多信道节点分布式协作MAC协议的研究

当前协作通信是现实条件下实现分集增益的关键技术,单天线节点通过相互协作传输信息实现空间分集可有效提高系统的整体性能。在协作通信研究中,协作节点的选择非常重要,选中好的协作节点可以极大地提高数据传输速率与效率,但是针对完全分布式无线网络多信道数据传输情况下,考虑到系统整体性能最优的协作节点分配和选择问题,并没有得到很好的研究。由此本文提出了一种基于协作增量值（CIV）的协作MAC协议（命名为CIV-MAC）。在CIV-MAC中,备选协作节点通过侦听多路信道控制帧获得信道状态信息（CSI）,并计算自身CIV;根据节点的CIV,协议会实行协作节点分配和选择机制并选出最优的协作节点,同时通过采用最小功率控制算法来降低系统能量消耗。最后,以网络实际有效吞吐量和能量效率两个参数为网络性能指标,通过两个不同场景的仿真实验结果得到,相对于RBAR协议和CRBAR协议,CIV-MAC可以极大地提升系统性能。     

一种基于RBAR的协作MAC协议

协作通信技术的应用给无线网络媒体接入控制(media access control,MAC)协议设计带来新的挑战。针对该协作通信技术的特点,文章在RBAR速率自适应协议的基础上,提出一种支持协作通信技术的MAC协议Coop-RBAR。Coop-RBAR协议根据发送端、协作节点和接收端之间的瞬时信道状态来决定数据传输方式和传输速率;基于系统能达到的最大吞吐量和邀请帧退避算法,选择最优的协作节点参与数据传输。仿真结果表明,Coop-RBAR协议能够有效地提高网络性能,可获得比RBAR协议更高的吞吐量和更小的传输时延。     

基于定价策略的无线网络节点能耗控制

针对无线网络控制系统中由于节点能量消耗速度不同造成整个网络寿命变短的现象,引入经济理论,提出了一种基于定价策略的传输任务分配协议.高能耗的节点通过协议将传输任务外包给低能耗的节点,从而在增加低能耗节点的传输能量消耗的基础上,减少高能耗节点的传输能量消耗,平衡节点间的能量消耗,达到延长网络寿命的目的.利用Truetime1.5建立了该协议下无线网络控制系统的仿真模型,仿真结果表明提出的能耗控制协议能够有效地提高无线网络的寿命.     

多Agent协作中改进的合同网协议

分析了现有多Agent协作采用的经典合同网协议,针对其存在冗余通信及节点负载大等问题,通过引入Agent的心智状态参数和节点拒标策略,同时将经济学中的拍卖思想引入,提出了一种基于拍卖机制改进的合同网协议,减少了系统通信量,均衡了整个系统负载,节约了系统资源,使系统的执行效率得到提高.     

Ad Hoc 网络动态时隙分配的混合 MAC 协议研究与仿真

针对 Ad Hoc 网络的节点具有移动性,信道具有多跳共享性的特点,提出动态时隙分配的混合媒体接入控制（media access control,MAC）协议,协议包括时隙分配和时隙竞争2个阶段。在时隙分配阶段,采用静态分配和动态调整相结合的方式,在为每个节点分配固有时隙的基础上,将不共享信道的节点时隙动态地分配给通信节点;在时隙竞争阶段,通过在子帧中设置不同优先级,在不参与通信节点的主时隙中,数据传输子帧被分成实时业务竞争阶段和非实时业务竞争阶段,竞争成功的节点在这个时隙传输数据,提高优先业务节点的接入概率。采用 NS2网络模拟软件进行仿真,结果表明,所提混合 MAC 协议提高了系统的分组投递率,降低了实时业务的平均时延,协议能够充分利用信道空间复用性,减少竞争,提高接入效率,适合 Ad Hoc 网络。     

动态均衡无线网络节点负载的AODV协议设计

针对AODV协议中由于节点负载过重而引起网络堵塞和网络能源浪费的问题,设计了一种基于负载均衡(LD)的AODV协议(LD-AODV)。首先,引入了通信成功率指标用来判断每个网络节点的通讯能力。其次,将AODV协议的路由判据由跳数最少改进为数据通信成功率最高,使网络节点的通信能力参与了路由选择。最后经过测试,结果表明所提出的方法能动态有效地均衡无线网络的负载,避免网络阻塞,增强网络的通信能力。     

虚拟现实的无线网络传输技术研究进展

随着通信技术、移动互联网技术和智能终端技术的高速发展,虚拟现实(VR)系统相关设备已高度集成化和互联网化,形成了由终端、内容生成系统、应用平台和网络传输系统组成的架构.为了保证VR系统的高交互性和实时性,从提升VR的无线网络传输效率、优化网络通信协议和提高无线网络传输带宽等方面阐述满足VR无线网络传输现实需求的技术方法,并分析虚拟现实无线网络传输技术的发展趋势,提出虚拟现实无线网络传输技术的研究挑战.     

基于身份的移动网动态可认证群组密钥协商协议

群组密钥协商是保证无线网络群组安全通信的重要工具之一。2007年,Tseng等提出一种适合无线移动网络的高效群组密钥协商协议。对Tseng协议安全性进行分析,发现Tseng协议不具备认证性,不能抵御主动攻击。因此,通过改进Tseng协议,提出一种新的动态可认证群组密钥协商协议。该协议基于身份的公钥密码体制,降低了建立和管理公钥基础设施的代价;同时,协议支持节点间的相互认证。分析结果表明：协议满足群组密钥所要求的安全准则,降低了普通节点的计算和通信成本。     

嵌入式远程智能供暖温控系统的设计

针对城市供暖消耗严重,且现有供暖监测系统多标准并存、协议转换、异构网络接入等问题,设计了一种基于嵌入式、无线网络通信、供暖监控技术以及网络层路由协议优化算法的远程供暖温控系统。系统首先设计硬件结构,采用终端节点、协调器节点分别控制,以MSP430F149控制器与CC2530开发板为基础,增强信号强度,实现智能阀位实时、远程监测与控制;其次对系统信号采样、数据处理程序进行了流程优化设计,完成系统的软件规划;最后系统以动态规划算法为基础,在ZigBee无线传感网中设计一种基于最小时延的低功耗路由算法,达到优化网络层路由协议目的。最终实现系统供暖温度实时采集、处理、存储与上传等远程控制功能,达到了节能减排,减少热量损耗的目的。     

井下应急救援通信路由协议

针对井下安全现状,为实现井下信息可靠、及时传输,采用Ethernet和WSN构建井下应急通信系统,设计了P-GRID协议并介绍了其网格划分方法与数据传输机制,按照基于非对称群组邻居发现机制的最低链路时间成本路由协议,形成Ethernet-WSN-Ethernet信息传输平台,在矿难发生时,自动、快速形成井下应急救援通信系统,提高救援效率.研究结果证明:在网络总体耗能和节点存活数量两方面P-GRID协议均优于GRID协议.     

自组网路由协议的定性分析

一个 ad hoc网络是一个多跳无线网络 ,网络中的节点互相通信而不依赖于预先架设的固定基础设施 ,选路协议中频繁的路由失败和高控制开销致使系统性能降低。本文对无线 Ad-hoc网络进行了详细的论述 ,并对几种有代表意义的按需路由协议的性能进行了分析     

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。     

无线移动Ad hoc网络安全匿名路由协议

移动无线AdHoc网络中允许无线移动节点在没有预设网络设施的情况下进行通信。由于节点无线信号覆盖范围的限制两节点的通信通常需要许多中间节点进行转发,导致网络中的恶意节点对数据交换的安全和隐匿造成威胁。加密技术只能对所交换的数据内容进行保护,路由信息将暴露通信节点的身份和通信节点之间的关系。本文针对现有的移动无线AdHoc安全隐匿路由协议进行改进设计,改进后,提高了算法效率,增强了协议的匿名性和安全性。     

基于信道可用性的认知无线网络跨层路由协议

认知无线网络中,认知节点的频谱资源具有动态变化特征,如何充分利用频谱资源,提高路由性能,已成为当前研究热点.本文在AODV协议基础上,提出了一种基于可用性的跨层路由协议——PCLRP-AODV.该协议综合考虑信道的可用性和传输时延,在保证信道可用性的基础上,选择时延最小的路径作为最佳路由.仿真实验表明,该路由协议在提高系统吞吐率的同时,能够有效减少网络传输的时延,明显改善路由性能.     

基于LoRa的低功耗温度采集传感器系统设计

针对工业高炉冷却水温监测长期运行、维护成本高问题,设计一种基于LoRa(Long Range)的远距离低功耗无线传感器网络系统;系统搭建基于LoRa通信水温采集终端的模块能耗计算模型,通过对计算模型分析,提出了一种基于LoRa协议层的时钟同步协议和时分多址联合优化的无线通信策略;该策略利用LoRa通信技术完成信息交互,实现网关与终端节点的高精度时钟同步;网关完成可对无线资源调度,动态分配终端节点的时隙资源,以实现数据周期性上传,降低数据传输碰撞的概率,并优化无线资源的使用效率;实验表明,该通信策略与ALOHA通信协议相比,显著提高了通信的投递率和能源效率,进一步提高了LoRa在网络中的性能,所提出的联合优化的无线通信策略是有效的。     

自组网路由协议的定性分析

一个ad hoc网络是一个多跳无线网络，网络中的节点互相通信而不依赖于预先架设的固定基础设施，选路协议中频繁的路由失败和高控制开销致使系统性能降低。本对无线Ad—hoc网络进行了详细的论述，并对几种有代表意义的按需路由协议的性能进行了分析。     

优化QoS的基于LEACH的无线传感器网络路由协议

为了保证无线传感器网络通信质量,同时尽可能地减少路由能量的消耗,对传统的LEACH算法进行改进,提出一种基于LEACH的优化通信质量的无线传感器网络路由协议——节点密度控制算法DC-LEACH算法.本协议的基本思想是通过选取具有良好通信位置的节点作为LEACH算法的簇首,减少网络中节点分布不均匀的情况对能量损耗和通信质量所造成的影响.协议采用概率分析的方法确定最优检测邻域范围,根据检测区域的节点密度确定簇首筛选阈值以进行簇首选举,建立分簇形式的网络路由协议.仿真实验的结果表明,本文提出的改进型协议能够在有效节约能耗的同时提高网络的通信质量.     

基于功率最优化分配的选择性协作通信模式

对于资源受限的无线网络,协作通信技术被认为是一种能够有效提高传输功率效率的空间分集技术.为了解决协作通信会引入由于中继节点运行和中继处理带来的额外功率这一难题,提出了一种功率效率最优的选择性协作通信模式,既能满足通信链路的设计要求,又只在必要的时候引入协作机制.在误符号率受限和节点最大功率受限的条件下,给出了源节点和中继节点最优的功率分配,然后选择功率效率最大的传输模式.计算机仿真说明,提出的选择性协作通信模式比传统的协作通信模式具有更高的功率效率.     

低功耗无线测温系统的设计

针对目前工业现场对功耗、成本以及无线网络的要求,设计了一款低功耗无线测温系统.以CC2430单片机为无线传输模块,选用DS18B20作为温度采集节点的温度传感器,在软件上对ZigBee协议栈进行了配置,构成了结构简单、功耗低的星型网络,完成了网络各结点间的通信.该系统具有功耗低、结构简单、通信效率高、抗干扰性强、稳定性好的特点,可广泛应用于环境比较复杂的检测场所和自动控制领域.