Абстракция физического уровня

В этом примере показано, как смоделировать 802.11ax сеть с абстрактным PHY. Пример представляет изменение системной модели, используемой в примере 802,11 MAC и Измерение Пропускной способности Приложения (WLAN Toolbox). В 802,11 MAC и Измерении Пропускной способности Приложения (WLAN Toolbox) пример, моделируется полная обработка PHY, где формы волны генерируются и декодируются на физическом уровне. Однако этот пример моделирует абстрактный PHY, где никакие формы волны не генерируются или декодируются. Абстракция физического уровня уменьшает время, потраченное для симуляции за счет точности. Точность относится к степени точности, с которой PHY моделируется в симуляции. Симуляции, которые терпят низкое качество на физическом уровне, могут использовать абстрактную модель PHY.

Абстрактный PHY работает с предварительно вычисленными таблицами пакетного коэффициента ошибок (PER) и уравнениями. Эти таблицы и уравнения используются, чтобы оценить поврежденный пакет без любой фактической модуляции или демодуляции пакетов, приводящих к модели низкого качества. Отошлите Абстракцию Физического уровня в качестве примера для Симуляции Уровня системы (WLAN Toolbox) для получения дополнительной информации, связанных с абстракцией PHY.

Абстрактные блоки физического уровня

Этот раздел объясняет блоки, используемые в моделировании абстрактного PHY и как это помещается 802.11 [2] сетевая модель. Полное моделирование PHY включает операции, связанные с передачей формы волны и приемом через исчезающий канал. Абстрактная степень сигнала моделей PHY, усиление, задержка, потеря и интерференция на каждом пакете, не генерируя пакеты физического уровня. Этот пример обеспечивает PHY Transmitter, Statistical Channel, и PHY Receiver для моделирования абстрактного PHY. Эти блоки доступны в библиотеке wlanAbstractedPHYLib.

Абстрагированный передатчик PHY:

Abstracted PHY Transmitter блок моделирует цепь передачи физического уровня. Этот блок использует систему координат и соответствующие параметры передачи от слоя MAC. Параметры как степень передачи, длительность преамбулы, длительность заголовка и длительность полезной нагрузки вычисляются в блоке. Эта информация передается наряду с системой координат MAC как метаданные, чтобы симулировать передачу формы волны.

Интерфейсы к Abstracted PHY Transmitter блок:

Статистический канал:

Statistical Channel блокируйте модели pathloss, задержку распространения и область значений приема пакета. Включить оценку потери, задержки и области значений в каждом получателе, Statistical Channel блок должен быть смоделирован в каждом узле вместе с Abstracted PHY Receiver. Задержка распространения применяется на каждый полученный пакет, и сила сигнала каждого пакета ухудшается с дополнительным pathloss. Если узел получения в области значений, пакет передается к Abstracted PHY Receiver с эффективной силой сигнала. Пакет пропущен, если узел получения находится вне области значений передатчика.

Интерфейсы к Statistical Channel :

Абстрагированный получатель PHY:

Abstracted PHY Receiver блок моделирует получить цепь физического уровня. Этот блок получает и обрабатывает пакет на основе полученных метаданных. Abstracted PHY Receiver блокируйте интерференцию моделей на основе пакетов, полученных при наложении временных шкал. Полученные пакеты обрабатываются только в этих контрольных точках: (a) Конец длительности преамбулы (b) Конец каждой длительности подкадра в полезной нагрузке для агрегированных систем координат (или) конец длительности полезной нагрузки для неагрегированных систем координат.

Этот блок также предоставляет возможность для конфигурирования уровня абстракции через PHY Abstraction параметр маски. Можно сконфигурировать его к 'TGax Evaluation Methodology Appendix 1' [3] чтобы предсказать производительность ссылки с TGax образовывают канал модель с помощью эффективного отображения SINR. Детали этой процедуры могут быть найдены в Абстракции Физического уровня в качестве примера для Симуляции Уровня системы (WLAN Toolbox). В качестве альтернативы можно сконфигурировать его к 'TGax Simulation Scenarios MAC Calibration' [4] принимать пакетный отказ на интерференции, на самом деле не вычисляя производительность ссылки. Обратите внимание на то, что опция 'TGax Evaluation Methodology Appendix 1' работает только на значения MCS в области значений [0-9], когда Методология [3] Оценки TGax задана только для этих значений.

Интерфейсы к Abstracted PHY Receiver блок:

Симуляция уровня системы

Этот пример симулирует сеть с 10 узлами в модели, WLANMultiNodeAbstractedPHYModel, как показано в этом рисунке. Эти узлы реализуют обнаружение несущей, к которому несколько получают доступ с предотвращением столкновения (CSMA/CA) с физическим и виртуальным обнаружением несущей с обнаружением несущей. Физический поставщик услуг, распознающийся, использует механизм ясной оценки канала (CCA), чтобы определить, занят ли носитель перед передачей. Принимая во внимание, что, виртуальный поставщик услуг, распознающийся, использует квитирование RTS/CTS, чтобы предотвратить скрытую проблему узла.

Положения для всех узлов в сети сконфигурированы через средство выделения положения узла (NPA) блокируйтесь в модели. Состояние каждого узла может визуализироваться во время времени выполнения через настройку, доступную в Visualizer блок. Channel Matrix блок является Памятью Хранилища данных. На инициализации реализация канала TGax сгенерирована между каждой парой узлов в сети, и получившаяся матрица канала на поднесущую хранится в блоке. Во время симуляции каждый узел получателя получает доступ к памяти, чтобы получить матрицу канала между собой и узлом передачи, чтобы определить качество ссылки. В этой модели, узлы 1, 2, 3, 6, 7, и 8 действий и как передатчики и как получатели, в то время как узлы 4, 5, 9, и 10 являются только пассивными получателями.

Подсистема узла

Каждый узел в вышеупомянутой модели является подсистемой, представляющей устройство WLAN. Каждый узел содержит прикладной уровень, слой MAC и физический уровень. Физический уровень моделируется с помощью абстрактных блоков PHY, описанных в предыдущем разделе. Можно сконфигурировать узел, чтобы передать и получить пакеты на определенном канале (частота) путем изменения Multicast tag параметр Entity Multicast и Multicast Receive Queue блоки. По умолчанию все узлы работают с тем же каналом. Можно также сконфигурировать получить область значений для определенного узла с помощью Packet Receive Range параметр Statistical Channel блок.

Можно легко переключить между абстрактными блоками PHY, доступными в wlanAbstractedPHYLib и полном PHY обрабатывающие блоки, доступные в wlanFullPHYLib.slx библиотека примера 802,11 MAC и Измерение Пропускной способности Приложения (WLAN Toolbox). Интерфейсы к передатчику, получателю и блокам канала остаются то же самое. По умолчанию, абстрактные блоки PHY, запущенные в Interpreted execution режим. Для более длинного времени симуляции сконфигурируйте все блоки к Code generation режим для лучшей производительности.

Результаты симуляции

Выполнение модели симулирует сеть WLAN для заданного времени симуляции. График со статистикой сетевого уровня (соответствующий слою MAC) сгенерирован в конце симуляции. Подробные статистические данные уровня узла (соответствующий приложению, MAC и физическим уровням) собраны во время симуляции и сохраненные в файл базового рабочего пространства statistics.mat. Можно также включить дополнительную живую визуализацию, чтобы видеть состояние каждого узла во время времени выполнения, через настройку маски Visualizer блок.

Масштабируемость

Вышеупомянутая модель показывает сеть 10 узлов. Можно создать сеть с большим количеством узлов с помощью функции помощника MATLAB hCreateWLANNetworkModel. Эта функция помощника использует подсистему узла из этого примера и создает сеть узлов WLAN, расположенных линейно 10 метров друг кроме друга. Можно создать различные сценарии симуляции и анализировать статистику уровня узла или сетевого уровня с различным количеством узлов. Например, график ниже показов повторные передачи и успешные передачи относительно общих передач, как количество узлов в сетевом увеличении. Параметры конфигурации, используемые в сборе результатов:

График ниже показов, которые симуляция запускает быстрее с абстрактным PHY по сравнению с полной обработкой PHY, таким образом делая его более масштабируемым. Параметры конфигурации, используемые в сборе результатов производительности:

Этот пример объяснил абстракцию физического уровня и продемонстрировал сеть WLAN с 10 узлами с абстрактным PHY. Этот пример показывает, что сетевая симуляция с абстрактным PHY быстрее и более масштабируема по сравнению с использованием полной обработки PHY.

Дальнейшее исследование

В этом примере А-МПДУ, которыми обмениваются между узлами, являются deaggregated к MPDUs в узле получения. Эти MPDUs экспортируются в пакетное получение (PCAP), и пакет получают следующее поколение (PCAPNG) файл формата с помощью pcapDump Блок DES. Использовать pcapDump Блок DES, перейдите к wlanSystemLevelComponentsLib

Экспортируйте в Файл формата PCAP/PCAPNG

Файлы формата PCAP/PCAPNG содержат пакетные данные сети. Эти файлы в основном сопоставлены с сетевыми анализаторами как Wireshark [5], сторонний инструмент раньше визуализировал и анализировал файлы PCAP/PCAPNG. Основные преимущества использования файлов PCAP/PCAPNG во время симуляций уровня системы:

В слое MAC, RxReplicator блок копирует полученный A-MPDUs, FrameToMAC, и PhyRxIndicator вектор. TxReplicator блок копирует переданный A-MPDUs, FrameToPhy, и MACReqToPhy вектор. MAC обеспечивает RxFrameToPCAP, PhyIndToPCAP, TxFrameToPCAP, и MACReqToPCAP как вводит к pcapDump Блок DES.

pcapDump Блок DES содержит два входных порта, один для Tx/Rx A-MPDUs и другого для получения информации Tx/Rx.

Выберите формат получения как pcap или pcapng. Когда симуляция запускается, пакеты, которыми обмениваются между узлами, регистрируются в выбранный файл формата получения.

Чтобы получить пакет, дважды щелкают по pcapDump Блок DES и выбор Получение параметра, как Включают.

Новый файл получения (формат PCAP/PCAPNG) создается для каждого узла. Имя файла соответствует имени узла. Если имя узла является Node1, полученное имя файла является Node1.pcap или Node1.pcapng.

Приложение

Пример использует этих помощников:

Ссылки