一种IEEE 802.11 MAC协议的包延时数学分析模型

提出了一种新的数学分析模型,用于计算IEEE 802.11协议的平均包延时。通过与基于OPNET的仿真结果比较,证实该分析是有效的。分析结果证实,相对于基本访问机制,采用RTS/CTS媒体访问机制将获得较低的包延时,对于合理采用RTS/CTS机制、显著提高IEEE 802.11WLAN性能具有重要意义。     

一种适用于节点功率非对称WSN的改进S-MAC协议

针对节点功率非对称的无线传感器网络中的隐终端问题,提出在RTS/CTS机制基础上增加广播Bandwidth Reservation（BRES）消息的改进协议。在改进协议中,通信节点的邻居节点根据侦听到的CTS消息动态广播BRES消息,使得与通信节点连接非对称的高功率节点在接收到BRES消息后推迟自身发送任务,从而避免了隐终端问题。仿真结果表明：相比SMAC协议,改进协议减少了低功率节点的数据冲突并降低了其到目的节点的端到端延迟,提高了低功率节点和网络的吞吐量。     

一种适用于节点功率非对称WSN的改进S-MAC协议

针对节点功率非对称的无线传感器网络中的隐终端问题,提出在RTS/CTS机制基础上增加广播Bandwidth Reservation(BRES)消息的改进协议。在改进协议中,通信节点的邻居节点根据侦听到的CTS消息动态广播BRES消息,使得与通信节点连接非对称的高功率节点在接收到BRES消息后推迟自身发送任务,从而避免了隐终端问题。仿真结果表明:相比S-MAC协议,改进协议减少了低功率节点的数据冲突并降低了其到目的节点的端到端延迟,提高了低功率节点和网络的吞吐量。     

基于改进Markov模型IEEE802.11b性能分析

IEEE 802.11b理论最高传输速率可达11 Mbit/s,但在实际应用中,发现其IP层数据传输速率远低于此。为了准确评估其数据业务支持能力,对已有基于退避窗口机制的二维Markov模型进行改进,从成帧效率和DCF协议效率两个方面对IEEE 802.11b无线局域网的性能进行了分析,得出饱和条件下系统归一化吞吐率和平均分组时延,并使用NS2进行验证。IEEE 802.11RTS/CTS机制可以改善大数据帧长条件下系统性能,但IEEE 802.11b协议并未给出切换门限建议值。基于上述改进模型,通过理论计算,给出了不同节点数下基本接入模式与RTS/CTS模式切换门限值。     

采用S-MAC协议的无线传感器网络可用带宽估计算法

提出一种利用串扰来估计采用了S-MAC的无线传感器网络中可用带宽的方法。传感器节点在使能串扰避免机制后,将收集到邻居节点的RTS/CTS/DATA/ACK分组中的网络分配矢量以表的形式记录在自己的缓存中,经过计算得到节点的可用带宽。仿真数值结果表明,所使用的可用带宽估计方法能够较为准确的预测S-MAC中节点周围的负载情况,竞争程度,为路由选择、负载均衡、多sink布置、优先级传输等策略提供参考。     

基于串扰的无线传感器网络可用带宽估计算法

可用带宽是无线传感器网络中路由选择、负载均衡、多sink布置、优先级传输等策略的重要参考.文中提出一种利用串扰来估计采用了S-MAC协议的无线传感器网络可用带宽的方法.传感器节点在使用串扰避免机制后,将收集到邻节点的RTS/CTS/DATA/ACK分组中的网络分配矢量以表的形式记录在自己的缓存中,经过计算得到节点的可用带宽.仿真结果表明,该方法能够较为准确地预测S-MAC中节点周围的负载情况和竞争程度.     

一种基于虚拟目的节点的VANET可靠单跳广播机制

在车载自组网(VANET)中,单跳广播通常是紧急警告消息传播的基本机制.针对传统IEEE 802.11单跳广播存在的不可靠性问题,提出了一种基于虚拟目的节点的可靠单跳广播机制VDB-ROBS:广播节点对实时接收的数据帧进行统计分析,从邻居节点中选择一个合适的节点作为虚拟目的节点,然后广播节点将与这个虚拟目的节点进行单播传输,同时其他邻居节点仍然将单播帧视作传统的广播帧接收.这种机制使得广播传输能够利用单播中的RTS/CTS、ACK、重传和竞争窗口调整等多种修复和自适应机制,有效地提高了单跳广播的可靠性.仿真结果表明,VDB-ROBS相比传统的IEEE 802.11单跳广播机制和基于概率的可靠单跳广播机制,能够提供更可靠的单跳广播通信性能.     

VANETs安全消息广播的性能模型分析

在车载网(vehicular ad hoc networks,VANETs)中将源节点通信范围内的所有节点看作目的节点,在介质访问层耗时很小,因此,常采用广播通信技术分发VANETs的安全消息。然而,广播通信缺乏请求发送RTS/清除发送CTS(request-tosend/clear-to-send)握手连接环节以及数据包确认机制,通信易受干扰,促使通信可靠性下降。为此,提出VANETs中安全消息分发性能评估模型。该模型假定VANETs具有两类级别消息。此外,考虑IEEE 802.11广播协议并使用二维马尔可夫模型(2-D Markov modeling),推导了低级周期性消息LPPMs(low-priority periodic messages)在传输模式和退避阶段的数目的联合概率分布,并利用该联合概率分布推导出高级事件驱动型消息LPEMs(high-priority event-driven messages)的平均传输时延,其有利于网络参数间折衷,如车辆传输范围、安全消息产生率以及介质访问控制MAC(medium access control)参数,通过合适地选择参数,使其满足LPEMs对延时的高要求。     

基于冲突感知的IEEE 802.11 DCF性能分析模型

对IEEE 802.11 DCF机制的核心算法二进制指数退避算法提出一种基于冲突感知的分析模型:基于平均竞争窗口与冲突概率之间的关系,得到在饱和条件下系统的延时和吞吐量分析模型,并得出基本接入模式与RTS/CTS接入模式的切换门限值。该模型简化了BEB算法,降低了计算复杂度,但能很好地反映算法特性。通过理论分析与OPNET仿真,验证了模型的正确性,同时为预测和优化无线网络系统的性能提供理论依据。     

基于跨层协同的MANET网络拥塞控制算法仿真研究

移动自组织网络MANET因大量数据包发送、节点信道同步适应和动态无线拓扑变化等原因,易发生传输拥塞.传统拥塞控制的主动式队列管理算法,如拥塞随机早期检测算法(Random Early Detection,RED),根据缓存占用情况监测和判断拥塞,无法适应MANET网络MAC层信道监控发送的特点.针对这一问题,基于链路层MAC802.11的RTS/CTS重传机制,结合网络层缓存占用情况检测网络拥塞,提出IRED(ImprovedRED)算法,该算法通过跨层协同的机制实现拥塞控制.最后,通过NS2网络仿真工具验证IRED算法的性能.实验结果表明,IRED较传统算法在吞吐率、延时和传输抖动等性能上都有显著提高.     

一种Ad Hoc网络收方发起的媒体接入控制算法

在结合多包接收技术以及功率控制的基础上提出了一种发射能级可控的应用于AdHoc网络的收方发起的媒体接入控制算法,并对其吞吐量和能耗作了分析。与RTS/CTS(requesttosend/cleartosend)握手机制相比,在一定假设条件下,网络吞吐量有着明显的提高,与此同时,系统发射功率最多可降低60%以上。     

由接收节点控制握手的一种脉冲超宽带网络MAC协议

脉冲超宽带系统通过发送宽度极窄的脉冲进行通信,因没有载波调制,所以基于载波侦听方式的MAC协议不适用于IR-UWB系统.针对常用的UWB MACAW MAC协议在网络负荷较大时RTS/CTS握手失败概率大的问题,提出了一种先由接收节点传送FI帧指示其处于空闲状态,然后发送节点再进行握手的UWB-RI MAC协议,以增大握手成功的概率.通过给出的UWB-RIMAC协议数据收发的详细流程,分析了FI帧广播间隔的取值,说明其对QoS的支持;最后仿真比较了UWB-RI MAC和UWB MACAW MAC的性能.     

无线自组织网络可靠组播MAC协议

为了在无线自组织网络的MAC层中更好地提供可靠组播,在尽量少修改IEEE 802.11协议的原则下提出了一个可靠组播MAC协议RMMP(reliable multicast MAC protocol).首先由源节点组播RRTS(reliable RTS)帧,各接收节点依次回复RCTS(reliable CTS)帧;源节点在收到所有RCTS后,组播N个RDATA(reliable DATA)帧,各接收节点收到第N个要求回复的RDATA帧后依次回复RACK(reliable ACK)帧,然后源节点重传丢失帧.RMMP协议提高了MAC层组播可靠性.最后运用NS-2仿真软件对该协议进行验证,结果表明,RMMP在包投递率、吞吐量性能上都有很大的提高,实现了MAC层可靠组播,其代价是平均端到端时延略大.     

无线局域网能耗性能分析

为得到IEEE802．11分布式协调功能（DCF）在无线局域网环境中饱和状态下的能耗性能,根据节点在每一虚拟时隙内发送的报文概率和条件碰撞概率,通过计算节点在每个虚拟时隙内的平均能耗和每个虚拟时隙的平均系统时间,得到了节点的平均功耗和网络的载荷能耗率．分析结果表明：报文越长、信道速率越高,网络的载荷能耗率越低,能耗性能越好;网络的载荷能耗率与网络规模呈近似线性关系;随着信道速率的提高,基本接入机制将逐渐显示出较RTS／CTS接入机制更大的优势;当网络超过一定规模时,节点的平均功耗主要取决于接收功耗,而发送功耗、空闲功耗仅对其有微弱影响．     

802.11无线局域网的媒体接入机制性能分析

提出了一种基于马尔可夫链的分析模型，用以评价无线信道上的误码对IEEE无线局域网中的基本接入机制和RTS／CTS接入机制的饱和吞吐量的影响，实验结果表明，基本接入机制的性能在很大程度上受用户数和误码率的影响，RTS／CTS接入机制的性能仅对误码率敏感，研究工作为无线信道上纠错编码的设计提供了良好的技术依据，对于无线局域网的接入控制，无线局域网的应用具有较大意义。