗ４０天线扫描角度／（ʎ）５图１２㊀接收Ｂｅａｃｏｎ帧情况Ｆｉｇ．１２㊀ＲｅｃｅｉｖｅＢｅａｃｏｎｆｒａｍｅｓｉｔｕａｔｉｏｎ图１３㊀波束赋形情况Ｆｉｇ．１３㊀Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｓｉｔｕａｔｉｏｎ吞吐量和成功率仿真结果如图１４和图１５所示㊂从仿真结果看，除去初始化阶段，网络的数据发送成功率呈快速上升趋势，最终达到１００％，证明本文设计的仿真模型在数据传输的可靠性方面是较为优秀的，并且吞吐量最高可达到１０Ｇｂｉｔ／ｓ㊂图１４㊀网络帧接收成功率Ｆｉｇ．１４㊀Ｎｅｔｗｏｒｋｆｒａｍｅｒｅｃｅｉｖｉｎｇｓｕｃｃｅｓｓｒａｔｅ图１５㊀网络吞吐量Ｆｉｇ．１５㊀Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｏｆｎｅｔｗｏｒｋ３　结束语基于ＯＰＮＥＴ仿真平台，采用分三层建模的思路设计并开发了太赫兹通信组网仿真模型，降低了建模的逻辑复杂度，提高了建模效率；在设计节点模型时参考了现有通信协议七层架构并做了简化，分层次分模块进行底层算法编写，这使得该节点模型的设计变得较为灵活，可拓展性大大加强；在设计ＭＡＣ协议模块时，将所有算法均编写和封装进功能函数中，相对于在状态机中实现，能够极大增强算法的可移植性，同时大幅降低状态机数量，增强了算法的可读性和逻辑性；算法实现上，优化了波束赋形方面，能够在部分通信场景下降低波束赋形的时间开销，同时在时隙分配方面，本文设计的算法采用按需分配㊁尽力分配的设计思路，一定程度地避免了时隙浪费㊂. All Rights Reserved.此外，本文详细阐述了仿真设计思路和核心算法流程，并进行了仿真分析，也为后续研究提供一种仿真设计思路㊂通过仿真结果可以看出，设计的天线扫描㊁波束赋形㊁帧收发等算法和开发的ＭＡＣ协议模块㊁天线模块符合设计预期，且网络性能良好，可以用于模拟真实环境下太赫兹通信组网的各个过程㊂在未来的研究中，将以此为基础，不断完善太赫兹通信组网仿真模型，优化ＭＡＣ协议模块，进一步发挥ＯＰＮＥＴ仿真平台的效用㊂参考文献［１］㊀谢莎，李浩然，李玲香，等．太赫兹通信技术综述［Ｊ］．通信学报，２０２０，４１（５）：１６８－１８６．［２］㊀吴秋宇，林长星，陆彬，等．２１ｋｍ，５Ｇｂｉｔ／ｓ，０．１４ＴＨｚ无线通信系统设计与试验［Ｊ］．强激光与粒子束，２０１７，２９（６）：１－４．［３］㊀熊子康，何敬锁，武晓磊，等．３１０ＧＨｚ太赫兹通信系统设计［Ｊ］．太赫兹科学与电子信息学报，２０２０，１８（３）：３６９－３７３．［４］㊀ＤＡＮＩ，ＲＥＹＳ，ＭＥＲＫＬＥＴ，ｅｔａｌ．ＩｍｐａｃｔｏｆＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｙｐｅａｎｄＢａｕｄＲａｔｅｏｎａ３００ＧＨｚＦｉｘｅｄＷｉｒｅｌｅｓｓＬｉｎｋ［Ｃ］ʊＲａｄｉｏａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ．Ｔｕｓｃａｌｏｏｓａ：ＩＥＥＥ，２０１７：８６－８９．［５］㊀杨鸿儒，李宏光．太赫兹波通信技术研究进展［Ｊ］．应用光学，２０１８，３９（１）：１２－２１．［６］㊀马帅．１０Ｇｂｉｔ／ｓ业务速率太赫兹无线通信波形设计与实验验证［Ｄ］．成都：电子科技大学，２０２０．［７］㊀周震．多发多收太赫兹通信系统前端研究［Ｄ］．成都：电子科技大学，２０２０．［８］㊀ＣＨＥＮＺ，ＺＨＡＮＧＢ，ＺＨＡＮＧＹ，ｅｔａｌ．２２０ＧＨｚＯｕｔｄｏｏｒＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎａＳｃｈｏｔｔｋｙ⁃ｄｉｏｄｅＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ［Ｊ］．ＩＥＩＣＥＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓ，２０１６，１３（９）：１－９．［９］㊀ＷＵＱ，ＬＩＮＣ，ＬＵＢ，ｅｔａｌ．Ａ２１ｋｍ５Ｇｂｉｔ／ｓＲｅａｌＴｉｍｅＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍａｔ０．１４ＴＨｚ［Ｃ］ʊＩｎｔｅｒ⁃ｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＩｎｆｒａｒｅｄ．Ｃａｎｃｕｎ：ＩＥＥＥ，２０１７：１－２．［１０］姜航，姚远．高速长距离太赫兹通信系统研究现状与难点综述［Ｊ］．无线电通信技术，２０１９，４５（６）：６９－７２．［１１］姚玉坤，甘泽锋，冯鑫，等．避免波束干扰的高效太赫兹双信道ＭＡＣ协议［Ｊ］．光通信研究，２０２０（６）：５９－６４．［１２］胡城中．高低频混合组网的移动用户切换方法研究［Ｄ］．成都：电子科技大学，２０１８．［１３］任智，游磊，陈葱，等．高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网ＭＡＣ协议［Ｊ］．电子技术应用，２０１７，４３（１）：１２１－１２４，１２８．［１４］任智，严炎，周海东，等．一种可靠高时隙利用率的太赫兹无线个域网ＭＡＣ协议［Ｊ］．小型微型计算机系统，２０１８，３９（１２）：２６５３－２６５６．［１５］刘丹梅．近地大气环境下太赫兹无线通信信道影响因素研究［Ｄ］．南京：南京航空航天大学，２０１９．［１６］王豪，王宏志，吕洪武，等．ＯＰＮＥＴ扩展网络建模与仿真［Ｊ］．长春工业大学学报，２０１９，４０（４）：３３９－３４３．［１７］李默，孙岘，赵亮．ＯＰＮＥＴ天线建模及无线管道阶段仿真研究［Ｊ］．无线电通信技术，２０１５，４１（１）：６０－６３，８９．［１８］任智，陈葱，游磊，等．一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网ＭＡＣ协议［Ｊ］．计算机应用研究，２０１６，１０：３１４３－３１４６．作者简介：㊀㊀刘颖出㊀硕士，助理工程师，现任职于中国电科网络通信研究院北京研发中心，承担太赫兹组网通信的研发工作㊂主要研究方向：太赫兹通信组网ＭＡＣ协议的设计与开发㊂㊀㊀李㊀宁㊀博士，高级工程师㊂现任中国电科网络通信研究院太赫兹专家组成员，工业和信息化部６Ｇ推进组成员㊂主要研究方向：毫米波及太赫兹无线通信技术的研究及系统研制㊂曾担任共有信息系统装备预研专用技术项目负责人㊁承担科技部战略性国际合作项目子课题负责人，参与多项国家和省部级项目的论证及研究工作㊂在国际期刊与会议上发表高水平论文１０余篇，申报和授权专利多项㊂. 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基于调度优先级的MAC协议设计及OPNET仿真分析的开题报告

基于调度优先级的MAC协议设计及OPNET仿真分析的开题报告1. 研究背景和意义随着无线通信技术的不断发展，越来越多的设备和应用需要在无线网络中传输数据，这使得网络的带宽管理和数据调度变得尤为重要。

在无线局域网中，MAC协议作为控制帧传输和空间资源共享的主要协议，其调度算法能直接影响网络的性能和可靠性。

因此，对于调度优先级的MAC协议进行研究和设计具有重要意义。

2. 研究内容和目标本研究的主要内容包括以下三个方面：（1）调研目前常用的MAC协议及其调度算法，分析其性能优缺点；（2）基于调度优先级的MAC协议设计，包括调度器设计、优先级分配方案等；（3）通过OPNET仿真工具对所设计的MAC协议进行性能测试，并与常用的MAC协议进行比较分析，验证该协议的可行性和有效性。

3. 研究方法和技术路线本研究将采用以下研究方法：（1）文献调研法：调研目前常用的MAC协议及其调度算法，分析比较其优缺点，为后续设计提供理论支撑和经验借鉴。

（2）设计方法：依据调研分析结果，设计基于调度优先级的MAC协议，包括调度器设计、优先级分配方案等，通过实验验证该协议的有效性和可行性。

（3）实验仿真法：通过OPNET仿真工具进行性能测试，并对结果进行分析和比较，评估所设计的MAC协议的性能和可靠性。

4. 预期成果及创新点本研究将设立以下预期成果：（1）设计出基于调度优先级的MAC协议，具有适应性强、效率高、性能稳定等特点；（2）通过OPNET仿真工具对所设计的MAC协议进行性能测试和比较分析，证明其与常用的MAC协议相比具有显著的性能优势；（3）对于无线局域网MAC协议设计和研究提供新思路和方案，具有一定的学术和应用推广价值。

5. 研究难点和挑战本研究的难点主要在于：（1）性能评估方法的确定：基于OPNET仿真平台进行实验，需要确定评估指标、参数设置等，以保证性能测试的准确性和可靠性；（2）调度器优化算法的设计：优化调度算法是实现高效调度的关键，需要在理论和实践方面寻找最优解，并验证其有效性；（3）算法的转化和实现：将调度算法进行转化和实现，需要结合大量的实际数据和网络环境，充分测试其可行性和有效性。

基于OPNET的无线传感器网络MAC协议研究

’ｎＷｉｅｅｓＳｎｏｔｒｓｉｒｌｓｅｓｒＮｅｗｏｋ
ＸＩＯＮＧｉ，ＴＷｅｌｉＡＮＧｅｇｎＭｎａ，ＸＵｏｏＢａｇｕ
（ｃｏｌｆＣｍｍｎａｉｎｏｔｌｎｉｅｎ，ｉｎｎｎＵｉｒｔ，Ｗｕｉｉｎｓ１１２ｈｎＳｈｏｏｕｉｔｎａｄＣｎｏｇｎｒｇＪａｇａｎｖｓｙｏｃｏｒＥｅｉｅｉｘａｇｕ２４２，ＣｉＪａ）
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opnet中802.11无线站点的mac协议仿真具体步骤

opnet中802.11无线站点的mac协议仿真具体步骤竭诚为您提供优质文档/双击可除opnet中802.11无线站点的mac协议仿真具体步骤篇一：基于opnet的802.11建模与性能测试基于opnet的802.11建模与性能测试仿真实验内容1.熟悉无线局域网络拓扑结构。

2．熟悉opnet软件环境，在计算机通信网的学习基础上模拟802.11，掌握opnet运行，了解802.11协议和应用领域。

3.在opnet环境下建立802.11，并进行仿真调试，测试802.11的网络性能，包括网络时延、网络吞吐量和网络丢包率。

4.对仿真测试的数据、图表结合所学内容进行分析（包括原理，仿真结果，图表等），以报告的形式上交。

二、实验原理2.1802.11概述无线局域网协议是以ieee802．ii标准为基础。

该标准定义了一个信道接入控制(mac)子层和3个物理(phy)层。

ieee802．ii协议的目标是构建一个能够提供与有线网络类似服务的无线网络。

ieee802．il无线局域网的架构是用来支持一种移动站以分布式的方式进行协议会话的网络。

组成ieee802．ii网络可能有以下几种等级成分：(i)移动站(station)：移动站是直接与无线信道连接的组件。

它可以是移动的、便携式的或是固定的。

每个移动站支持包括授权、认证、密码保护和交换数据(macj]i~务数据单元)等服务。

(2)基本服务子集(basicserviceset，bss)：一个ieee802．1i 无线局域网至少包含一个bss。

bss是由一系列可以互相通信的移动站组成。

如果基本服务子集中的所有移动站可以直接互相通信而不与有线网络相连，我们称该bss为独立基本服务子集(independentbss)。

ibss代表一种典型的自组织网络，它构成简单，规模小，而且源和目的结点之间的路由只有一跳。

如果bss包含一个接入点(accesspoint，ap)，则称该bss为“架构bss(1nfrastructurebss)”，意味着它可以作为更大网络的一个组成部分。

基于OPNET的计算机网络仿真教学研究

送、检测、冲突处理，流程如图３所示：
行为的动画，使得仿真结果具有更好的演示效果。
６．集成的调试器。有自己的调试工具一０ＮＴＤ．ＰＥｅ
ｂｇｅ（Ｄ）快速的验证仿真或发现仿真中存在的问题。ｕｇｒＯＢ，
另外ＯＮＴ在Ｗｉｄｗ平台下还支持和ＶＰＥｎｏｓＣ的联合调试。
立复杂的网络拓扑结构。
一
２．简单明了的建模方法。Ｍｄｌｒ模过程分为３个ｏｅ建ｅ
层次：进程（ｒｃｓ）Ｐｏｅｓ层次、点（ｏｅ层次以及网络（ｅ— 结Ｎｄ）Ｎｔ
ｗｒ）次。在进程层次中模拟单个对象的行为，结点层ｏ层ｋ在
还可将曲线导出到电子表格中。
收稿日期：０９一Ｏ２２０５— ４
基金项目：湖南科技大学教育科学研究项目（３７５Ｇ０２）作者简介：杰（９３，，詹１７一）男湖南常德人，副教授，主要从事无线传感网络研究。
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５．动画。Ｍｏｅｒ以在仿真中或者仿真后显示模型ｄｌ可ｅ
且还能让学生掌握一门研究工具。网络仿真软件主要有ＭＬＥ３开发的ＯＮＴ，ＣｄｎｅＰＥａｅｃ
ＤｓｎＳｓｍ公司的ＢｅｉｙｔｇｅＯ—ＮＳ和ＣＣ公司开发的ＣＭ— ｅＡＩＯ
ＮＴＩ以及Ｎ２和ＳＦＥ。目前使用最多的就是Ｏ．Ｅｌ，ｌＳＳＮＴＰＮＴ和Ｎ２，ＰＥＥＳ … ＯＮＴ是商业软件，价格昂贵，不具有开放性，但提供了比较全面的建模和协议支持。Ｎ２是免费的Ｓ具有开放性的软件包，既作为网络建模和仿真工具研究开

基于OPNET的无线局域网MAC层协议的仿真设计与研究

哈尔滨理工大学硕士学位论文基于OPNET的无线局域网MAC层协议的仿真设计与研究姓名：李丰申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：王秋光20070301而搭建网络的拓扑结构。

３．使用快速配置选项（ＲａｐｉｄＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）来进行网络配置。

项目编辑器中包括了一个用于创建和编辑网络模型的工作空间。

子网络和节点作为对象被放置在工作空间中，并用图标来表示。

连接线表示了节点和子网络间的通信链路。

网络对象的特点用对象的属性来表示，决定了网络对象在整个模型中如何运作。

３．１．３．２节点编辑器节点通常被看作设备或资源，数据在其中生成、传输、接收并被处理，由支持相应处理能力的硬件和软件共同组成。

ＯＰＮＥＴ节点编辑器提供了模拟内部功能所需的资源。

在节点编辑器中，用户可以使用多种模块，每种模块实现了节点行为的某一方面，诸如数据生成、数据存储、数据处理和数据传输或选路等。

单个节点模型通常由多个模块组成。

数据包流和统计线可将不同的模块相连，其中数据包流承载了模块间数据包的传输，统计线可实现对模块内变化量的监视。

通过模块、数据包流和统计线的联合使用，用户可对节点的行为进行仿真，同时也可以将特定的接收器和发送器视为紧密相连的模块对。

下面介绍工具栏中的各个按钮的功能（按由左至右的顺序）：图３－１节点编辑器工具栏Ｆｉｇｕｒｅ．３－１Ｔｏｏｌｂａｒｏｆｎｏｄｅ’ｓｅｄｉｔｏｒ处理机：这是节点编辑器中最常使用的模块，处理机的行为可以完全由用户来进行设置，它和其他模块的连接也是任意的。

队列：队列提供的功能是处理机的超集，相对处理机，它多了一些属性，如子队列。

数据包线：连接两个模块，并且在源和目的之问传输数据包。

它代表了在实际的通信节点中的硬件及软件接口。

统计线：用于两个模块之问的数值传递。

统计线一般是帮助进程束监控设备状态以及性能的变化，创建节点内进程『日Ｊ的简单通信机制。

逻辑线：用于指定节点内的两个模块的逻辑关联，如一对收发信机，逻辑线不在模块问传递任何数据。