一种面向实时业务的Ad Hoc网络退避自适应拥塞控制协议

该文对IEEE 802.11分布协调功能DCF(Distributed coordination function)进行改进,提出一种实时退避自适应拥塞控制(RBA-CC)协议.RBA-CC协议有两项重要更变:(1)将迅速交换和快速转发机制应用于多跳Ad Hoc网络,减轻了MAC层的流间竞争和流内竞争,从而提高实时业务的传输效率;(2)依据节点的队列瞬间状态确定拥塞状况,让ACK帧携带下一跳节点的拥塞指示信息,以便实现上一跳节点的自适应退避拥塞控制.对RBA-CC协议的仿真结果显示:RBA-CC协议能够降低实时业务数据包的时延,并有效提高网络端到端的饱和吞吐量.     

编队协同中的Ad Hoc网络MAC协议

大量研究分析表明,退避机制和竞争窗口的优化设计能够改善IEEE 802.11 DCF MAC协议的性能.结合无人机编队和卫星编队自组织分布协同应用场景,给出了基于IEEE 802.11 DCF MAC协议的优化改进机制:DCF/CCW.该机制改变IEEE 802.11 DCF MAC协议中根据MAC帧的多次碰撞以确定竞争窗口值的方法,通过监控信道获得系统中竞争节点数目,使用最优常数竞争窗口,从而减少碰撞机率,获得网络性能的提高.该机制具有一定的拓扑适应性,当网络结构发生变化时,监控信道获得的系统竞争节点数随之变化,从而可动态调整最优常数竞争窗口.对该机制下的系统吞吐量和接入时延的分析结果显示:网络规模一定时,系统吞吐量受竞争窗口大小的影响较大,而系统平均接入时延的影响较小.该机制对提高和完善编队协同网络的通信性能具有一定的意义.     

城市环境下的一种车辆自组织网络机会路由协议

车辆自组织网络(vehicular ad-hoc networks,VANET)的拓扑结构具有高动态性,设计适应其高速变化的路由协议具有很大挑战性。提出采用机会转发方式的地理位置路由协议,将每次转发的单一目标节点改进为一个集合,以降低高速变化的拓扑导致的节点接收数据失败的概率。提出了一种新颖的转发集构成方案,改进了传统的由数据包携带转发集的做法,将转发集合的计算和确定分布到每个接收节点,在很大程度上减少了路由控制信息开销。提出了一种动态的转发节点选择机制,并引入了对实时交通状况的考虑,在一定程度上依据实时交通密度选择转发路径,能有效应对车辆自组织网络连接不稳定性。仿真结果表明,所提出的路由协议在包投递成功率、端到端传输时延和归一化路由开销等方面都取得了较好的路由性能。     

传感器网络汇聚数据包路由协议

针对移动目标跟踪应用对传感器网络路由协议的性能要求,提出了一种汇聚数据包路由协议,用于由目标区域到sink节点的汇聚数据包路由.协议采取基于sink节点的贪婪转发策略,通过减少通信跳数,减少了数据包从目标节点到sink节点的端到端传输时延;协议以节点能量和距离的综合函数作为转发代价,使其具有较高的能量效率;只要求节点维护自身状态信息,具有较好的可扩展性.仿真实验表明,协议能够满足目标跟踪应用对传感器网络路由协议的性能要求.     

IEEE 802.11n系统最优包长和聚合个数调节算法

为了在非理想信道和给定时延约束下提高IEEE 802.11n系统的吞吐量,推导了有传输差错条件下采用聚合后一次成功发送的平均数据量;将该数据量代入描述理想信道DCF系统的Markov模型的饱和吞吐量表达式,得到非理想信道下DCF系统的饱和吞吐量计算式;分析DCF机制下采用数据包聚合方案的平均时延及各退避阶的平均时延,将业务的时延约束转化为对平均时延的限制;在平均时延限制下,提出一种根据信道状态和所得计算式动态调节包长和聚合个数的算法,使系统的饱和吞吐量最大.仿真结果证实采用最优数据包长和聚合个数调节算法的系统饱和吞吐量明显高于用固定包长和聚合个数的方案.     

IEEE802.11 DCF及其改进方案性能分析与比较

为进一步改进无线局域网媒体访问控制机制,提高大规模无线局域网的性能,深入研究了IEEE802.11标准的分布式协调功能及两种典型改进方案.与分布式协调功能相比,快速冲突分解机制大幅提高了网络的吞吐量,但网络的时延抖动和公平性却更加恶化;新型自适应DCF机制显著改善了网络的时延抖动和公平性,对网络吞吐量也有所提升.因此,新型自适应DCF机制经进一步完善后,更适用于大规模无线局域网传输多媒体信息.     

无线Mesh网络MAC层DCF机制的研究及改进

 无线Mesh网络传统的IEEE 802.11接入控制协议DCF（Distributed Coordination Function）不能有效解决公平传输问题,提出了一种基于接入公平性的自适应分布式协调机制ADCF（Adaptive Distributed Coordination Function, ADCF）,根据节点的实时状态,设计了节点在初始竞争,成功发送数据后和发生冲突时的退避算法,动态地调整了节点在不同状态时的信道获取能力,提高了节点发送数据的公平性和网络的吞吐率。最后用NS-2进行仿真表明,ADCF机制能显著提高节点发送数据的公平性,增大网络的吞吐率以及减小数据包的平均端到端时延。     

无线局域网MAC层性能改进的一种方案

IEEE802.11是无线局域网的标准。IEEE802.11MAC层中的最基本机制是DCF(分布式协调功能)机制,主要用于支持异步数据业务。为了使DCF能支持实时业务,提出了一种改进机制DCF/P(带优先级的DCF)。仿真显示,DCF/P机制的实时业务性能要好于原DCF机制。     

适用于语音业务的MANET机会路由机制

传统路由机制需要在源和目的节点之间预先建立端到端路径,当链路质量较差时,频繁地建立路径会影响业务的服务质量。为支持实时语音业务,提出一种机会路由机制,该机制并不预先建立连接,而利用多个路由请求和路由应答消息建立转发列表,表中的节点利用与其他节点的相遇机会对数据包进行转发,并根据转发节点的优先级对转发数据包的数量进行限制。仿真结果表明:机会路由机制能够减小语音业务的端到端时延,提高分组投递率,可以在不稳定的信道为语音业务提供服务质量保证。     

基于按需和贪婪转发的移动自组网路由协议

移动自组网的动态拓扑特性给路由协议的设计带来了一定的挑战,尤其是在高动态的网络环境中.本文针对该问题,提出了一种新的基于按需和贪婪转发的路由协议,该协议是在RGR模式的基础上提出以下三点改进,即:(1)通过受限的洪泛机制降低网络在路由发现阶段的控制开销;(2)通过移动预测机制,在被动寻路阶段监视被动路径的状态和在GGF阶段帮助节点选取适当的邻居作为下一跳节点;(3)通过路径请求延迟机制以减少不必要的资源浪费.仿真结果表明:改进的RGR协议与现有的RGR、AODV、Modified-RGR和Optimized-RGR相比,不仅具有较高的数据包接收成功率,而且平均路由开销和端到端时延也相对较低.     

QoS Support Polling Scheme for Multimedia Traffic in Wireless LAN MAC Protocol

Quality of service （QoS） support is a key attribute for multimedia traffic including video, voice, and data in wireless local area networks （LANs） but is limited in 802.11-based wireless LANs. A polling-based scheme called the point coordination function （PCF） was developed for 802.11 LANs to support the transmission of multimedia traffic. However, the PCF is not able to meet the desired practical traffic differentiation requirements for real-time data. This paper describes a QoS support polling scheme based on the IEEE 802.11 medium access control （MAC） protocol. The scheme uses a two-level polling mechanism with the QoS classes differentiated by two different access policies. Stations with higher priority traffic such as key or real-time data form the first level and can access the common channel through an exhaustive access policy. Other stations with lower priority traffic form the second level and can access the channel through a gated access policy. A system model based on imbedded Markov chain theory and a generation function were setup to explicitly analyze the mean information packet waiting time of the two-level polling scheme. Theoretical and simulation results show that the new scheme efficiently differentiates services to guarantee better QoS and system stability.     

多预约信息转发的协作信道预约多址接入协议

针对Ad Hoc网络中实时业务在背景业务繁重时信道接入效率低的问题,提出一种邻节点协作转发信道预约信息(CRI)的多址接入协议(M-CCRM).节点在发送数据分组前,选取多条CRI作为其数据开销,在控制该开销不超过预先设定门限的基础上,将这些CRI随分组一起发送;收到数据分组的邻节点提取其携带的CRI,记录下那些自己位于其预约范围内的CRI,避免在这些CRI的预约时段内接入信道.M-CCRM协议扩大了CRI的覆盖范围,解决了由于信道衰落和(或)分组冲突导致的CRI丢失问题,提高了实时业务的信道接入效率.仿真结果表明,当开销门限为0.02时,M-CCRM协议的实时业务发送失败概率比基本信道预约协议和基本协作预约协议分别降低了31％和20％.     

基于位置信息的多车协同碰撞预警协议

在车载自组网中,无线信道的通信质量直接影响了EWM(emergence warning message)的多跳广播传输性能.为提高车辆在复杂信道环境下的EWM传输效率、降低延时,综合考虑交通环境下无线网络信号的可靠性、消息传输的实时性及道路交通状况信息,提出一种基于位置信息的多车协同碰撞预警协议(vehicle collision warning protocol,VCWP).该协议在通信范围内选取首选转发车和候选转发车,在进行退避时间的选取时,采取基于邻节点密度的信道竞争机制,以保证EWM在复杂信道环境下的低时延、可靠送达.仿真验证表明VCWP与GPSR(greedy perimeter stateless routing)、IEEE 802.11p协议的BEB(binary exponential back-off)退避策略相比具有良好的性能,提高了EWM传输成功率,降低了时延,为复杂信道通信质量环境下EWM的传输提供了可靠性保证.     

一种无线传感器网络低延时信道接入协议

针对无线传感器网络S-MAC协议中的延时问题,提出并设计了一种新型的MAC协议——LD-MAC协议。该协议采用提前预约多跳传输节点的方法,实现数据分组的快速转发,减少数据分组在网络中的延时,在一定程度上解决了节点早睡的发生。同时由于数据分组的快速转发,减少了节点的能耗。仿真实验表明:LD-MAC协议能够较好地降低能量消耗和数据传输延时。     

基于流量自适应的S-MAC协议的优化

S-MAC（sensor-MAC）是经典的基于竞争的无线传感器网络MAC层协议.协议采用固定占空比的侦听、休眠机制,节点拥有相同的竞争窗口值,很符合无线传感器网络对MAC层协议节能、简单的要求;然而,固定的占空比和竞争窗口使S-MAC无法适应网络流量的变化.文中引入队列信息,依此判定网络流量的大小,对S-MAC协议进行优化.当流量大时,通过修改休眠时间来调整占空比.同时引入竞争窗口调节算法,以减小流量大时发生碰撞的概率,提高效率.通过NS2仿真证明在网络流量大时,优化的协议在性能上得到了提升.     

宽带卫星接入网星上控制预测MAC协议研究

对宽带卫星接入网的多址接入控制（MAC）协议进行了研究,提出了一种基于自相似业务流量混沌预测的新型混合动态分配多址接入方案。利用OPNET软件建立了仿真系统,用于比较不同方案的性能。仿真结果表明,在业务流具有自相似特征的前提下,所提出方案具有更优越的性能。同时还证明了通过星上处理实现集中式接入控制的优势。     

宽带卫星接入网星上控制预测MAC协议研究

对宽带卫星接入网的多址接入控制(MAC)协议进行了研究,提出了一种基于自相似业务流量混沌预测的新型混合动态分配多址接入方案。利用OPNET软件建立了仿真系统,用于比较不同方案的性能。仿真结果表明,在业务流具有自相似特征的前提下,所提出方案具有更优越的性能。同时还证明了通过星上处理实现集中式接入控制的优势。     

Ad hoc网络MAC层协议模拟研究

当前Ad hoc网络的研究大多基于模拟环境,对于MAC协议的模拟,大型模拟软件存在使用困难、不够精确等不足之处.为了进行MAC协议的相关研究,设计了一个小型的Ad hoc网络MAC协议模拟器;它对物理信道进行模拟,以数据字节作为最小的模拟单位,比较适合MAC协议的研究;同时可以使网络运行可视化,便于MAC协议的早期开发与调试.本模拟器采用面向对象方法和多线程协议栈模型,具有很好的扩展性;采用收发器类解决了模拟中遇到的同步问题.设计了一种新的比较适合MAC协议模拟的流量模型.给出了模拟器的设计思路和相关的测试.