异构无线传感器网络跨层协议研究现状

信息技术的不断发展使泛在式异构一体化综合网络应运而生,包含了节点异构性、链路异构性和网络协议异构性等特点的异构无线传感器网络(HWSN)已在众多领域得到大量应用.为进一步提高HWSN网络整体性能,对HWSN进行跨层设计已成为当前研究的一个重要途径.但目前关于HWSN跨层协议的研究仍处于起步阶段,且实际应用于HWSN的跨层协议尚不成熟.通过分析HWSN跨层设计的目的和方法,从应用层、传输层、网络层、MAC层、物理层5个层次比较了当前HWSN跨层协议并对相关协议进行研究,旨在探讨HWSN跨层设计的发展方向,为相关研究工作提供一定的参考和借鉴.     

无线传感器网络中一种基于功率控制的MAC协议

无线传感器网络中,跨层协议的设计已成为研究热点.通过提取网络层和物理层中的一些信息,可以改进MAC(介质访问控制)层协议的设计.针对已有的一些跨层协议进行综合并优化,通过提取网络层的路由信息和物理层的发射功率信息,改进了MAC层TDMA(时分多址)方式下的时隙分配算法.通过更合理的时隙分配以及对每个节点发射功率的控制,使得整个无线传感器网络的能耗降低,寿命延长.从仿真结果可以看出该MAC协议达到了应有的效果.     

多跳无线网络中协作ARQ机制和协作MAC技术

在无线自组织网络中,协作分集技术不仅为物理层上提高系统抗衰落能力提供了有效手段,并且为网络跨层设计提供了有利的底层技术支持。协作通信技术与数据链路层上关键技术相结合,分别产生了协作自动请求重传(automatic repeat request,ARQ)机制和协作介质访问控制(medium access control, MAC)协议。本文讨论了传统MAC协议的现状,重点总结了在不同网络环境中以不同性能需求为目标的协作ARQ及协作MAC协议,并且给出了各种协议的基本规则和流程。     

一种基于跨层优化的低延迟无线传感器网络DE2协议

是无线传感器网络MAC协议中比较具有代表性的一种协议，针对S-MAC协议的周期性侦听和休眠机制造成网络中业务延迟较大的缺点，提出了一种基于跨层优化的低延迟无线传感器网络MAC协议(CAL-MAC)。CAL-MAC协议在S-MAC基础上，采用了具有跨层优化思想的自适应侦听机制$该自适应侦听机制中，节点根据路径信息来决定是否进行自适应侦听。通过数值分析,CAL-MAC在保证能量有效性的同时降低了延迟。     

基于Zigbee-WiFi的异构无线传感网实时数据融合机制研究

研究了IEEE 802.15.4 Zigbee协议及IEEE 802.11b WiFi协议,基于Zigbee-WiFi的媒体接入控制层(MAC),设计了一种具有Zigbee与WiFi协议转换的网桥,同时引入数据重组转发的概念,实现了Zigbee无线传感网与WiFi传输通信的异构融合.仿真结果表明,融合的网络的服务质量相对于非异构网络有很大提高.     

无线Ad hoc网络异步MAC层接入协议研究

针对无线Ad Hoc网络中,三种典型的异步MAC层接入协议:MACAW、FAMA-NTR和DBTMA,从协议的基本思想、算法描述、协议状态流程等方面进行了讨论,可以为进一步研究无线Ad hoc网络异步MAC层接入协议提供参考。     

无线Mesh网络的PHY-MAC跨层优化的研究

传统的分层式协议结构可以给部分无线网络带来理想的性能。由于无线Mesh网络(WirelessMesh Net,WMN)本身协议结构的特殊性,传统方法无法提升其性能。通过跨层优化可以有效改善无线Mesh网络性能。本文以物理层(PHY)与MAC层的跨层优化为例,总结了先进的物理层技术和PHY-MAC跨层优化的主流方案。     

无线Ad Hoc网络在分层协议约束下的容量分析

为研究路由和MAC(Media Access Control)协议对无线Ad Hoc网络容量的影响,进而为设计高性能协议提供理论依据,从分层协议角度讨论了无线分布式多跳网络的容量。在不考虑物理层技术时,对网络层和MAC层协议进行分类,分析和对比了各类协议对网络空间重用度、单跳时间贡献度和网络容量的影响。理论和仿真结果表明,当网络节点密度不变时,由于时空二维相逆性,网络空间重用度和单跳时间贡献度呈现反向关系;而网络容量趋于一致,与节点数目呈平方根正比关系;采用无握手的MAC机制时,网络容量比采用握手MAC时提高15%左右。     

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.     

移动自组织网络中一种能量有效的跨层协议

提出了一种移动自组织网络中能量有效的跨层协议,将网络层的能量感知路由协议与MAC层的功率控制协议相结合,以提高节点的能量利用效率.在路由协议中根据节点剩余能量决定节点接入路由的延迟时间,从而使剩余能量较多的节点能够更快地接入路由,以使网络中的能量消耗更公平.在MAC层中实现功率控制,减少节点的实际能量消耗.仿真结果表明,在移动自组织网络中,该能量有效的跨层协议不但能延长网络的生存时间,减少端到端延迟,而且可以提高网络吞吐率.     

基于Cayley图的跨层定向扩散路由算法

为提高无线传感器网络的能量利用率,采用图嵌入的方法在MAC层设计固定信道分配协议,在此基础上使用跨层路由协议改进了定向扩散的路由协议,提出一种基于Cayley图的跨层定向扩散路由算法(CLDD).模型采用的图嵌入方法以Cayley图为逻辑拓扑结构,它具有点对称性质且网络直径达到O(log2N),这使下一跳路由简单、平均路由长度缩小,而且使系统具有高聚集性及鲁棒性.仿真实验表明,CLDD在系统能耗以及传输时延等方面均优于定向扩散算法和Omniscient Multicast算法.     

无线Mesh网络QoS保障技术综述

首先,简要回顾了无线Mesh网络的基本概况,分析了在无线Mesh网络中提供QoS保障的必要性和重要意义.然后,系统地介绍了无线Mesh网络的物理层、MAC层和路由层QoS保障技术以及跨层QOS设计技术的国内外研究现状,对其进行了细致而科学的分类.最后,给出了它们的研究难点和研究方向.     

一种Ad hoc网络的跨层拥塞控制改进方案

针对传统的TCP拥塞控制协议不能很好适用于无线Ad hoc网络的问题,本文利用跨层设计思想和优化理论,通过提取协议栈各层的特性参数,给出了无线Ad hoc网络跨层拥塞控制的改进方案CCIM (cross-layer control improvement methods). 提出了将MAC层输入、输出速率与网络层缓存队列长度相结合的拥塞检测新方法,并依据ECN显示拥塞反馈机制和扩展信令传递机制,对拥塞控制和随机接入进行建模,以便获取最优发送速率. NS2仿真结果表明,该方案能够降低端到端传输时延,使网络吞吐量和公平性得到了明显改善.      

基于事件驱动型的WSN跨层MAC协议

传统的S-MAC(self-organizing medium access control)协议采用了协商一致的睡眠调度机制,在网络中形成虚拟簇的同时引入自适应侦听过程,但是由于增加了睡眠时间而限制了网络吞吐量,导致网络开销较大和端到端传输时延较长.为此,提出一种基于事件驱动型的跨层媒体接入控制协议(event driven cross layer-media access control,EDC-MAC).采用跨层优化的方法,同时考虑网络层和MAC层,并且依据网络数据传输的特点将网络分为非事件状态和事件激活状态.有效地节约了能量,并减少了事件汇报时延.此外,当节点被激活处于事件激活状态时,采用分簇的方法将事件区域内的节点动态分簇,有效地减少了传输数据的能量开销.通过理论分析和仿真验证了EDC-MAC协议在相同数量感知节点情况下相对S-MAC协议能够平均减少时延35％左右,提高网络剩余能量10％左右.     

TCP在无线网络中性能的改进策略

文章就传统TCP在无线网络中性能的改进策略进行了研究。分析了有基站无线网络TCP性能;提出了改进策略;阐述了TCP协议在Ad Hoc网络中存在的问题,并给出了交叉层设计的方法来改进无线Ad Hoc网络的TCP的性能。主要采用物理层和MAC层以及MAC层和传输层的交叉层合作方法改进TCP性能。     

基于拥塞控制的无线多媒体传感网地理位置路由协议

无线多媒体传感网络(wireless multimedia sensor network,WMSN)是一个能量受限的网络,能量问题直接影响到网络的生命期.如果知道目的节点的地理位置信息,路由请求(routing requests,RREQs)就可以减小包的转发范围,减少不必要的能量消耗.地理位置路由(location aided routing,LAR)基于该思想被提出.在LAR协议的基础上,利用媒体访问控制层(media access control,MAC)的拥塞信息,提出基于拥塞控制的LAR路由协议——ILAR(improved LAR).仿真结果表明,ILAR具有路由开销少、吞吐量大和包时延小的特点,适合作为WMSN的路由协议.     

Study on key management scheme for heterogeneous wireless sensor networks

Heterogeneous wireless sensor network( HWSN) is composed of different functional nodes and is widely applied. With the deployment in hostile environment,the secure problem of HWSN is of great importance; moreover,it becomes complex due to the mutual characteristics of sensor nodes in HWSN. In order to enhance the network security,an asymmetric key pre-distributed management scheme for HWSN is proposed combining with authentication process to further ensure the network security; meanwhile,an effective authentication method for newly added nodes is presented. Simulation result indicates that the proposed scheme can improve the network security while reducing the storage space requirement efficiently.