一种基于令牌的短波网动态TDMA协议设计与仿真

针对短波天波通信数据传输可靠性低的特点,在TDMA(time division multiple address)协议基础上,时隙内部加入令牌机制,设计一种基于令牌的动态TDMA协议(TDMA protocol based on token,TP-TDMA),实现了时隙的动态利用,并克服了HFTP(high frequency token protocol)协议对令牌传递的依赖.提出了令牌发送算法(token send algorithm,TS-ALG)对各节点前一段时间内发送的数据量进行统计,并依据发送的先后顺序加权求和,以此判断节点当前业务量大小.在时隙剩余的情况下,通过TS-ALG算法选定业务较繁忙的节点,以业务繁忙节点地址为目的地址发出令牌,目的节点收到令牌后发送数据至时隙结束.利用OPNET软件建立了TP-TDMA协议仿真模型,并与TDMA协议和HFIP协议作了不同业务量条件下的性能比较.仿真结果证明,TP-TDMA相比TDMA协议和HFTP协议,在信息投递率、吞吐量和平均时延方面具有更优异的性能.     

负载感知的太赫兹纳米传感网的TDMA协议

针对基于TS-OOK(time spread on-off keying)调制的通信系统存在数据传输连续碰撞的问题,考虑到实际应用场景具备负载不均衡的特点,提出负载感知的TDMA (LATDMA)协议.该协议根据网络中源节点数目、源节点业务量大小以及太赫兹信道的传输特性,在传统TDMA协议基础上实现动态分配时隙.仿真结果表明:该协议是能量高效的,在时延和平均吞吐量方面均具有明显的优势,因此可以应用于时延要求较苛刻的网络场景中.     

基于令牌的短波地空IP网络接入控制协议

针对空中节点快速移动以及短波地空之间通信成功率较低的特点,在短波令牌协议(high frequency token protocol,HFTP)基础上,运用簇的思想,空中节点通过预约从地面节点获取令牌,设计出适用于短波地空IP网络媒体访问控制(media access control,MAC)层的带预约短波令牌协议(high frequency token protocol with reserve,HFTPR).详细描述了协议的网络初始化过程、令牌丢失后的恢复机制和网络节点管理方法;提出了空中节点通信质量评分(air node communication quality score,AN-CQS)算法,能在信道质量变差时根据令牌重发次数进行簇切换,保证令牌的接收成功率;利用OPNET平台对协议进行仿真,与其他MAC协议作了不同业务量条件下的性能对比.仿真结果表明,HFTP-R能快速完成网络初始化,提供较好的实时性、较高的网络吞吐量和业务传输成功率,还具有较强的稳健性,可满足网络的组网需求.     

短波地空IP网络中一种带预约的令牌协议

合适的信道接入技术是提升网络性能的关键.根据短波地空IP网络通信覆盖范围广、难同步、空中节点信息可能丢失的特点,设计出该网络一种新型的带预约短波令牌协议(HFTP-R),给出了区分空中节点优先级数据和常规级数据的预约算法,并利用OPNET软件进行了网络建模和不同参数配置下的仿真.仿真结果表明,该协议能提供较高的预约成功率和较好的实时性,且优先级预约比常规级预约更快接入信道,克服了短波令牌协议(HFTP)直接应用于短波地空IP网络时可能出现的通信中断,可满足网络需求.     

适用于地面网络化弹药的混合型分簇MAC协议

为解决地面网络化弹药MAC协议对弹药网络的功耗和传输时延的重大影响.提出了一种适用于地面网络化弹药的混合型分簇MAC协议.结合基于竞争和分配的协议特点,根据传输时间估计和业务量选择不同的接入方式,避免了碰撞和信道浪费;通过时隙复用降低端到端时延;通过无关节点睡眠降低占空比和网络功耗.仿真表明,与传统的基于竞争机制和基于TDMA机制的协议相比,该协议在吞吐量、端到端时延和功耗等方面均具有较好的性能.      

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.     

面向蜂群无人机自组网接入协议的多优先级动态阈值算法

针对蜂群无人机自组网中存在的数据传输低可靠性以及高时延等问题，提出了面向蜂群无人机自组网接入协议的多优先级动态阈值算法。首先，分析数据帧在无线信道中的传输过程，利用各优先级的数据发送概率求得各优先级的数据传输成功率；其次，提出了一种改进的信道满载阈值计算方法，当信道环境发生变化时能够稳定数据的传输并降低时延；最后，通过依次调整各优先级阈值，维持整体信道处在满载阈值水平，保证了最高优先级队列的高传输成功率与低传输时延，有效地提高了整体蜂群无人机自组网的性能。仿真结果表明：在不同业务量接入的情况下，所提协议能够保持各优先级数据的高传输成功率、低时延和高吞吐量传输，传输成功率比基于业务量统计的多优先级接入协议提升了14.2%,并在最高优先级数据传输成功率、端到端时延以及吞吐量等方面具有较大的优势。     

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。     

深空通信中基于中继选择的文件传输协议

针对深空通信传播时延大、误码率高以及链路间歇性中断的问题,提出一种基于中继选择的深空文件传输协议。该协议将文件传输过程分为跳到跳发送和端到端重传2个阶段。在发送阶段,提出一种中继选择算法,通过分析天体运动规律选择合适的中继节点,并结合深空链路信道特点,分析链路丢包率和信道增益的关系,选择最优中继链路逐跳进行传输,降低丢包率进而减少重传次数;在重传阶段,目的端对数据包进行校验和检查,丢失的数据包通过端到端链路进行重传,保证文件的可靠传输。仿真结果表明,当端到端误码率大于10－5时,所提协议能有效减少重传次数,进而降低传输时延。在误码率为10－3时,与空间数据系统咨询委员会（consultative committee for space data systems,CCSDS）提出的文件传输协议（CCSDS file delivery protocol,CFDP）相比,该协议的传输时间缩短了40％,能较好地适应深空通信环境。     

车载自组网中基于分布式TDMA的协作数据重发方法

为进一步利用车载自组网中分布式TDMA的节点空闲时隙资源,提出了一种分布式协作数据重发方法,即协作分布式TDMA(cooperative distributed TDMA,Co-DTDMA)方法.利用无线信道的广播特性与分布式TDMA的信道访问确定方式,Co-DTDMA中的信息交互过程能够以一种有序和确定的方式进行,在节点未成功发送数据时,附近的邻居节点利用自身空闲时隙进行协作数据重发,从而在不影响正常数据传输业务情形下,传输失败的数据拥有更多的发送机会.上述协作重发不依赖于中心节点,以分布式方式执行,因而适应车载自组网的应用场合.理论分析与仿真结果表明,Co-DTDMA显著提高了数据包发送成功概率,降低了数据包传输时延和丢包率,显著提高了网络可靠性.     

TDMA网络协议的关键技术——时隙同步技术

TDMA（时分多址）网络协议是利用时间的正交性实现信道共享,网内各个站点按照时隙方式工作,不存在发生碰撞才相互竞争问题。TDMA网络是一种同步网络,必须有统一的时间基准,站点的时隙必须与时间基准同步。因此,时隙同步技术是TDMA网络协议的关键技术。     

采用时分多址的主动式高动态传感器路由协议

提出一种基于移动无线传感器网络(MWSN)的主动式高动态传感器路由(AHDSR)协议.通过简单的跳数度量,使数据朝移动环境中的汇聚节点路由时保持动态和鲁棒.AHDSR协议使用时分多址(TDMA)MAC层保持移动环境中梯度指标,同时,使用盲转发技术将信息以多途径的方式在网络中传递.运用OPNET建模模块进行仿真,并提供一种离散时间仿真器.仿真结果表明:与其他同类方法相比,提出的协议在数据包投递率、平均数据包时延、吞吐量和开销方面的表现更加适合多种移动网络场景.     

基于TDMA的战场无线传感器网络节点低功耗通信协议实现

 为迎接新军事变革下的信息化战争,武器系统平台网络化已成为网络中心战（NCW）的发展趋势,战场无线传感器网络已受到世界各军事强国的重视。时分多址（TDMA）技术将无线信道按时隙分配给不同用户,因其可靠性和稳定性在无线通信领域得到广泛应用。针对战场无线传感器网络通信协议低开销低功耗的要求,分析了TDMA通信协议的原理和实现的难点,结合单片机MSP430F449和无线收发芯片CC2500设计并实现了一种适合战场应用环境的低功耗TDMA通信协议,详细介绍了战场无线传感器网络节点平台的组成和低功耗通信协议软件实现。经过实验验证,该协议运行可靠,扩展性、灵活性好,代码量小,在无数据收发时处于低功耗模式,适合各种低功耗的无线传感器网络应用。     

一种简化的短波信道ITS模型

短波信道的仿真是建立在短波通信系统基础上的.目前公认最好的宽带短波信道模型是ITS信道模型,针对ITS信道模型仿真的复杂性,运用Nakagami函数,对ITS信道模型中的功率延迟剖面函数进行了拟合,得到相对简单的仿真模型.通过对功率延迟剖面分布函数的分析验证以及赤道信道条件下延迟等高线的比对,证明了运用Nakagami函数进行拟合后获得的简化模型的可行性与合理性.     

基于Internet的短波接入协议设计

为了提高短波通信系统接入Internet的数据传输率,提出一种设计方案.在短波通信系统中,采用一种可变长度数据包,提高传输的有效性;在报文传送过程中,采用"选择重发SW ARQ"模式来同时发送多个数据包,减少协议的空闲时间;在传输层中,采用IP报文代理协议,克服误码率高、时延大等不利于传输的缺点.仿真实验证明,该方案有效提高了短波接入Internet的数据传输率.     

一种有保证实时通信协议的设计

通过研究实时系统中的报文特点和报文延迟的规律，探讨了有保证实时通信协议的特征，分析了ＭＡＣ层的通信协议在实时通信中的关键作用，据此设计了一种在ＭＡＣ层的有保证实时通信协议——虚拟令牌协议（ＶＴＯＫＥＮ），并与改进型的Ｗｉｎｄｏｗ协议、ＴＤＭＡ协议及令牌协议就报文丢失率与报文生成率的关系进行了模拟对比．模拟对比的结果表明：ＶＴＯＫＥＮ更适合实时通信     

一种基于统计的航空自组网多信道忙闲认知算法

传统自组网MAC协议采用载波侦听的方式判断信道忙闲,航空环境中节点分布广,通信距离远,网络拓扑动态变化,载波侦听结果并不准确,且侦听造成传输时延较大,信道利用率降低。结合AR预测,提出一种信道忙闲认知算法LS-AR(L-Step-Revise AR),通过统计过去若干时帧收到的突发个数预测当前时帧收到的突发个数,将多步预测值和真实值的差值作为下个时帧预测的修正,以预测突发个数判断信道忙闲,避免了采用侦听方式造成的时延,提高了信道利用率,为不同优先级分组接入信道提供了较为精确的判断依据。仿真结果显示,该算法对信道负载情况预测的准确率达到90%,满足航空自组网对MAC协议的要求。