DCA协议的饱和吞吐量分析与最优带宽分配

动态信道分配(dynamic channel assignment,DCA)协议是一种经典的基于公用控制信道的多接口多信道无线网介质访问控制(medium access control,MAC)协议。为更全面地评估DCA协议的饱和吞吐量性能,首先通过分析DCA协议在控制信道和数据信道上的传输特性,建立了DCA协议饱和吞吐量的理论模型;然后,基于ns2网络仿真平台进行仿真实验,验证了模型的准确性以及对饱和转移临界条件的预测能力;基于该理论模型,进一步设计了信道最优带宽分配策略。理论计算以及仿真实验均表明:该信道分配策略能够有效地提高信道利用效率,改善网络吞吐量性能。     

基于多信道接入协议的改进研究

为了解决隐藏终端和暴露终端的问题,在多信道接入协议(MCMP,Multi-Channel MAC Protocol)基础上,提出了改进的多信道接入协议(IMCMP,Improved MCMP),并在NS2(Network Simulator2)下,对单信道及多信道MAJC协议进行了仿真实验.仿真结果表明:多信道MAC协...     

MIMO-OFDM双向多中继选择的网络资源优化

为加强多输入多输出-正交频分复用(multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing,MIMO-OFDM)双向中继系统的频域和空间复用增益,研究放大转发(amplify-forward,AF)协议下的中继系统模式,提出一种双向信道的预编码矩阵,能够将复杂的双向MIMO-OFDM信道划分为多个独立的物理层网络编码(physical network coding,PNC)子信道.在此基础上,将系统扩展至多中继,并提出在已有的频域子载波和空间子信道的最佳配对方案下,以最大化用户接收信号信噪比为准则,为每组配对方案分配合适的中继来改善中继网络的性能.通过联合优化的中继选择策略,单节点功率约束条件以及拉格朗日对偶方法,获取优化的系统资源分配方案.仿真结果证明,所提算法较一般功率分配方法带来的性能增益随着中继的增加,增益幅度随之增加.     

一种无线传感器网络动态多信道MAC协议

为了解决无线传感器网络内部节点干扰和外部Wi Fi网络干扰引起的服务质量下降问题,提出了一种动态多信道MAC协议DM-MAC.首先,通过3次握手机制和分布式计算方法为网络内节点分配初始信道.其次,构造拉丁跳频矩阵,节点根据初始信道号在矩阵中选取对应的跳频序列.在此基础上,利用状态转移图调整每个信道在跳频序列中的位置.当可用信道数量发生变化时,根据信道状态转移图生成新的拉丁跳频序列.最后,利用网络仿真软件NS2对DM-MAC通信性能进行分析.实验结果表明,与Mu CHMAC协议相比,DM-MAC能够有效地降低突发流量传输时内部节点间的干扰,以及外部Wi Fi干扰源对无线传感器网络性能的影响.同时,该协议改善了平均端到端延时和数据延时上限性能指标,提升了网络服务质量.     

环境监测传感器网络构建与性能分析

为实现大气测量,构建一个无线传感器网络,给出了WSN节点的硬件结构配置.根据应用需求特点,采用S-MAC作为传感器网络的接入协议,重点对该协议的理论性能进行了分析,定量计算网络的延时、信道利用率和占空比等主要参数,最后采用仿真软件NS2对一跳网络和多跳网络分别进行仿真测试,仿真结果与理论分析结果一致.     

认知无线传感器网络中基于网络特性的单天线媒体接入控制协议

提出了一种基于网络特性的单天线媒体接入控制(STNC-MAC)协议用于认知无线传感器网络.该协议能使作为次用户的无线传感器节点有效地对主用户使用信道进行机会接入.STNC-MAC充分考虑了主用户和次用户的网络特性,通过定义数据传输单元和最大信道占用时间,设计出适用于STNC-MAC的数据传输方案和可用信道列表管理机制,克服多信道隐藏终端问题和“盲”状态问题;同时,在不对主用户造成严重干扰的情况下,实现了不同主用户信道利用率的数据信道支持不同长度数据包传输的功能.NS2仿真结果表明,STNC-MAC在吞吐量和平均时延方面比STDCA MAC和原始的IEEE 802.11 MAC更好地提高了网络性能.     

基于IEEE802.11b的无线Mesh网中信道分配策略的分析及仿真

研究无线Mesh网在繁忙区域增加接入点(AP)时,各种信道分配策略对网络性能的影响.首先研究了在多个AP和多个用户的热点环境中的容量平衡机制,然后分析了在物理层使用IEEE 802.11b标准提供的多重叠信道时对每个AP的影响,最后通过实测试验和NS2仿真,研究了信道条件、节点密度、信道接纳策略以及MAC协议对吞吐率和公平性的影响.结果证明,在网络中同一区域存在多个AP时,由于有限的频谱和无线介质特性,增加新的AP并不与系统容量成正比,反而会因为竞争和干扰降低这个区域的吞吐量.3种分配策略都存在一定的局限性,因此需要进一步考虑其它有效措施来提高系统容量.     

基于包的细粒度信道接入机制改进

为了解决大规模Ad Hoc战术通信网络由于拓扑结构变化剧烈、节点移动速度迅速带来的包与包之间的冲突碰撞问题,对基于优先级概率统计的媒体访问控制协议(Statistic Priority based Multi Access, SPMA)的退避机制进行深入研究,提出一种结合MAC层的细粒度信道接入机制,该机制在信道负载统计以及接入机制这两方面提出了改进,该协议改变了传统的在物理层上统计信道负载的方式,并将控制信道负载的单位细粒度化.借助OMNeT++仿真软件对该模型进行系统仿真.仿真结果表明,改进后的信道接入机制能够使得整个网络的退避过程能够保持更高的信道利用率,有助于提升整个网络的吞吐量.     

一种新型的高吞吐量路由量度

在期望吞吐量路由量度的基础上,研究路径负载状况和链路干扰范围对路径性能的影响,将介质访问控制子层(Media access control,MAC)接口平均等待队列长度和MAC层向物理层递交数据的速率作为节点负载加入到路由量度中, 提出一种用于无线Mesh网络(Wireless mesh network)的新型路由量度,并将该量度应用于动态源路由协议DSR(Dynamic source routing protocol)协议中;通过仿真实验研究该路由量度中权值系数β的取值对网络性能的影响,并在仿真网络性能β最优时,分析比较期望吞吐量度和新型路由量度在网络吞吐量和数据包端到端延迟方面的性能.仿真结果表明:在数据流量较大、网络负载较大的多射频多信道无线Mesh网络中,新型的路由量度能够提供比期望吞吐量路由量度更准确的链路及路径性能的估计,使得基于该路由量度的路由协议能够选择数据位总传输延迟最小和总节点负载最小的路径,能够避开网络中的繁忙路径和拥塞节点,从而有效地提高网络吞吐量,降低数据包端到端延迟,实现网络的负载平衡.     

多信道多接口智能路由协议研究

多信道多接口可以降低信道共用的干扰并且提高多跳无线Ad Hoc网络的吞吐量。提出一种信道分配与路由选择相结合的多信道多接口智能路由协议DMMR,DMMR综合考虑了链路生存时间、跳数以及节点距离。用LP标准,使路由选择标准在链路生存时间和最短路径之间取得均衡,这样选择的信道在移动环境中更加具有可靠性;用基于距离的信道选择算法选择信道,该信道选择算法首先估算节点间距离,根据估算到的距离选择合适的信道进行数据传输,从而提高信道的空间复用。和已经存在的路由协议相比,仿真结果表明在移动多跳Ad Hoc网络中该协议能够降低平均端到端延迟并且提高网络的吞吐量和包到达率。     

一种基于IPv6的快速域间切换技术

针对现有的无线因特网切换方案(如Mobile IP)的若干局限性，提出一种称作“双路径切换”的基于IPv6的快速切换方案．该方案在Mobile IP基础上对域间切换进行改进，通过结合资源预留协议(Reservation Protocol-RSVP)快速恢复会话层数据流的通信连接，减少切换中断时延、降低丢包率和资源占用，使得在基于IP的无线网络中能够在保证实时业务服务质量(QoS)保证的同时支持大范围的移动性，且和Mobile IP方案相比，只要求增加路由器端提供对IPv6的支持，无需做其他改动。仿真结果表明，在中断时间和带宽利用率方面均有显著改善。     

移动自组网中基于分簇的通用一致性协议

提出解决移动自组网一致性问题的基于分簇的通用一致性协议(VCBC)。VCBC协议分为检测与分簇层和一致性实施层。检测与分簇层在对移动自组网分簇的同时,与附加的不可靠故障检测器一起向一致性实施层提供网络的当前状态。同时,分簇可以合并消息,减少网络中的消息数量,节省网络资源;一致性实施层利用检测与分簇层提供的层次化网络,采用一种通用的模型来解决移动自组网中一致性问题。通过NS2软件进行仿真实验,实验结果表明:VCBC协议在平均轮数(NR)、平均跳数(NH)和执行时间(ET)等3个方面均优于其他协议。     

基于弃尾队列的SCTP稳态吞吐量建模与分析

流控制传输协议(SCTP)是一个基于IP网络用于传输信令的新传输协议.由于其具有很多新的特性尤其对多宿的支持,使得其正在成为一种通用传输协议.本文对基于弃尾队列情况下的流控制传输协议的数据传输进行建模,得到一个稳态吞吐量关于丢包率的函数关系,并对结果进行仿真验证和分析.实验结果显示,该模型能够很好的估计流控制传输协议在弃尾引发丢包情况下的稳态吞吐量.     

面向智能家居和改进UDP协议的低能耗物联网网关设计

为了实现智能家居安防系统的监测需求,并解决以往监控系统中网关存在的丢包率高、可靠性低和能耗高的问题,设计了一种基于改进UDP协议的物联网网关。首先,设计了以S3C2410为微控制器、DM9000为以太网芯片、EC189为3G模块和XBEE ZNET为无线通信模块的网关节点,然后,定义了MAC层的改进的T-MAC通信协议和对应的数据帧格式,在网络层设计了一种基于改进LEACH协议的低功耗分簇路由协议,在数据传输层定义了基于改进UDP的协议以实现数据的可靠传输,并定义了网关的软件流程。实验结果证明设计的网关能实现协议之间的转换,具有数据丢包率低、可靠性高和能耗低的优点,能辅助系统实现室内数据的实时采集和监控,并在数据异常时进行报警提示。     

异构蜂窝网络 RRC 协议仿真平台设计与实现

异构蜂窝网络（hetergeneous network,HetNets）复杂的网络结构需要高效的无线资源控制（radio resource con-trol,RRC）算法进行无线资源管理,基于3GPP标准设计并实现一种RRC协议仿真平台,用于评估RRC相关性能指标。仿真平台采用C＋＋语言实现,采用离散事件驱动的动态仿真机制。通过建立平台底层支撑环境,包括信道传播模型、物理层模型和媒体接入控制（media access control,MAC）层分组调度器,根据3GPP的控制面协议进行了详细的RRC协议栈建模,实现了RRC测量配置与触发上报、RRC连接控制与状态转移,以及异频组网中所需的RRC功能等。对仿真平台进行了校准测试,测试结果说明了平台RRC协议栈功能的正确性。     

无线传感器网络LEACH路由协议的研究

对于无线传感器网络(WSN)来说,网络层协议负责路由发现和维护,是无线传感器网络的重要因素,网络层路由协议的好坏直接影响到整个网络的性能.LEACH路由协议在众多无线传感器网络协议中有一定优势,对LEACH低功耗自适应分簇路由协议进行研究,通过计算仿真,确定LEACH协议中最优簇数,达到优化网络性能的目的.     

Ad Hoc网络信道接入退避算法研究

Ad Hoc网络的应用环境以及其在商业上的潜在应用,使得它必须提供一定的服务质量（QoS）保证,但由于无线网络固有的特点,使得Ad Hoc网络中支持QoS面临许多新的挑战,发展合适的介质访问控制协议（MAC）是无线Ad Hoc网络得到广泛应用的一个关键,而其中退避算法又是MAC协议考虑的重点。对近年来国内外应用于Ad Hoc网络中的退避算法取得的研究成果作了概括和比较分析,提出了退避算法的评价指标和仿真实现方法,探讨了亟待解决的问题和未来研究的方向。     

基于RSSI的分层定向扩散路由协议

针对传统的定向扩散路由协议网络中节点耗能大、网络中兴趣消息冗余严重及时延大等不足。本文提出了一种基于RSSI的分层定向扩散路由协议。该协议在兴趣扩散的过程中,将网络中的节点进行分层,实现兴趣消息在层与层间传输,大大减少了兴趣重复传播。与此同时,记录每个节点各传播路径上的RSSI值,这样在找到匹配的数据源节点的同时,就能确定一条最优路径来进行数据的传输。仿真实验结果表明,与传统的定向扩散路由协议相比,该协议减少了参与兴趣扩散的节点数量、降低了节点的平均能耗同时减少了时延,使网络性能得到显著的改善。     

Ad hoc网络MAC层协议模拟研究

当前Ad hoc网络的研究大多基于模拟环境,对于MAC协议的模拟,大型模拟软件存在使用困难、不够精确等不足之处.为了进行MAC协议的相关研究,设计了一个小型的Ad hoc网络MAC协议模拟器;它对物理信道进行模拟,以数据字节作为最小的模拟单位,比较适合MAC协议的研究;同时可以使网络运行可视化,便于MAC协议的早期开发与调试.本模拟器采用面向对象方法和多线程协议栈模型,具有很好的扩展性;采用收发器类解决了模拟中遇到的同步问题.设计了一种新的比较适合MAC协议模拟的流量模型.给出了模拟器的设计思路和相关的测试.     

移动自组织网络中一种能量有效的跨层协议

提出了一种移动自组织网络中能量有效的跨层协议,将网络层的能量感知路由协议与MAC层的功率控制协议相结合,以提高节点的能量利用效率.在路由协议中根据节点剩余能量决定节点接入路由的延迟时间,从而使剩余能量较多的节点能够更快地接入路由,以使网络中的能量消耗更公平.在MAC层中实现功率控制,减少节点的实际能量消耗.仿真结果表明,在移动自组织网络中,该能量有效的跨层协议不但能延长网络的生存时间,减少端到端延迟,而且可以提高网络吞吐率.