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.     

基于3G网络的无线监控系统码率自适应调整算法

针对基于3G网络的无线监控系统中码率波动及丢包率的问题,在现有码率调控策略基础上,采用一种基于丢包率和视频延时进行网络状态的判定方法,并对现有的AIMD算法进行改进,使之能满足自适应调整的要求.该算法已在船舶及港口水域进行了测试,结果表明,在3G网络宽带条件下采用视频延时和丢包率来调整码率的方法,可使码率变化较大、丢包率数量较小,两者性能均得到较大改善.     

基于NS2的固定和移动节点的无线传感网络的仿真

随着农业物联网的快速发展,对于无线传感器网络(WSN)的要求越来越高,建立移动和固定节点相结合的WSN越来越重要.在100m*100m的场景中,对Zigbee组成的移动和固定节点相结合的WSN进行组网仿真.在该场景中,建立9个节点,其中8个为固定节点1个为移动节点,通过NS2仿真软件,分析了丢包、延时等网络性能,为建立移动节点和固定节点相结合的WSN提供了理论支撑.     

一种移动IPv6中端到端的QoS上下文转移框架

提出了一种基于快速层次移动IPv6协议的QoS上下文转移框架,弥补了上下文转移协议中上下文仅在移动节点切换前的接入路由器和切换后的接入路由器间转移不能满足端到端的QoS机制需求的不足.采用端到端的QoS上下文转移方法,减少了移动节点切换后重新发起信令建立QoS转发处理所带来的延时,使移动节点会话的QoS服务中断最小.采用基于快速-层次移动IPv6框架,能提供无缝的切换并能减少移动节点切换期间的信令开销和切换延时.通过在网络模拟器ns2中的仿真实验比较了本方法与重新发起RSVP信令建立QoS状态的方法的性能,试验结果显示本方法具有更小的延时和更少的丢包.     

基于一种特殊队列的认知无线电网络性能分析

提出了一种被分成延时和丢弃两部分的特殊队列,建立马尔科夫模型分析了基于此队列的用户个数受限的认知无线电网络性能,并推导其丢包率、分组时延以及频谱利用率表达式,同时,对认知无线电网络进行仿真.分析和仿真结果表明:(1)分析模型能准确预测认知无线电网络性能;(2)次用户的丢包率和分组时延随着延时队列长度的增大分别减小和增大,而频谱利用率不受延时队列长度的影响;(3)采用认知无线电技术,能大幅提高频谱利用率.     

异构网下基于速度的自适应垂直切换算法研究

在异构网络垂直切换中一直存在着乒乓效应、网络利用率低和丢包率严重等问题．以往的算法虽然提出了改进的方法,但是没有考虑移动节点速度不同对切换效率的影响,在此提出了一种自适应主动预测的垂直切换算法．采用代价函数对可接入网络进行评估和选择;根据稳定周期、移动节点运动的速度和所处位置来自动调整切换执行时间,使移动节点能自适应的进行切换抉择．仿真结果表明,该算法可以有效地减少切换延时、分组丢失以及切换次数,能够有效地提高系统的切换性能。     

方向优先的VANET路由算法研究

针对车载自组网VANET中使用基于位置的GPSR路由协议可能引起的数据反复重传和丢失问题,在选择下一跳节点时将最远转发(MFR)策略改进为非最远转发(NMFR)选择策略,并结合方向优先策略划分相邻节点的优先级,依据综合优先级选择下一跳节点,从而降低端到端时延,提高包交付率.仿真实验表明:改进算法对下一跳转发路径的选取比较稳定,并且可以改善平均端到端延时、丢包率等性能,提高了网络的整体性能.     

无线传感网络中预设节点优先级的延时分析

随着无线传感网络节点的增加,网络延时、丢包随之增加.基于有的节点产生的数据相对其他节点会比较重要.为有效减小这类节点的延时,提出了一种优先级算法,在可能改变其他节点传输延迟的情况下,通过给这类特定节点预设较高数据传输优先级,以较小竞争延时来使其能比其他节点更及时地发送产生的数据.仿真结果表明,在实时传输方式下,预设了节点数据传输优先级的网络能传输更多的重要数据.此外,该方案不仅使重要节点的延时大大减小,而且使整个网络的平均延时明显比无优先级节点网络的小,使网络整体性能显著提高.     

基于多目标的管道物联网无线路由算法

在恶劣的环境下传感器节点能量限制一直是制约油气管道物联网性能的关键因素.网络端对端延时决定了油气管道物联网对于管道安全事故的反应时间.为此,针对油气管道物联网能量限制和端对端延时问题提出基于多目标优化的管道物联网无线路由算法,通过将节点剩余能量以及节点到汇聚节点之间的距离作为机会路由中选择候选转发节点的指标,实现了物联...     

反馈时延对短波跨层通信吞吐率影响

为实现和提高短波通信中跨层设计的性能,针对短波跨层通信系统中反馈延时不能忽略的问题,研究了反馈延时对系统吞吐率所产生的影响。首先研究不同系统中反馈延时由于增大总的传输时间,带来吞吐率的下降,认为固定发送时间比固定数据帧结构具有更大的系统吞吐率性能。其次分析反馈延时对接收端信噪比估计的有效性影响,带来传输模式选择上的误差,影响系统的吞吐率性能。最后分析得到在反馈信噪比情况下,根据反馈信噪比误比特性能计算的信噪比判决区间与根据理想信噪比误比特率性能计算的信噪比区间相比,会带来系统吞吐率的提升。     

DTN中基于转发概率的散发和等待路由

针对DTN中散发和等待路由中继节点的选择存在盲目性的问题,提出了一种基于转发概率的散发和等待路由协议R-SW.该协议采用"基于转发概率散发+控制拷贝数量"的原则,选择中继节点时进行转发概率的比较,只将报文转发给转发概率较大的中继节点;其次,转发报文数目根据转发概率动态确定,即转发概率高的节点获得较多的转发;另外,加入拥塞控制机制.使用NS2网络模拟软件对算法进行测试,结果表明:所提出的算法可以减少开销和时延,提高报文的投递率,适合在DTN中应用.     

基于区分服务的802.11 MAC层协议及其性能分析

针对无线ad hoc网络不能提供数据流优先级区分的问题,提出了一种基于IEEE 802.11 MAC协议的改进机制.该机制通过引入新的控制分组,使目的节点可以拒绝接收来自低优先级节点的数据,从而确保了高优先级数据业务的服务质量.还使用马尔科夫链模型对该区分服务机制进行了数学分析与评价,包括饱和吞吐量分析、分组丢弃概率分析和饱和时延分析.数学分析表明,该机制能够使高优先级数据流占用更多的带宽资源,并且降低了高优先级数据流的端到端平均时延和分组丢弃概率.     

面向MANETs按需路由协议的黑洞攻击解析改进模型

传统移动Ad Hoc网络(mobile Ad Hoc network,MANETs)黑洞攻击解析模型存在网络拓扑结构固定、网络传输性能预测精确度低的问题.针对使用按需路由协议的MANETs网络,提出一种基于随机拓扑近似技术的黑洞攻击解析改进模型(improved black hole attack analytical model,IBAAM).IBAAM协议使用随机模型代替传统解析模型使用的n元2立方体模型,并将网络结构扩展至随机拓扑结构,使用最短跳距离概率描述表示网络拓扑结构的随机拓扑信息,再使用K均值聚类法实现跳距离文件配置以求解任意拓扑结构下的攻击概率问题,从而在不利用任何实际拓扑先验信息条件下有效预测MANETs网络平均丢包数目.IBAAM实验结果表明,在多种不同固定Ad Hoc拓扑结构下,IBAAM的网络丢包预测精确度在仿真结果的95%置信区间内,能够有效预测网络传输性能.     

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.     

OBS网络中IP分组长度分布对业务流自相似性的影响

近年来,大量研究发现,网络流量呈现自相似性,自相似会导致数据分组延迟增大,丢包率增加,网络性能恶化。着重论述了在OBS固定时间汇聚算法下,用于汇聚成突发数据分组的IP分组长度对业务流自相似影响的问题。突发数据分组的汇聚算法是光突发交换的关键技术之一,其中,固定时间汇聚(FAP)算法可以平滑流量、降低流量自相似性。用于汇聚成突发数据分组的IP分组,其自身长度对固定汇聚(FAP)算法的流量整形有一定影响。仿真结果表明,存在最佳汇聚时间门限,能极大地降低业务流自相似程度,且最佳汇聚时间门限与IP分组长度均值有着密切关系。     

基于G/G/1排队模型的802.11 DCF延迟分析

针对现有802.11 DCF分析模型在进行退避机制分析时不考虑周围节点状态的不足,提出了一种非饱和情况下IEEE 802.11 DCF协议的性能分析方法,推导出了以802.11 DCF为媒体访问控制(MAC)层协议的单跳无线网络中,MAC层的分组延迟及其抖动表达式,并分析了不同分组到达速率、节点数和退避窗口大小对MAC层分组冲突概率、延迟及其抖动的影响.仿真结果表明:MAC层的分组冲突概率、延迟及其抖动随着分组到达速率、节点数的增加而增加;以冲突概率的增加为代价,减小最小退避窗口可以减小MAC层的分组延迟及其抖动.     

OBS网络中IP分组长度分布对业务流自相似性的影响

近年来,大量研究发现,网络流量呈现自相似性,自相似会导致数据分组延迟增大,丢包率增加,网络性能 恶化。着重论述了在OBS固定时间汇聚算法下,用于汇聚成突发数据分组的IP分组长度对业务流自相似影响的 问题。突发数据分组的汇聚算法是光突发交换的关键技术之一,其中,固定时间汇聚（FAP）算法可以平滑流量、降 低流量自相似性。用于汇聚成突发数据分组的IP分组,其自身长度对固定汇聚（FAP）算法的流量整形有一定影 响。仿真结果表明,存在最佳汇聚时间门限,能极大地降低业务流自相似程度,且最佳汇聚时间门限与IP分组长     

Design and Analysis of Prioritized Medium Access Control Protocol for Backbone Routers in Wireless Mesh Networks

A Prioritized Medium Access Control (P-MAC) protocol is proposed for wireless routers of mesh networks with quality-of-service provisioning. The simple yet effective design of P-MAC offers strict service differentiation for prioritized packets. A Markov model is developed to yield important performance matrices including the packet blocking probability due to queue overflow and the packet reneging probability due to delay bound. It is further proved that the service time of P-MAC approximates exponential distribution, and can be effectively estimated. The analytic models with preemptive and non-preemptive schemes, validated via simulations, show that P-MAC can effectively support traffic differentiation and achieve very low packet dropping (both reneging and blocking) probabilities when the traffic load is below the channel capacity. When the network is overloaded, P-MAC can still maintain extremely stable and high channel throughput. Moreover, it is demonstrated that P-MAC performs superior in multihop networks, further proving the advantages of the proposed protocol.     

基于媒质共享的无线Ad hoc网络拥塞避免策略

针对无线Ad hoc网络的拥塞问题,提出了一种基于媒质共享的公平拥塞控制( MCFCC)算法,并与典型算法LRED进行了比较.在MCFCC算法中,节点根据竞争共享信道时的退避次数计算退避率,据此进一步得出分组丢弃概率,从而能合理控制源节点的分组发送速率,并可通过快速准确地判断节点和网络的拥塞程度,解决共享媒质冲突和拥塞...     

A delay-constrained energy-efficient component carrier adjusting scheme for LTE-Advanced systems

The energy efficiency and packet delay tradeoffs in long term evolution-advanced （LTE-A） systems are investigated.Analytical expressions are derived to explain the relation of energy efficiency to mean packet delay,arrival rate and component carrier （CC） configurations,from the theoretical respective which reveals that the energy efficiency of multiple CC systems is closely related to the frequency of CCs and the number of active CCs.Based on the theoretical analysis,a CC adjusting scheme for LTE-A systems is proposed to maximize energy efficiency subject to delay constraint by dynamically altering the on/off state of CCs according to traffic variations.Numerical and simulation results show that for CCs in different frequency bands with equal transmit power,the proposed scheme could significantly improve the energy efficiency of users in all aggregation levels within the constraint of mean packet delay.