带睡眠机制的IEEE 802.15.4 MAC协议性能分析

针对IEEE 802.15.4中的周期性睡眠机制,提出了一种IEEE 802.15.4 MAC协议实时应用中完全基于时隙分析的精确建模方法.该方法把IEEE 802.15.4的睡眠机制以及载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)机制同时纳入考虑,将整个超帧以退避时隙为单位进行划分.通过对2个机制精确到时隙的建模,分析了网络负载以及占空比特别是睡眠机制对能耗、吞吐量及平均服务延迟等网络性能的影响.NS-2仿真结果表明,该模型可准确预测实时应用中IEEE 802.15.4网络性能,且在相同数据率条件下占空比适当的睡眠机制可使得能量消耗以及网络吞吐量达到最优值.     

局部计算机网性能分析的模拟方法

1 局部计算机网性能分析的理论结果本论文对三种总线型局部网和二种环形局部网的性能情况进行了计算机模拟,三种总线型网络分别为:(a)带有碰撞检测的载波侦听、多点访问(CSMA/CD)控制方法;(b)带优先权的(CSMA/CD)访问方式;(c)带回答包的(CSMA/CD)访问方式。     

适用于智能家居应用的媒体访问控制机制研究

对智能家居应用特点和广泛使用的载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)媒体访问控制(MAC)机制进行了分析,发现CSMA/CA在信道忙时存在实时响应慢和网络吞吐量相对小的缺点,无法满足智能家居应用要求。因而,在时分多址访问(TDMA)机制内提出载波侦听形成了CS-TDMA机制,以提高对突发事件的响应速度并同时获得较高的网络吞吐量。最后对CSMA/CA、TDMA和CS-TDMA机制进行了仿真验证。仿真结果表明,CS-TDMA机制在信道繁忙时的突发响应延时小,而网络吞吐量仍然约为TDMA的90%,能够满足智能家居应用要求。     

精解IEEE 802.3 MAC帧的最短帧长度

CSMA/CD:带有冲突检测的载波侦听多路访问。     

认知环境中一种改进的CSMA接入方法

认知无线电技术通过感知无线环境寻求可用频谱资源,进行智能的、动态的频谱接入,打破了传统无线通信系统固定划分频谱资源的方式,从而提高了频谱资源的利用率.结合认知无线电的特点和802.11 CSMA/CA,改进了RTS-CTS帧、虚拟载波侦听、回退机制,提出了一种适合认知环境的改进的CSMA接入方法,并分析了此接入方法的性能.     

基于压缩感知的多址接入方法研究

利用压缩感知的压缩可重构性,将其应用于多址接入中,提出1种基于压缩感知的多址接入方法,将信道矩阵作为压缩感知过程中的测量矩阵,提高了对信道的适应性.方法提高了系统发送信号的效率,与载波侦听多路访问(CSMA)多址接入方法相比,系统吞吐量有较大提高.     

一种新颖的车载网性能分析模型

针对目前车载网(VANET)容量和传输时延估计的研究均为渐近分析,网络拓扑一般为一维,没有考虑具体的应用场景的问题,文中提出了一种用于估计基于交通安全应用场景和IEEE802.11p标准的二维车载网吞吐量容量和传输时延等性能指标的分析模型。该模型将每一个生成和广播安全信息数据包的节点用M/G/1队列模拟,并将IEEE 802.11p标准的带冲突避免的载波侦听多址访问(CSMA/CA)机制抽象为一个半马尔可夫过程。通过试位法求解模型参数,得出VANET性能指标的理论值。移动模型仿真软件Bonn Motion和网络仿真器NS-3的仿真结果验证了分析模型理论值的正确性。     

基于优先级策略的跨层优化NPLC CSMA/CA机制

窄带电力线通信(NPLC)物理层和介质访问控制(MAC)层特性是影响NPLC系统整体性能的关键。针对目前NPLC接入机制与应用需求和信道环境相对分离的问题,该文基于NPLC典型工业应用及其物理层和MAC层关键技术特征,提出一种基于优先级策略的跨层优化NPLC载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)机制。该机制利用动态资源管理(DRM)技术中给出的调制方式和可用子载波信息,对网络节点的退避计数器步长进行动态调整,以充分挖掘信噪比多样性所带来的网络传输速率增益;同时针对典型的NPLC服务业务需求,在跨层CSMA/CA中引入两级优先级调度,使网络中有突发业务到来时高优先级数据包能获得较高的信道接入机会。在实际信道约束下,DRM使物理层的传输包长随机变化,即形成变包长随机传输环境。在该环境下对提出的CSMA/CA机制进行仿真验证。结果表明:该机制能显著提高NPLC系统的传输速率,且跨层步长的调整不会给系统带来任何公平性或丢包率损失;当网络的数据传输规模增大时,高优先级数据包的传输性能可优先得到保障。     

无线多跳网络中多径路由与CSMA协议联合优化

为了提高无线多跳网络中端到端的吞吐量,文章提出了一种多径路由与载波侦听多路访问(carrier sense multiple access,CSMA)协议联合的链路接入强度可调节的多径路由(link-access-intensities adjustable multi-path routing,LAMR)优化方案,该方案通过调整路由层多路径流量分配与介质访问控制(media access control,MAC)层协议参数设置来最大化数据流端到端的吞吐量。采用理想CSMA网络(ideal CSMA network,ICN)模型来分析MAC层链路吞吐量性能,构建路由层与MAC层联合优化的系统吞吐量最大化模型(maximum system throughput model,MSTM),用以刻画无线多跳网络中的路径选择、流量分配以及MAC层协议参数设置对链路吞吐量的影响;运用最优化工具求解得到数据流在多条路径的流量分配方案以及各链路的接入强度设置。仿真结果表明,与现有方案相比,LAMR方案平均可以提升21.3%的系统吞吐量,说明多径路由与CSMA协议的联合优化设计可以大幅提升无线多跳网络的吞吐量性能。     

基于中央预定信令调控的多址接入

提出一个改进的多址接入控制协议,即基于中央预定信令调控的多址接入（centralized reservation signaling based multiple access,CRSMA）。该协议利用了IEEE802.15中所使用的小网络中央控制器（piconet coordinator,PNC）的特点,避免了数据的碰撞, 减少了控制信令的使用并且解决了空信道问题。对该协议进行了仿真分析,把该协议与IEEE802.11中的多址接入控制协议,即载波侦听多址接入/冲突避免（carrier sense multiple access with collision avoidance,CSMA/CA）,以及当前典型的改进方法进行了性能对比。最终的分析和仿真结果可以证明,从获得更高的吞吐量和更好的带宽利用率的角度而言,CRSMA优于CSMA/CA及其大多数改进的方法。     

以太网CSMA/CD性能分析

以太网CSMA/CD性能分析的方法很多,但都缺乏较准确地反映系统的性能.本文利用排队论的思想,但又独立于排队模型,从信道的工作状态出发,建立了以太网CSMA/CD信道利用率与站点和帧关系的数学模型,通过仿真分析了以太网CSMA/CD协议的性能.仿真表明所建模型是有效的.     

Aloha-LPD:一种用于水声通信网的MAC协议

为了减小长传播延迟对水声通信网性能的影响,在传统Aloha协议的基础上,借鉴CSMA协议载波侦听的思想,提出了一种用于水声通信网的MAC协议Aloha-LPD.利用水声通信的长传播延迟,采用半双工的通信方式,增加节点等待ACK回复帧过程中接收数据帧的机制,使一个节点同时与多个节点无冲突地通信.通过OPNET建立仿真模型,分析结果表明,与传统Aloha协议和基于RTS/CTS握手的协议相比,Aloha-LPD协议能够提高网络吞吐量,减小网络的端到端延迟.水声传输信道的长延迟是水声通信网性能的一大瓶颈,但如果能合理利用,也能改善水声通信网的性能.     

计算机局部网络的访问协议

本文研究了计算机局部网络的五种访问协议:载波监听多次访问/冲突检测(CSMA/CD)访问方式、令牌总线访问方式、令牌环访问方式、时间分段访问方式和查询访问方式。     

采用变速语音编码的计算机局域网语音/数据综合传输研究

本文研究带冲突检测的载波监听多址协议(CSMA/CD)局域网的语音/数据综合传输的可行性。提出采用变速率语音编码的方法,用以改善在重负荷条件下语音/数据综合传输的性能。采用计算机模拟方法,给出了语音包丢失、传输后语音质量的主观评价与语音传输容量的关系曲线,以及语音传输容量与数据业务率的关系曲线。结果表明,在CSMA/CD局域网上采用变速率语音编码的方法,改善了其语音/数据综合传输的性能。     

基于客户选择行为的网络零售配送时隙定价模型

在B2C(Business to Customer)环境下,配送成本是薄利经营的网络零售商们最需要处理的关键问题.以保证网络零售商的收益,最大化利用各配送时隙的能力为目标,对B2C环境下的在线订单配送时隙的定价进行了研究.根据客户具有在线时隙选择行为随机性的特点,引入效用函数建立基于Logit的选择概率公式.并且考虑各时隙选项的效用,剩余预订时间,以及剩余能力建立了时隙定价模型.最后通过算例验证了模型的有效性,并通过分析说明了定价对客户时隙选择行为的影响.     

OMNINET网络存取协议

本文从信道利用率的角度对各种用于总线型局部网络的存取协议进行了分析比较,论证了OMNINET网络采用的载波监听多址存取并带有碰撞避免的存取协议(CSMA/CA),是目前效率最高的一种争用信道的方法。同时分析了传输延迟对信道利用率、数据传输速率、传输距离的限制和影响。     

基于RS-485协议的单片机对等分布式控制网络

为了适应控制系统的分布式网络化发展趋势,构造低成本全分布式的控制网络系统,作者提出一种单片机以RS-485协议构成分布式对等控制网络的方案.通过软硬件结合的通讯模块化设计,实现了多节点RS-485总线的线路载波侦听多路复用和冲突检测功能(CSMA/CD),使节点间对等通讯成为可能.网络中继器和通用开发平台的设计和实现,提高了该控制网络的可扩展性和可重构性.经过构建实验室实际系统,验证了该方案的可行性.该方案突破了传统的主从式RS-485通讯模式,对于应用MCU或PLC等控制器形成低成本分布式控制网络具有实用价值.     

一种考虑休眠模式的IEEE 802.15.4 MAC协议Markov分析模型

为了有效描述启用休眠模式的IEEE 802.15.4 MAC协议,提出一种考虑休眠模式的IEEE 802.15.4时隙CSMA/CA算法Markov分析模型.分析了协议参数对吞吐量和功率消耗的影响,其中特别考虑了占空比和非饱和负载的影响.并且讨论了模型参数数值结果.结果表明,分析模型给出的理论分析结果与仿真结果较吻合,且该模型可用于描述休眠模式对IEEE 802.15.4协议性能所产生的影响.     

重载下CSMA/CD总线性能分析

本文基于分时间片非坚持型CSMA/CD协议,提出了一种新的适合于重负载下评价CSMA/CD总线性能的数学模型.该模型合理地考虑了重载下各种新现象及影响总线性能的诸因素.实验研究结果表明,本文提出的模型较以前的评价模型更接近于实际系统.     

无线网络中基于信道速率的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,但多速率调整机制没有考虑物理载波侦听范围的影响.为比,文中分析了无线网络的干扰模型和空间复用,提出了一种通过调整发射功率间接改变物理载波侦听范围的自适应速率调整算法(PRA).该算法利用通信节点对之间的距离估算信道速率,可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射功率范围.仿真结果表明,该算法提高了网络吞吐量,降低了功耗,同时改善了公平性.