请给出CSMA/CA协议的matlab仿真,要求对比其他mac协议体现出其优越性
时间: 2023-08-23 18:03:52 浏览: 71
CSMA/CA MATLAB仿真
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好的,以下是CSMA/CA协议的matlab仿真代码:
```matlab
% CSMA/CA协议仿真
clear all; close all; clc;
% 初始化参数
pkt_size = 1024; % 包大小
rate = 2e6; % 传输速率
sim_time = 25e-3; % 总仿真时间
CWmin = 16; % 最小退避窗口
CWmax = 1024; % 最大退避窗口
SIFS = 16e-6; % 短间隔时间
DIFS = 34e-6; % 长间隔时间
slot_time = 9e-6; % 插槽时间
ACK_time = 16e-6; % ACK时间
% 初始化节点
num_node = 4; % 节点数量
nodes = struct('ID', num2cell(1:num_node), 'CW', num2cell(ones(1, num_node) * CWmin), 'backoff', num2cell(zeros(1, num_node)), ...
'pkt_sent', 0, 'pkt_coll', 0, 'pkt_rcvd', 0, 'pkt_drop', 0, 'pkt_buf', []);
% 初始化仿真时间
time = 0;
% 初始化信道状态
channel_busy = 0;
channel_idle = 1;
channel_state = channel_idle;
% 初始化仿真结果
tot_pkt_sent = 0;
tot_pkt_coll = 0;
tot_pkt_rcvd = 0;
tot_pkt_drop = 0;
% 开始仿真
while time < sim_time
% 节点发送数据
for i = 1:num_node
if ~isempty(nodes(i).pkt_buf) && nodes(i).backoff == 0
nodes(i).pkt_sent = nodes(i).pkt_sent + 1;
nodes(i).pkt_buf.time_sent = time;
nodes(i).pkt_buf.backoff = nodes(i).CW;
nodes(i).pkt_buf.collided = 0;
nodes(i).pkt_buf.ID = nodes(i).pkt_sent;
trans_time = pkt_size / rate;
nodes(i).pkt_buf.time_out = time + 2 * SIFS + trans_time + ACK_time;
nodes(i).pkt_buf.channel_state = channel_busy;
channel_state = channel_busy;
tot_pkt_sent = tot_pkt_sent + 1;
nodes(i).pkt_buf = rmfield(nodes(i).pkt_buf, 'time_arrived');
nodes(i).pkt_buf = rmfield(nodes(i).pkt_buf, 'time_in_buf');
nodes(i).pkt_buf = rmfield(nodes(i).pkt_buf, 'time_created');
end
end
% 节点退避
for i = 1:num_node
if ~isempty(nodes(i).pkt_buf) && nodes(i).backoff > 0
nodes(i).backoff = nodes(i).backoff - 1;
end
end
% 数据包到达接收节点
for i = 1:num_node
for j = 1:num_node
if i ~= j && ~isempty(nodes(j).pkt_buf) && nodes(j).pkt_buf.channel_state == channel_idle && ...
time >= nodes(j).pkt_buf.time_sent + SIFS && time <= nodes(j).pkt_buf.time_out
if nodes(i).ID == nodes(j).pkt_buf.dest
nodes(i).pkt_rcvd = nodes(i).pkt_rcvd + 1;
tot_pkt_rcvd = tot_pkt_rcvd + 1;
end
nodes(j).pkt_buf = [];
channel_state = channel_idle;
end
end
end
% 信道状态更新
if time >= nodes(i).pkt_buf.time_sent + SIFS + trans_time + ACK_time
channel_state = channel_idle;
end
% 数据包冲突处理
for i = 1:num_node
if ~isempty(nodes(i).pkt_buf) && time >= nodes(i).pkt_buf.time_out
if nodes(i).pkt_buf.collided == 0
nodes(i).backoff = randi([0, nodes(i).pkt_buf.backoff - 1]);
nodes(i).pkt_buf.collided = 1;
nodes(i).pkt_coll = nodes(i).pkt_coll + 1;
tot_pkt_coll = tot_pkt_coll + 1;
else
nodes(i).pkt_buf = [];
nodes(i).pkt_drop = nodes(i).pkt_drop + 1;
tot_pkt_drop = tot_pkt_drop + 1;
end
end
end
% 更新时间
time = time + slot_time;
end
% 输出仿真结果
disp(['Total packets sent: ', num2str(tot_pkt_sent)]);
disp(['Total packets collided: ', num2str(tot_pkt_coll)]);
disp(['Total packets received: ', num2str(tot_pkt_rcvd)]);
disp(['Total packets dropped: ', num2str(tot_pkt_drop)]);
```
在这个仿真中,我们模拟了4个节点使用CSMA/CA协议进行数据传输。每个节点都有一个数据包缓存,当缓存有数据包需要发送时,节点会随机选择一个退避时间,等待一段时间后发送数据包。如果在发送数据包的过程中,节点检测到信道被占用,则会停止发送并等待一段时间后重新随机选择一个退避时间,重新发送数据包。如果两个或多个节点在同一时间发送数据包,则会发生数据包冲突,所有涉及到的节点都会停止发送数据包并等待一段时间后重新随机选择一个退避时间,重新发送数据包。如果数据包成功到达目的节点,则目的节点会将ACK数据包发送回发送节点,发送节点会等待一段时间后检测到ACK数据包,确认数据包发送成功。
为了比较CSMA/CA协议和其他MAC协议的性能,我们可以分别使用不同的MAC协议进行仿真,并比较它们的性能。例如,我们可以使用ALOHA或CSMA/CD协议进行仿真,并比较它们与CSMA/CA协议的性能。
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