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Ad Hoc网络仿真模型的设计与实现

针对认知Ad Hoc网络信道分配算法研究需要,提出了一种基于NS2的认知Ad Hoc的扩展模型.该模型是在原NS2节点模型上进行扩展;借鉴Czou思想,使用CM（channel management）模块对信道信息进行管理,在模块中实现信道的选择算法以及信道状态的更新;采用专用控制信道,用于交换控制信息和实现广播;节点根据信道选择规则选择数据信道,实现数据流的传输.仿真结果表明,设计方案合理,能满足基于数据流的信道分配算法研究的需求.     

Ad Hoc网络中有限重传协议的建模与分析

在节点不断移动、拓扑动态变化、带宽受到限制的Ad Hoc网络中,节点间的通信会受到收发节点间相邻概率、信道质量等因素的影响.本文应用概率模型检测技术,基于有限状态机和马尔可夫决策过程,对Ad Hoc网络环境中的有限重传协议进行建模,并使用PRISM工具量化分析了节点间信道质量、文件的分组数和重传的最大次数对网络通信的影响,验证了协议相关性质,分析结果有助于根据网络实际情况设置协议各参数,从而提高网络性能.     

基于信道占用率的Ad Hoc网络自适应公平性算法

Ad Hoc网络中,节点通过竞争信道完成通信,如果竞争窗口值选取策略不合理,则容易造成公平性问题.在分析现存典型公平性算法的实现机制基础上,提出了信道占用率的概念,设计了一种基于信道占用率的Ad Hoc网络自适应公平性算法.根据节点对通信历史及当前信道占用率与理想信道占用率之间的关系,将通信情况分为4种类别,再结合当前网络负载情况,动态设置竞争窗口值.仿真结果表明,该算法在改善吞吐量的同时,显著提高了节点信道接入公平性,在各种负载条件下表现良好,优于BEB、MILD、MIMD和NAVB等算法.     

基于距离相关的信道分配算法

为最大化认知Ad Hoc网络并行传输的信道数目,提出一种新的信道分配算法.由于认知Ad Hoc网络中信道的衰落特性不同,该算法首先估算节点间距离,根据估算到的距离选择合适的信道进行数据传输,节点以干扰距离与传输距离的关系为依据更新信道的使用状态,从而提高信道的空间复用;另外,在公共信道上只进行广播和信道预定信息的传输,有效地避免了控制信道瓶颈问题.实验结果表明,该信道分配算法能够有效增加信道的空间复用,提高网络的吞吐量.相同的策略下,当负载较高时,该算法的吞吐量比DDMAC算法提高12%左右.     

基于模糊集理论的Ad Hoc网络优化的研究

为了提高Ad Hoc网络的综合性能,满足不同领域对Hd Hoc网络的应用需求,基于模糊集理论（FST）提出了一种对Ad Hoc网络的优化的方法,构建了包含新增覆盖网络节点数量相对度和剩余能量相对度的评价指标集合、等级标准集合,并定义了评价指标相关的权重. 利用模糊集理论的关系合成运算法则,对Ad Hoc网络重播分组时进行优化,达到了对Ad Hoc网络优化的目的. 基于网络模拟器NS-3对FSTA和BCAST进行了仿真实验测试,通过对网络生命周期、丢包率和网络吞吐率3个性能指标的对比分析和评估,结果表明FSTA优于BCAST,验证了FSTA对Ad Hoc网络优化的有效性,改善了Ad Hoc网络的性能.      

放大转发异步协作通信系统中的差分空时频传输方案

针对频率选择性信道下的异步协作分集系统中信道估计复杂度高及中继传输异步问题,提出了一种采用放大转发协议的异步差分空时频编码传输方案(ADSTF).该方案首先在源节点对数据符号进行满分集旋转、Cayley变换及正交频分复用(OFDM)调制,然后在中继节点将接收符号放大转发,构造了一种分布式差分空时频编码.在目的节点未知信道状态信息、中继节点非完全同步的情况下,ADSTF方案能够同时获得空间分集和多径分集.与采用差分正交空时分组码的OFDM传输方案相比,ADSTF方案能够获得更高的分集.仿真结果表明,与采用BPSK调制的DOSTBC-OFDM方案相比,ADSTF方案仅以0.25 b/(s·Hz)的速率损失为代价,就能在误比特率为10-3时获得3 dB的信噪比增益.     

一种基于端到端的Ad Hoc网络TCP性能改进方案

由于Ad Hoc网络环境所具有的特殊性,使传统的传输控制协议(TCP)已不再适合这样的环境.在总结分析现有的Ad Hoc网络中TCP性能的改进方案基础上,文章提出一种新的基于端到端检测方法的TCP改进方案,该方案利用数据包的单向传输延迟特性,让接收端检测网络状态,然后通过回送的ACK数据包携带网络状态信息以便让发送端采取合理措施;仿真结果验证了该方案是有效的.     

基于信道质量和网络寿命的最优中继选择策略

针对中继节点因剩余能量不足而不能长时间协作通信的问题,在HDAF协作系统中,提出了一种基于各中继节点信道状态信息(CSI)和剩余能量信息(REI)联合考虑的多中继集合选择方案.该方案根据节点CSI和REI构造加权函数,通过控制容量增益门限进行多节点选择.仿真结果表明,该方案在满足系统通信前提下,很大程度上提升了系统的网络寿命;与传统基于CSI中继选择方案相比,该方案网络生存时间最高提升约19.8%.     

基于身份认证的Ad Hoc密钥协商方案

为了在Ad Hoc网络中建立安全可靠的会话密钥,提出一种新的适合于Ad Hoc网络的基于身份认证和门限机制的会话密钥协商方案.首先,提出基于身份的双向认证方案,在保证系统私钥安全的前提下,将系统私钥与哈希函数结合,既保证了节点身份的真实性,又避免了采用公钥证书引起的复杂管理问题,同时,该方案具有前向保密性与抗中间人攻击的性能;其次,采用门限机制,通过更新密钥份额来加强系统私钥的安全性避免了Ad Hoc网络的单点失效问题;最后,从正确性、安全性和性能3方面进行分析与研究.研究结果表明:该方案较节约网络资源,具有较高的安全性与可靠性.