WSN中一种基于协作休眠的MAC协议

无线传感器网路中,支持休眠机制的MAC协议通常采用同相位调度策略,存在冲突概率高,数据传输延迟大等问题。针对这些问题,设计了一种新的基于不同相位调度表的MAC协议。该协议的簇内节点采用不同相位的调度表,以减少冲突概率和串音问题;数据传输采用机会协同传输方法,以有效降低数据传输时延。仿真结果表明,相比传统的非协作休眠机制和直接传输方法,CS-MAC协议可以有效减少冲突概率,降低数据传输时延,从而减少网络能耗。     

Ad Hoc网络中一种基于邻节点活跃度的自适应退避算法

基于无线AdHoc网络中信道共享的特性,通常采用具有退避机制的MAC接入协议。由于网络节点的各邻居节点在前一段时间的活跃状态在一定程度上反映了网络的繁忙状况,活跃的邻居节点越多,表示信道竞争越激烈,网络越繁忙,反之网络比较空闲。据此,提出了一种基于邻居节点活跃状态的时延退避算法,根据邻居节点活跃数量自适应地调整时延退避窗口,从而提高了网络吞吐率。     

高吞吐量低时延太赫兹超高速无线网络MAC接入协议

针对现有能够应用于太赫兹超高速无线网络的能量和频谱感知的媒介接入控制(energy and spectrum aware media access control, ES MAC)及IEEE802.15.3c协议存在的时隙申请量未及时更新、超帧结构不合理及分配时隙时未合并同一对节点之间的时隙请求等问题,提出了一种高吞吐量低时延MAC(high throughput low delay MAC,HLMAC)协议。通过设计一种新的超帧结构,使节点及时得到时隙分配信息,大大降低数据接入时延;通过更新时隙请求量和合并同一对节点的时隙请求,增加了数据发送量,提高了网络吞吐量。理论分析表明了HLMAC协议的有效性,仿真结果显示它比ES MAC协议增加了65.7%的网络吞吐量,同时降低了30%的接入时延。     

无线传感器节点的非同步休眠节能方法

为了更高效地使用节点能量,针对周期监控型无线传感器网络提出了一种负载自适应的节点非同步休眠方法.该方法无须在节点间进行时间同步,而是通过记录节点在多个采样周期内的时隙状态进行自适应休眠,这些状态包括数据收发、信道争用冲突和空闲侦听等.采用这种方法能能使节点在高负载时自动减少睡眠时间,在低负载时自动增加休眠时间,并能在保证网络服务质量的前提下提高节能效果.仿真实验表明,在同等条件下本文方法相比S-MAC和T-MAC降低能耗约81.7%和57.1%.     

冲突避免的水声网络拓扑发现协议

当水声网络的所有节点完成在目标区域的部署后,每个节点除了自己的节点ID已知外,对新网络的信息一无所知,而这些信息是网络顺利运行的必要前提。因此,一个能够完成网络中所有节点和链路发现的网络拓扑发现协议是非常必要和重要的。水声拓扑发现协议完成的效率,往往依赖于信道接入策略的选择,但它不能完全使用已有的水声多路访问控制(multiple access control, MAC)协议,因为在网络建立的初始阶段拓扑未知,已有传统水声MAC协议不能完成拓扑发现,所以需要根据这一阶段的特殊状态来设计拓扑发现协议。基于此问题,提出了一种高效的冲突避免的水声网络拓扑发现(简称为CFVE)协议,该协议利用网络中节点ID的唯一性,在其特定时隙接入信道,节点无冲突地发现控制分组的交换,最终实现网络中所有链路和节点的发现。仿真结果表明, CFVE协议可以以较低的发现时延和能耗完成全网拓扑的发现,是一种适合于多跳水声网络的拓扑发现协议。     

太赫兹无线局域网媒体访问控制协议的优化设计

针对太赫兹无线局域网络,为满足网络中对数据传输性能的要求,提出一种媒体访问控制(medium access control,MAC)层协议超帧结构,在新超帧结构的基础上,进一步提出3种优化机制,分别是自适应动态调整竞争接入时段的长度、合并申请量的免申请预分配时隙和删除冗余控制字段。通过采用OPNET仿真软件,对新提出的优化后的MAC层协议进行了仿真验证,并将仿真结果与现有的能够应用于太赫兹超高速无线网络的高吞吐量低时延MAC(high throughput low delay MAC,HLMAC)协议和IEEE 802.15.3c标准协议进行了比较。仿真结果表明,所提的MAC协议相较于HLMAC协议和IEEE 802.15.3c标准协议在网络吞吐量方面的性能得到了约3.45%和11.11%的优化提升,在平均接入时延方面的性能提升了约28%和50%,而在数据帧的传送成功率方面的性能也得到了约3.3%和10.6%的提升效果。     

机载战术网多信道S-ALOHA协议设计与分析

针对机载战术网(airborne tactical network, ATN)高动态、大尺度、节点稀疏分布、通信业务多样等特征,以及高可靠、低时延的信息传输需求,提出一种新的多信道时隙ALOHA(multi-channel slotted-ALOHA, MC-S-ALOHA) 协议。该协议采用一种基于活跃节点数量的退避机制,其竞争窗口的大小随网络中活跃节点数量的变化而自适应动态调整。针对提出的协议,通过对网络中忙碌信道数量和活跃节点数量建立二维马尔可夫链模型、对节点发送缓冲区建立一维马尔可夫链模型,理论推导了网络吞吐量、分组端到端时延和分组成功传输概率的数学表达式。仿真结果验证了理论推导的准确性,并表明该协议能够有效满足ATN的性能需求。     

MANET中支持QoS的自适应MAC协议退避机制

已有的支持Qos的MAC层协议虽然在一定程度上可以提供区分服务的功能,但多是以牺牲尽力而为业务的性能为代价的.提出了一种支持Qos的自适应MAC协议的退避机制,节点可以根据感知到的负载状况自适应调整退避算法,在保障实时业务Qos要求的同时尽可能地提高信道利用率.仿真结果表明,在不同网络负载的场景下,本文算法相对于IEEE 802.11e在QoS保障以及信道利用率方面都有较好的表现.     

带有动态反馈的间断连接无线网络自适应异步节能机制

针对间断连接无线网络节点能量受限特性,提出一种带有动态反馈的自适应异步节能机制,以解决节点在空闲侦听中能耗过大的问题;并在此基础上,设计了一种能够根据网络通信错失率和节点能耗动态反馈调整的占空比机制,以有效延长生命周期,提升网络的投递性能。数值结果表明,与同类自适应节能机制相比,所提机制能够在不损失网络投递性能的情况下,极大限度地延长网络和节点的生命周期。     

无线自组网的自适应同步技术研究

研究了无线自组网中动态拓扑下节点时间同步存在的问题,提出了一种自适应的时间同步算法。通过采用基于发送-接收模式的同步方法建立节点之间的时延关系表,运用局部加权回归对洪泛时间同步协议中的时间戳进行拟合,再对拟合曲线估计的时间和由节点的动态时延表得到的时间进行综合分析,完成节点时间同步。仿真结果表明,在动态无线自组网中,与传统的同步算法相比,所提算法使得同步过程所需传输的分组数量平均降低了30%左右,全网节点间的时钟同步精度平均提高了26%左右。     

能量平衡的异构传感网跨层密钥管理方案

传统的传感网密钥管理协议独立于网络其他层设计,这种层间的独立性造成传感器节点物理性能浪费,网络整体性能降低。从节点剩余能量出发,提出一个能量平衡的异构传感网跨层密钥管理方案。通过节点剩余能量、节点度数等参数,从能量平衡的角度出发确定下一跳节点的选择,再利用密钥交换建立两节点间的会话密钥,该方案将网络层节点路由关系与应用层节点密钥关系结合,实现了密钥管理的跨层设计。结果表明,该方案保证节点密钥连通性的同时,均衡网络节点间的能耗关系,有效延长了异构传感网的生命周期。     

基于智能天线的多跳空分复用蜂窝网容量分析

为了提高无线频谱效率,多跳蜂窝系统中多跳与蜂窝系统需要使用相同的频率资源。采用频率空分复用技术和智能天线技术降低节点间的干扰,通过设置不同的频率复用因子,并根据网络节点分布确定多跳节点的间距,为系统带来不同的容量增益。结果表明,空分复用和智能天线技术大大提高了多跳蜂窝系统的容量。     

无线传感器网络中的异步协作通信方案

为了改善多跳传感器网络的性能,提出了一种基于三种空间分集技术的异步协作传输模式.该模式是考虑非同步网络传输,多个传感器通过共享天线,形成虚拟多天线发送/多天线接收(MIMO)的协作通信,并利用空时编码、发射天线选择和信号空间分集三种空间分集技术,有效抵制传输信道的衰落,提高了系统的分集增益.通过蒙特卡罗仿真,结果表明,对比传统的单发单收传输模式和异步空时协作传输模式,该传输模式获得了更高的分集增益,提高了系统的性能,从而节省了网络的能量损耗.     

一种新的Ad Hoc分簇算法及其性能仿真

Ad Hoc网络是一种多跳的自组织网络,网络是由移动的节点组成。Ad Hoc网络的许多应用都依赖层次结构的支持,簇结构是Ad Hoc网络中应用最为广泛的层次结构,而这种层次结构的形成和维护依赖于某种分簇算法。提出了移动节点的平均连接度和能量状态的计算方法,并在此基础上提出了一种新的基于权值的分簇算法(NWBCA),通过对算法进行分析和仿真测试,证明了该算法的有效性。     

Exponentially adaptive synchronization of an uncertain delayed dynamical network

Over the past decades, complex networks have been prosperous greatly in various fields of sciences and engineering. Much attention has been given to investigate the synchronization of complex networks in recent years. However, few work has done for the networks with uncertain parameters and unknown topology. In this paper, to further reveal the dynamical mechanism in complex networks with time delays, an uncertain general complex dynamical network with delayed nodes is studied. By constructing a drive network and a suitable slave network, several novel criteria for the networks consisting of the identical nodes and different nodes have been obtained based on the adaptive feedback method. Particularly, the hypotheses and the proposed adaptive laws for network synchronization are simple and can be readily applied in practical applications. Finally, numerical simulations are provided to illustrate the effectiveness of the proposed synchronization criteria.     

机群多编队作战网络自同步

提出机群多编队协同作战复杂网络模型,基于复杂网络自同步原理,研究网络节点动力学和耦合强度给定不变情况下,网络拓扑结构对作战网络同步能力的影响。针对作战网络特点,以最大化网络同步能力和不同层级指控节点效能为优化目标,作战网络指控结构和作战环境对通信拓扑的限制为约束条件,建立作战网络自同步优化模型。采用遗传算法,通过调整作战节点之间的通信结构对上述模型求解。仿真实验表明,获得的优化网络在保持作战网络结构特点的同时,具备更小的网络特征值比和更快的一致性收敛速度。     

一种基于空间相关性的稠密无线传感器网络混和MAC协议

在消除传感器节点监测数据之间存在的空间冗余性的同时,尝试通过融合TDMA和CSMA两种模式来提高系统性能。提出的HS-Sift协议将感知区域划分为三个子区域,每个区域采取不同的信道接入方式。在HS-Sift协议下,感知区域边界的节点将主要处于休眠状态,靠近事件地的节点采用调度的方式发送数据以提高信道利用率,而中间部分的节点将采用竞争模式接入信道。模拟实验表明该协议能有效地降低能量耗费以及传输延时。     

一种无线局域网节能协议研究

提出了一种基于802.11DCF的分布式报文驱动节能协议802.11PS协议,通过使结点在既不能发送又无需接收时进入睡眠状态来节省其能量消耗。采用近似方法分析了协议在全互连网络中的节能性能,并通过仿真验证了近似分析的合理性。结果表明,在没有接入点的无线局域网环境中,当网络负荷较高时,802.11PS协议能够有效降低网络结点无线网卡总功耗(最多可节能70%以上),并且其时延和吞吐率性能仍与802.11DCF协议大体相当。协议无需全网同步,也可用于多跳ad hoc网络。     

基于混合模式的BA无标度网络同步研究

为了解决基于混合模式的BA无标度网络的同步问题,首先,定义了虚拟领导节点和实体领导节点,提出了混合模式领导节点的概念。然后,用有向图表示BA无标度网络的拓扑结构,并根据该拓扑结构建立网络系统的一阶数学模型,在此基础上设计了准周期的离散控制器对领导节点进行复位,通过对领导节点的控制来控制整个网络的同步过程。最后,采用11个节点组成的BA无标度网络进行数值仿真,验证了同步理论的正确性,并分析了网络的同步速度与实体领导节点度之间的关系。     

基于时变延迟混沌神经网络的H∞同步保密通信

针对一类含保密信息的时变延迟混沌神经网络,提出了同结构H_∞同步控制方案, 在实现同步后能有效恢复出隐藏的多路明文信号。利用线性矩阵不等式方法为同结构时变延迟混沌神经网络设计了H_∞同步控制器,在此基础上应用Lyapunov方法分析了同步误差的收敛性。当同步误差收敛时,可根据被动系统状态恢复出所传输的隐藏信号。仿真结果表明,该控制方案可以实现变时延混沌神经网络同步,并能恢复出多路明文信号。