基于水声网络的FAMA协议仿真研究

浅海水声信道的快衰落、长延时给水声网络媒介访问控制(MAC)层协议的设计和性能带来了较大的负面影响.为了提升MAC协议的吞吐量、时延等性能,着重对FAMA(Floor acquisition multiple access)协议进行了分析,并以通信网络仿真工具OPNET为仿真平台,得出该协议在吞吐量、时延和能量损耗三方面的性能结果.与目前水声网络主要采用的冲突避免多址接入(MACA)协议的仿真结果相比,FAMA协议能够取得较好的吞吐量和时延性能.     

利用MIMO系统多包接收能力的Ad hoc网络MAC协议

传统的分布式Ad hoc 网络的单信道媒体接入控制(MAC)协议在同一时刻一跳范围内只能允许一对节点通信,导致网络的冲突严重、吞吐量小和接入时延较大.为此,文中利用MIMO系统的多包接收能力,设计了一种新的分布式Ad hoc网络MAC协议,该协议利用二进制退避和共享退避机制进行信道预约和共享,在单信道自由竞争的Ad hoc网络中实现了多点对点的通信,大幅度提高了网络吞吐量.文中还推导了该协议的网络归一化饱和吞吐量的数学模型.理论分析和仿真实验证明,新协议的网络吞吐量比利用分层空时编码(BLAST)的CSMA/CA(k)协议有了较大的提高.     

适用于地面网络化弹药的混合型分簇MAC协议

为解决地面网络化弹药MAC协议对弹药网络的功耗和传输时延的重大影响.提出了一种适用于地面网络化弹药的混合型分簇MAC协议.结合基于竞争和分配的协议特点,根据传输时间估计和业务量选择不同的接入方式,避免了碰撞和信道浪费;通过时隙复用降低端到端时延;通过无关节点睡眠降低占空比和网络功耗.仿真表明,与传统的基于竞争机制和基于TDMA机制的协议相比,该协议在吞吐量、端到端时延和功耗等方面均具有较好的性能.      

面向蜂群无人机自组网接入协议的多优先级动态阈值算法

针对蜂群无人机自组网中存在的数据传输低可靠性以及高时延等问题，提出了面向蜂群无人机自组网接入协议的多优先级动态阈值算法。首先，分析数据帧在无线信道中的传输过程，利用各优先级的数据发送概率求得各优先级的数据传输成功率；其次，提出了一种改进的信道满载阈值计算方法，当信道环境发生变化时能够稳定数据的传输并降低时延；最后，通过依次调整各优先级阈值，维持整体信道处在满载阈值水平，保证了最高优先级队列的高传输成功率与低传输时延，有效地提高了整体蜂群无人机自组网的性能。仿真结果表明：在不同业务量接入的情况下，所提协议能够保持各优先级数据的高传输成功率、低时延和高吞吐量传输，传输成功率比基于业务量统计的多优先级接入协议提升了14.2%,并在最高优先级数据传输成功率、端到端时延以及吞吐量等方面具有较大的优势。     

负载感知的太赫兹纳米传感网的TDMA协议

针对基于TS-OOK(time spread on-off keying)调制的通信系统存在数据传输连续碰撞的问题,考虑到实际应用场景具备负载不均衡的特点,提出负载感知的TDMA (LATDMA)协议.该协议根据网络中源节点数目、源节点业务量大小以及太赫兹信道的传输特性,在传统TDMA协议基础上实现动态分配时隙.仿真结果表明:该协议是能量高效的,在时延和平均吞吐量方面均具有明显的优势,因此可以应用于时延要求较苛刻的网络场景中.     

一种应用于低轨卫星的APRMA MAC协议

针对低轨卫星通信信道碰撞检测能力弱,时延较长和大业务量的特点,提出一种具有接入控制机制的自适应APRMA MAC协议。通过对信道负载和业务优先级判断来确定不同业务的接入概率函数,并且接入概率在每个时隙中通过更新来动态适应系统资源的变化。该MAC协议确保多个终端合理共享有限的无线资源同时,系统能达到高容量。通过仿真对语音业务丢包概率、数据包平均时延和数据业务吞吐量三个衡量协议性能指标与传统协议进行分析对比,证明了APRMA协议的性能。     

Aloha-LPD:一种用于水声通信网的MAC协议

为了减小长传播延迟对水声通信网性能的影响,在传统Aloha协议的基础上,借鉴CSMA协议载波侦听的思想,提出了一种用于水声通信网的MAC协议Aloha-LPD.利用水声通信的长传播延迟,采用半双工的通信方式,增加节点等待ACK回复帧过程中接收数据帧的机制,使一个节点同时与多个节点无冲突地通信.通过OPNET建立仿真模型,分析结果表明,与传统Aloha协议和基于RTS/CTS握手的协议相比,Aloha-LPD协议能够提高网络吞吐量,减小网络的端到端延迟.水声传输信道的长延迟是水声通信网性能的一大瓶颈,但如果能合理利用,也能改善水声通信网的性能.     

编队协同中的Ad Hoc网络MAC协议

大量研究分析表明,退避机制和竞争窗口的优化设计能够改善IEEE 802.11 DCF MAC协议的性能.结合无人机编队和卫星编队自组织分布协同应用场景,给出了基于IEEE 802.11 DCF MAC协议的优化改进机制:DCF/CCW.该机制改变IEEE 802.11 DCF MAC协议中根据MAC帧的多次碰撞以确定竞争窗口值的方法,通过监控信道获得系统中竞争节点数目,使用最优常数竞争窗口,从而减少碰撞机率,获得网络性能的提高.该机制具有一定的拓扑适应性,当网络结构发生变化时,监控信道获得的系统竞争节点数随之变化,从而可动态调整最优常数竞争窗口.对该机制下的系统吞吐量和接入时延的分析结果显示:网络规模一定时,系统吞吐量受竞争窗口大小的影响较大,而系统平均接入时延的影响较小.该机制对提高和完善编队协同网络的通信性能具有一定的意义.     

Ad Hoc网络的MAC协议研究

Ad Hoc网络是由一组自主的无线节点或终端相互合作而形成的,独立于固定基础设施的分布式网络。在单信道条件下,所有移动节点共享一个无线信道,需要有效的MAC层协议来协调各节点对信道的访问。在分析已有Ad Hoc网络MAC协议的基础上,着重分析信道接入的公平性和信道利用率等问题;进而提出一种动态时延退避方案,以提高Ad Hoc网络信道接入的公平性并改善网络的吞吐量。     

认知无线传感器网络中基于网络特性的单天线媒体接入控制协议

提出了一种基于网络特性的单天线媒体接入控制(STNC-MAC)协议用于认知无线传感器网络.该协议能使作为次用户的无线传感器节点有效地对主用户使用信道进行机会接入.STNC-MAC充分考虑了主用户和次用户的网络特性,通过定义数据传输单元和最大信道占用时间,设计出适用于STNC-MAC的数据传输方案和可用信道列表管理机制,克服多信道隐藏终端问题和“盲”状态问题;同时,在不对主用户造成严重干扰的情况下,实现了不同主用户信道利用率的数据信道支持不同长度数据包传输的功能.NS2仿真结果表明,STNC-MAC在吞吐量和平均时延方面比STDCA MAC和原始的IEEE 802.11 MAC更好地提高了网络性能.