Ad hoc网络中一种基于邻节点时间安排的多址接入协议

为了提高Ad hoc网络信道资源的利用率,提出一种基于邻节点时间调度信息预约通信时间片段的介质访问控制(MAC)协议--NSBMA(Neighbor-Scheduling-Based Muhiple Access)协议,节点根据其邻节点的时间调度信息,调整时间片段的接收和发送状态值,并根据发送状态值(接收状态值)判断时间片段能否用来接收(发送)数据,使邻节点发送数据不影响本节点发送时间片段的选择.仿真结果表明,NSBMA协议比MACA和TRAMA协议在更大程度上解决暴露终端问题,提高了网络吞吐量.     

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％.     

基于网络编码的无线局域网多播MAC协议及性能分析

针对现有IEEE 802.11协议无法提供可靠多播服务的缺陷,提出一种基于网络编码的无线局域网多播MAC协议MPNC.该协议对已有的ELBP协议进行了扩展,采用网络编码组传输模型发送多播数据.对于多播源节点,采用随机线性码对多播数据帧进行编码组合发送;对于多播接收节点,在接收的编码帧累积到一定数量后通过解码操作恢复出所需的原始数据.该方案有效减少了多播数据帧的发送次数,从而提高了无线带宽的利用效率.基于终端信道竞争的二维马尔可夫链模型,推导了差错信道下MPNC协议在网络饱和状态下的吞吐量理论表达式.最后,使用NS-2模拟器评估MPNC协议在不同信道误比特率和多播节点数目下的性能.仿真结果表明,MPNC比已有LBP和ELBP协议获得更优的吞吐量性能,并验证了理论分析的正确性.     

概率检测非坚持联合控制多通道无线传感器网络控制协议分析

研究多通道的随机多址接入无线传感器网络,提出了一种新的概率检测非坚持联合控制MAC协议.通过划分分组发送时间1+a,得到了多通道的随机多址网络系统的吞吐量、多业务的吞吐量和信息分组发送时延等重要的系统参数.通过设置概率p值,控制侦听信道的节点数和休眠站点数,降低系统耗能,有效延长节点生命周期.通过仿真实验验证了理论分析的正确性.     

一种基于三角校验碰撞预测的ZigBee网络防冲突机制

针对ZigBee网络节点在发送数据的过程中会引起多节点数据碰撞、形成冲突的问题,提出了一种基于三角校验碰撞预测的放信道信号冲突机制.运用3个节点的信号组成三角校验区域,通过无线信道的节点数学模型进行信号可能碰撞的预测,计算碰撞的可能概率,通过迭代多区域校验进行防冲突运算,降低了数据碰撞的可能性.实验证明,利用此算法能够有效防止数据碰撞,提高了信道利用率.     

基于冲突解决的功率控制MAC协议

功率控制策略可以降低网络能耗,提高信道利用率,然而也会引入更多的隐藏终端,使网络冲突加剧。为了利用功率控制的优势,同时减少网络冲突,文章提出一种应用于无线自组网采用功率控制的介质访问控制(media access control,MAC)协议——反馈功率控制(reactive power control,RPC)协议。在RPC协议中,数据传输过程中的各帧均采用最优发送功率,以降低能耗,提高网络信道利用率,同时,当冲突发生时,协议根据干扰节点是否欲与被干扰节点通信将冲突划分为2类,据此协调节点的数据传输过程,提高网络通信的并行程度,减少数据的重传。仿真实验表明,RPC协议在网络吞吐量方面比SHUSH协议有所提高,同时也减少了网络端到端延迟。     

无线网络中基于信道速率和传输功率的MAC性能优化

目前多种无线传输标准均支持多速率的数据传送,通过对信道状况的估算设置合适的数据传输速率,有利于网络性能的优化。同时,调整无线网络中节点的发射功率可以间接改变物理载波侦听范围,从而提高网络的空间复用。本文提出了一种基于信道速率和传输功率自适应调整的PRA算法（Power and Rate Adaptation）,该算法的基本思想是发送节点根据通信距离保守计算起始速率,并根据成功和失败的状况调整传输速率和发送功率,从而有效改善介质访问控制协议的性能。仿真结果表明,该机制可以使节点在通信过程中自动调整到较高的信道速率和合适的发送功率范围,提高了网络吞吐量,降低了功耗,同时改善了公平性。     

分层M2M网络中分簇节点MAC优化研究

在高密度节点分布的分层结构M2M(Machine-to-Machine)网络中,同层簇头间和终端节点一般采用随机机制竞争信道,簇头或终端节点竞争信道机会相近,特别是簇头数据量较大就可能存在延时较大或丢包.为了减小簇头的延时和丢包率,提出了一种BT-MAC算法,在终端节点和簇头间竞争信道时,根据节点需发送数据量反比设定节点退避时间,因此簇头传输的数据量越大,算法设定的平均退避时间就越小,相当于簇头发送的优先级越高,从而减少碰撞,提高簇头接入信道的概率.仿真结果表明,对比常见的DMAC协议和SMAC协议,BT-MAC算法能提高簇头接入信道概率达到较小的平均延迟,同时也能减少节点的平均能量消耗.     

碰撞长度可变的三时钟N-CSMA的WSN协议分析

非坚持随机多址接入无线传感器网络虽然可以控制系统和降低能耗,但其效果一般,实用性不强.提出了一种基于碰撞长度可变的三时钟N-CSMA的WSN协议,通过划分成功分组发送时间(1+a),碰撞分组发送时间(b+a),空闲分组发送时间a,以此得到系统的吞吐率、碰撞率、空闲率、信息分组发送时延等重要的系统参数.通过改变碰撞长度b的取值,降低节点平均功率P_n,延长业务节点使用周期T,以此降低业务节点损坏频率,达到降低系统成本的目的.最后用仿真实验验证了理论分析的正确性并对比分析了非坚持协议、1-坚持协议和p-坚持协议的性能.     

Ad Hoc网络中支持拥塞控制的速率自适应协议

Ad Hoc网络中节点需要竞争共享信道,容易使部分节点发生拥塞而丢弃部分分组,造成带宽资源浪费。为了更有效地利用Ad Hoc网络物理层的多速率能力,提出了一种支持拥塞控制的速率自适应协议,引入了可变发送窗口机制,接收节点根据信道质量选择可用的最高传输速率,并根据其队列拥塞程度控制发送端节点的发送窗口,发送节点按照发送窗口的大小连续发送多个数据帧。仿真结果表明,该协议能够充分利用信道条件,在网络重负载的条件下,饱和吞吐量提高80%,并能够调整拥塞节点的分组进出速率,有效地控制了网络拥塞。     

无线局域网能耗性能分析

为得到IEEE802．11分布式协调功能（DCF）在无线局域网环境中饱和状态下的能耗性能，根据节点在每一虚拟时隙内发送的报文概率和条件碰撞概率，通过计算节点在每个虚拟时隙内的平均能耗和每个虚拟时隙的平均系统时间，得到了节点的平均功耗和网络的载荷能耗率．分析结果表明：报文越长、信道速率越高，网络的载荷能耗率越低，能耗性能越好；网络的载荷能耗率与网络规模呈近似线性关系；随着信道速率的提高，基本接入机制将逐渐显示出较RTS／CTS接入机制更大的优势；当网络超过一定规模时，节点的平均功耗主要取决于接收功耗，而发送功耗、空闲功耗仅对其有微弱影响．     

双忙音媒体接入协议中的隐藏节点问题及其改进

针对双忙音媒体接入(DBTMA)协议只能防止发送距离范围内隐藏节点的问题,提出了一种增强的DBTMA改进(EDBTMA)协议,以彻底消除大规模ad hoc网络中的隐藏节点问题.ED-BTMA协议特点有二,一是采用了双收发器结构,其中的一个物理信道(数据信道)为高带宽信道,可利用现有802.11a/g无线设备,二是采用了忙音自适应功率控制机制,这样接收节点根据发送节点的信号强度可动态调整忙音的发射功率,以完全覆盖接收节点周围所有的隐藏节点,并在接收数据的过程中保证接收节点不受隐藏节点的干涉.仿真结果表明,在改进协议下的网络吞吐量平均提高了48%.     

基于异步MAC协议的WSN节点通信能耗模型的研究及应用

为进一步减小采用B-MAC协议无线传感器节点的能量消耗,对无线通信模块接收、发送、监听、休眠的电流消耗和时间特性进行了实验测试. 并根据异步MAC协议的特点,将网络负载参数进一步细分,引入节点发送间隔、接收间隔、每次发送字节数、每次接收字节数这4个参量,同时考虑节点接收信号时所处状态的概率建立通信能耗模型,并给出能耗模型的最优解析解,使得能耗参数在不同网络负载和收发间隔下达到最优. 实验结果表明,采用能量最优参数的B-MAC协议比普通B-MAC协议的能量消耗更少,明显减少了WSN节点在通信过程中能量的消耗,延长了节点的工作寿命.      

基于优先级轮换的ad hoc网络MAC协议

该文提出了新的ad hoc网络媒体访问控制协议，即优先级轮换多址接入（priority rotation multiple aceess，简称PRMA）。该协议适用于单信道半双工电台。通过载波监听，并使用控制分组，PRMA有效地解决了在多跳网中的隐藏终端问题。在不同的访问周期，节点可能具有不同的优先级。为了避免冲突，节点按照优先级，在不同的时间发送分组。理论分析和仿真结果表明．PRMA协议在低负载和高高载时均有转高的吞吐量。     

一种改进型低轨卫星多址接入协议研究

为了克服经典PRMA-HS协议中的双稳态问题和分组发送允许概率的静态性缺点,提出了一种基于状态响应的改进型分组预约多址接入协议。通过接收卫星基站的状态反馈信息,根据系统状态实时调整分组发送允许概率,使系统始终处在最佳状态。利用计算机对理想信道和随机误差信道条件下的协议性能进行了仿真,结果表明,采用状态响应机制能够克服经典PRMA-HS协议的双稳态问题,提高了协议的稳定性,增加了系统容量,降低了分组丢弃率。     

新型工业以太网介质访问控制协议

以太网是一种针对商业使用的非确定性网络，不能满足工业控制中的实时性要求.提出一种新的基于持续竞争的实时以太网介质访问控制协议，该协议能够保证实时信号的发送有确定的最大时延，而且该协议与现有的以太网介质访问控制协议兼容。描述了协议的工作过程，分析了实时信号的最大发送时延和信道吞吐量特性，理论分析和仿真均证明了该协议是可行和有效的。     

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.     

空基移动自组网中基于TDMA的 令牌时隙MAC协议

为了较好地提高控制信息的利用效率,提出基于时分多址(TDMA)的令牌时隙媒介访问控制(MAC)协议. 该协议采用控制信道与数据信道分离的方法,在控制信道按照网络节点的标号(ID)顺序,动态拥有令牌时隙,及时交换节点信息参数及数据传输请求;在数据传输信道采用预约分配的时隙进行高速数据传输,避免了节点间的传输干扰. 同时采用空分复用TDMA模式,极大地提高了有限信道资源的利用率. 仿真结果表明,设计的MAC协议能够有效地提高网络的吞吐量,满足不同服务质量(QoS)和传输时延的要求.     

非饱和情况下基于802.11 DCF的改进协议DIDD

DIDD(double increase double decrease)协议是一种无线局域网介质访问控制802.11DCF(distributed coordination function)协议的改进。为分析DIDD协议在非饱和情况下的性能,该文使用三维Markov链模型,分析DIDD协议的回退过程求解节点的稳态发包概率;使用一维Markov链模型,求解起始回退阶段数的稳态分布;使用排队理论,计算了网络的非饱和吞吐量和数据包延迟。结果表明:在各种数据速率下,理论分析结果与仿真结果一致。     

非饱和情况下基于802.11 DCF的改进协议DIDD

DIDD(double increase double decrease)协议是一种无线局域网介质访问控制802.11DCF(distributed coordination function)协议的改进。为分析DIDD协议在非饱和情况下的性能,该文使用三维Markov链模型,分析DIDD协议的回退过程求解节点的稳态发包概率;使用一维Markov链模型,求解起始回退阶段数的稳态分布;使用排队理论,计算了网络的非饱和吞吐量和数据包延迟。结果表明:在各种数据速率下,理论分析结果与仿真结果一致。