基于无线局域网支持智能天线的优化MAC协议

提出优化的媒体接入控制协议OD-DCF,可以在一个无线局域网内同时支持智能自适应阵列天线和全向天线。在发送数据帧前,OD-DCF利用全向RTS/CTS握手机制预约信道,引导发送站点和接收站点发送训练序列。智能天线根据训练序列计算出对应的权矢量,定向收发数据帧。为了解决智能天线与全向天线的兼容问题,OD-DCF支持基于天线种类的分级机制:通过调节竞争参数,智能天线可优先接入网络;在形成定向波束后,相邻站点复用信道。仿真结果表明,OD-DCF协议能够有效支持信道的空分复用,显著提高网络吞吐量,降低时延和时延抖动。     

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。     

一种新的支持智能天线应用的多址协议及其性能分析

主要研究将智能天线应用于Internet无线接入网络的中心接入点 (CAP) ,提出了基于轮询的自适应波束形成多址接入协议 (PB ABFMA)。该协议中 ,CAP接收或发送数据分组前 ,由CAP引导用户节点发送训练序列 ,CAP的智能天线据此计算出与用户节点对应的权矢量。CAP以轮询及动态TDMA方式为各节点安排发送时隙 ,采用微时隙为处于空闲状态的节点保持连接以降低时延。提出一种简单有效的竞争接入算法 ,保证新用户能够快速接入信道 ,该协议可工作于异步网络中。针对Internet中主要的“请求 -回应”(request reply)式业务 ,推导了信道利用率的计算公式。结果表明 ,PB ABFMA协议能有效支持智能天线应用并具有较高的信道利用率与良好的时延性能     

NS2中异构网络的QoS监测模块的扩展

异构网络中的QoS监测功能对进行端到端QoS控制、接纳控制以及垂直切换判决等有着重要影响,但是作为广泛应用的网络模拟器,NS2对QoS监测功能方面的支持几乎是空白,需要进行深入研究与扩展。在分析QoS监测功能的基础上,提出了一种QoS监测模型,着重设计与实现了在NS2中进行QoS监测的功能模块,并把监测模块嵌入NS2原有节点内部结构中从而扩展了NS2中的QoS监测功能,为异构网络QoS方面的研究提供了仿真基础。仿真结果表明该扩展模块能在所部署的节点上和网络中方便准确地进行QoS监测。     

网络模拟器NS2中仿真功能的问题分析及改进

网络仿真技术为解决大规模网络规划、应用和协议设计面临的挑战提供了新的途径.作为广泛应用的网络模拟器,NS2为建立可扩展的网络仿真环境奠定了重要基础.在描述NS2仿真功能实现的基础上,重点分析了NS2仿真功能存在的不足.针对发现的问题,提出并实现了NS2仿真功能扩展,最后验证了仿真功能扩展的正确性.     

网络仿真器NS2无线模型的网络编码扩展

面向单播通信的无线网络编码机制COPE已经引起了越来越多研究者的关注。针对现有网络仿真平台不支持编码模式以及研究COPE机制所基于的试验平台环境难以广泛应用的问题,在网络仿真器NS2的无线模型中引入网络编码层并更改数据包传输流程,提出NS2的网络编码扩展的无线模型以支持对COPE机制的应用、改进以及新的无线单播网络编码机制的仿真研究。在该扩展模型上对COPE机制在ad-hoc网络中的性能进行仿真研究,仿真结果验证了该模型的可行性。     

基于节点分级的NNSs跨层MAC协议设计

针对组网导航系统(networked navigation systems, NNSs)中节点高速移动、能量受限及通信时滞的问题, 融合了基于移动汇聚节点的交叉路由树构建及链式分簇相结合的路由协议(cross routing tree construction based on mobile sink and chain clustering, CRTCC), 设计了一种基于节点分级的跨层媒介访问控制协议(medium access control protocol based on graded nodes, GN-MAC)。GN-MAC采取了基于竞争的媒介访问方式, 结合CRTCC协议特点定义GN-MAC包格式并完成具有多级别节点的自适应虚拟分簇, 同时设计了改进型节点移动性检测算法, 作出了最优簇间切换决策, 提出了基于优先级的竞争机制以及多信道通信机制。最后通过算例仿真, 验证了GN-MAC在节点高速移动和多移动节点情况下, 时滞和能耗得到了有效的控制。     

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。     

基于CDMA方式的跨层AODV协议性能评估

在多跳Ad hoc网络中,CDMA方式便于向路由等上层提供物理链路信息,所以以链路质量作为参考量度,将其引入到路由建立、路由维护、本地管理等重要环节中,可以跨层设计新型AODV路由协议。分析和仿真表明,改进后的AODV协议提供了更合理的路由机制、节约了网络节点能量。     

QoS保证的传感器网络拓扑控制算法的设计

传感器网络技术的发展对网络服务质量提出了要求,如何在满足一定的服务质量要求前提下实现能量的优化是传感器网络设计必须面对的问题。现有的相关研究主要集中在如何从路由层和链路层来保证一定的QoS指标,本工作将传感器网络中的QoS支持延伸到拓扑管理层,提出了一种支持一定QoS要求的高效的拓扑控制算法,该算法构造一种具有梯度分布特征的节点拓扑结构以平衡网络数据流在sink节点处的聚集。NS2仿真证明了该结构对QoS支持的可行性。仿真表明,该算法以较少的冗余节点增加可将延时和丢包率分别降低50%和40%,证明了该机制在高速率数据场景下的高效性。还通过NS仿真分析了算法实现中关键参数的选取原则。     

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。     

一种Ad Hoc网络信道接入退避算法及仿真分析

移动自组网络的应用环境以及其在商业上的潜在应用要求它支持QoS，高效合理的MAC协议对于保障Ad Hoc网络QoS具有重要的意义。在分析现有典型MAC协议及退避算法的基础上，提出了一种支特动态服务区分兼顾公平性的退避算法——服务区分动态退避（SDDB）算法。分析和仿真结果证明，与IEEE802．11等协议采用的退避算法相比，该算法在信道公平性和提供服务区分方面有较好的改善，并且在信道的吞吐量和提供服务区分、改善信道接入公平性之间能达到较好的折衷。     

Joint channel assignment and cross-layer routing protocol for multi-radio multi-channel Ad Hoc networks

To study multi-radio multi-channel (MR-MC) Ad Hoc networks based on 802.11, an efficient cross-layer routing protocol with the function of joint channel assignment, called joint channel assignment and cross-layer routing (JCACR), is presented. Firstly, this paper introduces a new concept called channel utilization percentage (CUP), which is for measuring the contention level of different channels in a node’s neighborhood, and deduces its optimal value for determining whether a channel is overloaded or not. Then, a metric parameter named channel selection metric (CSM) is designed, which actually reflects not only the channel status but also corresponding node’s capacity to seize it. JCACR evaluates channel assignment by CSM, performs a local optimization by assigning each node a channel with the smaller CSM value, and changes the working channel dynamically when the channel is overloaded. Therefore, the network load balancing can be achieved. In addition, simulation shows that, when compared with the protocol of weighted cumulative expected transfer time (WCETT), the new protocol can improve the network throughput and reduce the end-to-end average delay with fewer overheads.     

Ad hoc distributed mutual exclusion algorithm based on token-asking

The solution of distributed mutual exclusion is difficult in Ad hoc networks owing to dynamic topologies and mobility. Based on the analysis of the properties of Ad hoc networks and the disadvantages of the traditional algorithms, an improved Ad hoc system model was given and a novel algorithm was presented as AHDME (Ad Hoc Distributed Mutual Exclusion); it was based on the token-asking algorithms. It utilized broadcast to search for the token and to decrease the message complexity of multi-hop Ad hoc networks. Lamport's timestamp was improved to ensure the time sequence and to prevent nodes from starvation. When compared to traditional algorithms, AHDME does not require the fixed size of request queues and the global system information, which adapts itself to the frequent arrival/departures and the limited computing capability of nodes in Ad hoc networks. Performance analysis and simulation results show that the AHDME algorithm has low message complexity, small space complexity, and short response delay.     

非饱和态802.15.4网络吞吐量建模分析

IEEE802.15.4是目前无线传感器网络中的主要协议,实际应用中由于无线传感器网络的工作特点,这类802.15.4网络多工作于非饱和态,而现有的对其建模研究通常假设网络处于饱和态。在分析时隙CSMA/CA的IEEE802.15.4MAC协议基础上,使用M/C/1/K排队系统理论,建立了新的Markov链模型。并在此基础上,推导出网络的吞吐量表达式。仿真结果表明,该模型能准确反映网络吞吐量的变化。     

一种Ad Hoc网络组移动模型

战术互联网是Ad Hoc网络的主要应用，在该网络环境下，节点由于作战使命及建制的约束，移动节点常呈现出“组移动”的特征且组内节点通常分布在相对狭长的地带。针对战术互联网中移动节点的移动特征，提出了一种符合战术互联网环境的组移动模型：狭长的组移动模型（CGM：Confined Group Mobility），并从网络拓扑结构和对路由协议性能的影响两个方面与目前广泛采用的参考点组移动模型（RPGM：Refefence Point Group Mobility）进行了比较。仿真表明，不同的组移动模型对Ad Hoc网络的性能仿真将产生较大的影响。     

基于Ad Hoc网络的卫星通信系统建模与仿真

将Ad Hoc网络理论与卫星通信系统相结合，提出了基于Ad Hoc网络的卫星通信系统模型。并根据此模型，利用OPNET软件构建了系统仿真框架并进行仿真．同时对时延和吞吐率进行了分析，从而得出基于Ad Hoc网络的卫星通信系统所具有的利弊。     

想定环境中无人机AdHoc网络仿真研究和实现

根据无人机和Ad Hoc网络的特点,基于Visual C#.Net开发工具,设计和实现了无人机通信仿真系统UCSS。UCSS以无人机为通信节点,以Ad Hoc网络为组网形式模拟动态空基信息传输网络。提出了节点平均连接度和消息成功接收率的网络评价指标,以FSR协议为例分别做了与GloMoSim的对比实验和想定环境中的仿真实验。实验结果表明UCSS的有效性和优越性,战场环境对路由协议的效率有较大影响,这些数据为无人机通信技术提供了重要的参考。     

一种跨层服务发现协议的设计与仿真分析

一般认为，服务发现协议用于解决设备间的相互发现及网络服务的自动获取。对于网络可靠性差，节点移动性大的Ad Hoc网络而言，服务的自动发现至关重要，但由此带来的通讯开销和请求时延也相当显著。为此，提出了一种基于混合区域路由协议ZRP的跨层服务发现协议-CZRP。该协议通过将服务发现机制与网络层ZRP路由机制相结合，利用ZRP的混合路由及BRP广播机制，添加服务加入、查询、选择、删除等机制，可在开销较低的条件下完成服务的自动发现。仿真结果表明，在移动Ad Hoc网络环境下，CZRP可较大地降低网络通讯开销和服务请求延迟。     

多无人机自主编队协同制导技术的概念、设计和仿真

现代防空技术的迅速发展使得制导武器的突防效果大大下降,多飞行器自主编队协同制导技术成为提高未来制导武器作战效能的关键技术之一.定义了高动态自主编队协同制导技术的概念体系;提供编队队形生成、队形保持和控制、协同导航与航路规划、目标协同捕捉与动态分配、协同末制导等关键技术的框架结构和设计方法:并设计了适用于自主编队协同制导技术的无线自组织网络结构和组网协议,实现高动态环境下信息的互联、互通和互操作,且节点具备自主管理能力和容错能力;通过所构建的多UAV自主编队协同制导验证演示系统验证表明,系统的框架结构和设计方法有效,系统性能满足技术指标要求.