基于Markov链的ZigBee网络媒体接入控制协议性能研究

为了优化Zig Bee网络媒体接入控制(Media access control,MAC)协议性能,提出一种基于饱和负载的MAC层信道访问机制。通过马尔科夫链对网络节点状态转化过程建模,对基于信道访问机制的网络吞吐量和节点能耗进行了数学分析。研究了网络参数NB、amin BE对节点信道冲突概率、网络吞吐量和能耗等性能的影响。分析结果表明:该模型准确地描述了基于饱和负载的Zig Bee网络信道访问机制,对协议参数进行合理的设置能够改进MAC协议吞吐量和能耗性能。     

一种考虑休眠模式的IEEE 802.15.4 MAC协议Markov分析模型

为了有效描述启用休眠模式的IEEE 802.15.4 MAC协议,提出一种考虑休眠模式的IEEE 802.15.4时隙CSMA/CA算法Markov分析模型.分析了协议参数对吞吐量和功率消耗的影响,其中特别考虑了占空比和非饱和负载的影响.并且讨论了模型参数数值结果.结果表明,分析模型给出的理论分析结果与仿真结果较吻合,且该模型可用于描述休眠模式对IEEE 802.15.4协议性能所产生的影响.     

基于区分服务的802.11 MAC层协议及其性能分析

针对无线ad hoc网络不能提供数据流优先级区分的问题,提出了一种基于IEEE 802.11 MAC协议的改进机制.该机制通过引入新的控制分组,使目的节点可以拒绝接收来自低优先级节点的数据,从而确保了高优先级数据业务的服务质量.还使用马尔科夫链模型对该区分服务机制进行了数学分析与评价,包括饱和吞吐量分析、分组丢弃概率分析和饱和时延分析.数学分析表明,该机制能够使高优先级数据流占用更多的带宽资源,并且降低了高优先级数据流的端到端平均时延和分组丢弃概率.     

非饱和状态下的IEEE802.11e性能分析模型

为探讨非饱和状态下,基于802.11e的无线局域网中系统参数、用户数量和服务质量之间的关系,提出一种媒体接入(MAC)层性能分析模型.该模型的特点是考虑了增强的分布协调接入机制(EDCA)下各类站点在不同的退避阶段冲突概率不同的差分机制,以及高优先级业务可能在低优先级业务冻结期间传送的概率.该模型通过对MAC层退避过程的分析得到退避时延,将每个站点的数据包发送过程建立成一个排队系统,退避时延为该系统服务时间,并根据对该排队系统的分析得到每类业务包含排队时延和退避时延的总接入时延,以及各类业务的包丢失率.仿真结果和模型分析结果的对比,证明该文提出的分析模型可以准确分析非饱和状态下的802.11e EDCA系统的性能,并得到用户数和服务质量之间的关系.     

基于IEEE802.11MAC协议的性能分析与仿真

IEEE802.11MAC协议是无线局域网标准的关键部分,它在很大程度上决定网络的性能.本文在分析IEEE802.11MAC协议基础上.采用网络仿真软件NS-2对无线局域网的吞吐率、包丢失率和端到端时延等性能进行了仿真,结果表明网络性能指标与网络中的站点有很大的关系.     

无线传感器网络中的S—MAC协议性能

为了研究无线传感器网络中S(Sensor)-MAC的协议性能以及协议参数的变化对协议性能的影响,提出了基于马尔可夫链的分析模型.根据S-MAC协议中的退避机制建立了一维马尔可夫链,以研究网络中单个节点的行为;根据协议的周期特性研究了整个网络的行为,从而计算协议在不同占空比下的能耗、吞吐量和时廷.仿真结果表明:分析模型能够准确地评估S-MAC协议的各项性能,定量分析能耗和其他性能之间存在的权衡问题,并为如何选取合适的协议参数提供了理论依据.     

优先级回退算法性能分析

为了解决采用优先级回退算法提供优先级区分的类IEEE 802.11协议的性能分析问题,并为进一步优化协议提供支持,在借鉴IEEE 802.11容量分析方法的基础上,提出了一种基于古典概率分析模型的性能分析方法.通过计算不同优先级业务的平均回退窗口,估算整个网络中分组的平均发送周期长度,从而得到该网络的最大吞吐量.对两级优先级网络容量进行了理论分析,得到了关于网络容量的解析结果.仿真结果表明,理论结果与仿真结果一致,该分析方法能够得到网络容量的准确结果.     

基于G/G/1排队模型的802.11 DCF延迟分析

针对现有802.11 DCF分析模型在进行退避机制分析时不考虑周围节点状态的不足,提出了一种非饱和情况下IEEE 802.11 DCF协议的性能分析方法,推导出了以802.11 DCF为媒体访问控制(MAC)层协议的单跳无线网络中,MAC层的分组延迟及其抖动表达式,并分析了不同分组到达速率、节点数和退避窗口大小对MAC层分组冲突概率、延迟及其抖动的影响.仿真结果表明:MAC层的分组冲突概率、延迟及其抖动随着分组到达速率、节点数的增加而增加;以冲突概率的增加为代价,减小最小退避窗口可以减小MAC层的分组延迟及其抖动.     

带睡眠机制的IEEE 802.15.4 MAC协议性能分析

针对IEEE 802.15.4中的周期性睡眠机制,提出了一种IEEE 802.15.4 MAC协议实时应用中完全基于时隙分析的精确建模方法.该方法把IEEE 802.15.4的睡眠机制以及载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)机制同时纳入考虑,将整个超帧以退避时隙为单位进行划分.通过对2个机制精确到时隙的建模,分析了网络负载以及占空比特别是睡眠机制对能耗、吞吐量及平均服务延迟等网络性能的影响.NS-2仿真结果表明,该模型可准确预测实时应用中IEEE 802.15.4网络性能,且在相同数据率条件下占空比适当的睡眠机制可使得能量消耗以及网络吞吐量达到最优值.     

一种区分优先级自适应抖动的媒质接入控制协议

针对军事航空通信系统中随机接入类协议不支持多优先级且在重负载时传输性能急剧恶化问题,提出一种区分优先级自适应抖动的多信道媒质接入控制(MAC)协议PAJ_MAC。协议基于随机接入机制,采用为各个优先级设置不同最大抖动阶段的方法来区分各优先级业务的QoS,通过估计信道忙闲程度并根据估计值调节抖动阶段转移概率自适应因子,使协议具备业务负载自适应能力。分别建立了分组等待阶段发送缓冲区的M/G/1/K排队模型、信道接入阶段抖动状态的二维马尔科夫链模型和传播阶段的突发包碰撞模型,得到了协议各项性能指标的理论表达式,并通过编程求出了自适应因子在保证最高优先级可靠性需求下随业务负载变化的最优解。仿真表明,该协议支持多优先级业务,并始终保证最高优先级业务的低时延(端到端时延10ms)、高可靠(成功传输概率≥95%)传输以及系统吞吐量的稳定。     

无线传感器网络冲突自适应S-MAC协议

在无线传感器网络中,由于S-MAC协议的竞争窗口固定,导致其网络的适应性差．利用马尔可夫链数学模型对网络性能参数进行分析。并提出了一种冲突自适应S-MAC协议．新协议采用指数退避机制。并引入退避长度和信道忙计数器来估计当前信道的冲突概率,使节点自适应调整竞争窗口大小,提高网络性能．仿真结果表明,新协议不仅能很好适应网络流量变化．而且在能耗和吞吐量性能方面较S-MAC协议有明显改善．     

IEEE 802.16e协议调度服务性能模拟研究

为了评估IEEE 802.16e协议的QoS性能,分析了IEEE 802.16e协议保证QoS的方法及MAC层所定义的5种调度服务,通过NS-2模拟实现了对五种调度服务的模拟。然后对模拟结果进行了量化分析和讨论。研究结果对改进IEEE 802.16e协议的QoS支持具有一定的意义。     

基于集中分配／随机争用的接人控制对APON接入系统容量的改善

基于ATM的无源光网络(APON)已成为宽带接入的重要方式．在ITU-TG．983规范的基础上，将随机接入协议应用到接入系统中，提出了基于集中分配／随机争用的混合接入方式，并利用马尔可夫链描述了系统的动态特性，求解出系统稳态时的概率密度函数分布．数值计算结果表明，混合接入方式能很好地改善系统特性．     

基于集中分配／随机争用的接入控制对APON接入系统容量的改善

基于ATM的无源光网络（APON）已成为宽带接重要方式,在ITU－TG．983规范的基础上,将随机接入协议应用到接入系统中,提出了基于集中分配／随机争用的混合接入方式,并利用马尔可夫链描述了系统的动态特性,求解出系统稳态时的概率密度函数分布,数值计算结果表明,混合接入方式能很好地改善系统特性。     

车载无线网络中基于冲突估计的多信道选择策略

通过分析IEEE 802.11p/1609的信道切换与数据传输机制, 采用Markov链和连续空闲时隙结合的方法, 给出了信道中各种不同类型业务的业务量与冲突概率的关系, 并提出了一种信道选择方法, 选出最佳的接入信道, 以平衡各信道中的业务量, 解决了原协议中无信道选择策略可能带来的信道拥塞问题. 仿真结果表明, 采用本文的信道选择策略, 可有效提高站点的平均吞吐率.     

IEEE 802.15.4的嵌入式IPv6研究

越来越多的IEEE 802.15.4设备的使用需要一种开放的网络层标准以实现互连互通.通过分析IEEE 802.15.4特性和IPv6协议,本文选择IPv6作为IEEE 802.15.4的开放性网络层标准,提出了基于IEEE 802.15.4的IPv6地址配置机制、IPv6组播地址和MAC映射机制、被动式重复地址检测机制和中间层分片组片机制,简化并改进了地址解析功能.这些机制降低了系统功耗和协议复杂度,改善了系统性能,使IPv6在IEEE 802.15.4上的实现变成可能.     

IEEE 802.11 WLAN多业务综合传输性能分析

研究了IEEE802．11标准中的多址接入协议(MAC)在数据、语音业务综合传输情况下的性能。数据业务由分布协调功能(DCF)传送,语音业务由点协调功能(PCF)传送。通过仿真,评估了协议参数对网络通过量和平均MAC协议数据单元(MPDU)时延的影响。确定在一定数据通过量前提下IEEE802．11能支持的最大语音用户个数。特别地,语音业务对时延抖动敏感,指出了影响其抖动性能的主要因素。数值结果表明,合理选择参数对性能至关重要,IEEE802．11性能必须在语音站点数量和数据业务通过量之间进行折衷。最后。通过理论推导验证了仿真结果的正确性。     

IEEE 802.11ah网络能效优化的RAW适配机制

为支持大规模终端设备的机器与机器(machine to machine,M2M)应用,IEEE 802.11ah协议在MAC层引入了限制接入窗口(restricted access window,RAW)机制,以减少同时进行随机接入的终端设备数量、降低碰撞概率。基于上行链路通信的RAW能效优化问题,提出了RAW时隙适配机制。该机制应用概率理论评估RAW时隙中发送数据包时工作站(station,STA)可能处于不同状态的概率,根据RAW时隙中平均分配的终端设备数量自适应调整RAW的时隙持续时间,从而优化RAW上行链路的能效。仿真结果表明,提出的机制可以显著提高上行链路吞吐量和能效,能更好地满足大规模低功耗高能效的M2M应用需求。     

基于Choquet模糊积分的WLAN性能化研究

用NS2仿真软件模拟无线局域网IEEE 802.11的MAC层协议,得到在不同MAC帧长、数据速率、最小竞争窗口大小和重传次数的情况下网络吞吐量的大小.利用基于Choquet积分的相关性模糊测度理论定量地测得帧长、数据速率、最小竞争窗口和重传次数以及它们的内在关系对网络吞吐量的影响程度,根据测度结果缩小参数集,并依此优化网络性能,仿真结果表明,只需调整参数集中的关键参数,就能有效提高网络的吞吐量.