基于安卓的可见光协议研究

论文总字数：23692字

摘 要

近年来，随着信息技术的发展，可见光通信技术（Visible Light Communication，VLC)逐渐受到了全世界范围的广泛关注，它具有实现方便、成本低廉、绿色安全等优点。本文的主要研究工作是针对室内可见光通信协议，使用Android平台简化地模拟了协议过程。

本文首先简单介绍了可见光通信，概述了该领域的研究背景以及近年的一些研究情况。随后针对本文的设计，简要介绍了协议在MAC层上的主要内容，并重点介绍了MAC帧格式与设计中模拟协议过程中需要用到的四类帧的格式与作用，为软件设计提供了理论支持。

随后，本文对设计的可行性做出了分析，在完成设计思路和程序总框架的构建之后，制定了具体的设计方案，对方案中三个主要模块：通信模块、协议模块和显示模块的设计方法做出了描述，实现了对协议中帧的接收、分析判断与发送，实现了设备和协调点的通信，模拟了协议的主要过程。

最后，对该程序进行测试，验证了程序可以正确地接收并发送帧，按照协议流程实现设备和协调点的关联、数据传输和解关联，实现对协议的模拟，并给出总结。

关键词：可见光通信，协议，帧，Android平台

ABSTRACT

In recent years, with the development of information technology, Visible Light Communication (VLC) has been widely concerned , and it is convenient to apply , low cost, and safe. The main work of this paper is to realize the simplified simulation of the indoor VLC protocol process using the Android platform.

The article first gives an overview of the research background of this area and a brief introduction of VLC. Then, the main contents of the protocol at the MAC layer, the format and role of the four types of frames used in the MAC frame format and design simulation protocol are introduced , which provide theory for software design.

Subsequently, this paper analyzes the feasibility of the design. After completing the design idea and the construction of the general framework of the program, the specific design scheme is formulated. Three main modules of the design in the scheme: module for association between coordinator and device, module that describe the process of IEEE802.15.7, and module for display. These modules have been described and realized the receiving, analyzing, and transmitting of the frames in the protocol, realizing the communication between the device and the coordination point, and simulating the main process of the protocol.

Finally, the program is tested to verify that the program can correctly receive and send frames, and realize the function of association, data transmission and de-association between devices and coordinator according to the protocol. The article ends with a summary for the design of the software and point out the deficiencies in the design.

KEYWORD: Visible Light Communication, protocol, frame, Android platform

目 录

第一章 绪论 2

1.1 研究背景 2

1.2 国内外研究沿革 2

1.3 论文主要内容及章节安排 3

第二章 可见光通信协议介绍 4

2.1 VPAN拓扑结构 4

2.2 MAC层数据传输方式 4

2.3 MAC层帧格式 6

2.3.1 通用MAC帧格式 6

2.3.1.1 帧控制(frame control)字段 6

2.3.1.2 序列号(sequence number)字段 8

2.3.1.3 目标VPAN标识符(dest addressing identifier)字段 8

2.3.1.4 目标地址(dest address)字段 8

2.3.1.5 源VPAN标识符(source VPAN identifier)字段 8

2.3.1.6 源地址（source address）字段 9

2.3.1.7 辅助安全头（auxiliary security header）字段 9

2.3.1.8 帧有效载荷(frame payload)字段 9

2.3.1.9 FCS字段 9

2.3.2 各帧类型的格式 9

2.3.2.1 信标帧 9

2.3.2.2 MAC命令帧 11

2.3.2.3 MAC数据帧 15

2.3.2.4 MAC确认帧 15

2.4 本章小结 16

第三章 模拟可见光通信协议的软件设计 17

3.1 开发环境和语言简介 17

3.1.1 Java语言介绍 17

3.1.2 Android平台介绍 17

3.2 总体架构与设计方案 17

3.2.1 程序设计核心思想 17

3.2.2 通信模块 18

3.2.3 显示模块 19

3.2.3.1 服务器端界面设计 20

3.2.3.2 客户端界面设计 20

3.2.4 协议模块 21

3.2.4.1 帧内容的具体设置 21

3.2.4.2 协议部分的实现 25

3.2.4.3 协议模块与程序其他部分的联系 27

3.3 本章小结 27

第四章 程序测试与结果 28

4.1 程序测试结果 28

4.1.1 关联 28

4.1.2 数据传输 29

4.2 程序测试结果分析 32

4.3 本章小结 32

第五章 总结与展望 33

5.1 论文总结 33

5.2 设计扩展与未来展望 33

参考文献： 34

致 谢 35

绪论

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