Ad Hoc 网络动态时隙分配的混合 MAC 协议研究与仿真

针对 Ad Hoc 网络的节点具有移动性,信道具有多跳共享性的特点,提出动态时隙分配的混合媒体接入控制（media access control,MAC）协议,协议包括时隙分配和时隙竞争2个阶段。在时隙分配阶段,采用静态分配和动态调整相结合的方式,在为每个节点分配固有时隙的基础上,将不共享信道的节点时隙动态地分配给通信节点;在时隙竞争阶段,通过在子帧中设置不同优先级,在不参与通信节点的主时隙中,数据传输子帧被分成实时业务竞争阶段和非实时业务竞争阶段,竞争成功的节点在这个时隙传输数据,提高优先业务节点的接入概率。采用 NS2网络模拟软件进行仿真,结果表明,所提混合 MAC 协议提高了系统的分组投递率,降低了实时业务的平均时延,协议能够充分利用信道空间复用性,减少竞争,提高接入效率,适合 Ad Hoc 网络。     

能量有效的无线传感器网络数据收集协议

针对无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)中数据收集易丢失的特点,提出了一种能量有效的数据收集协议?该协议引入链路质量门限来构造骨干投递网,提高链路可靠性?在构造算法中分配的核结点和非核节点分别采用2种不同的时隙调度表来进行数据传输,该调度算法让暂时不参与数据传输的节点进入睡眠模式,降低节点能量消耗?协议采用管道投递(pipeline delivery)模式进行数据传输,避免传输过程中的互干扰?TOSSIM实验仿真表明,与CTP(collection tree protocol)协议相比,该协议在不计算睡眠调度算法获得的能量增益情况下,仍获得较好的传输开销和更高的能量利用率,减小了网络整体能耗?     

基于分簇的Ad Hoc网络媒体接入控制协议C-USAP

在未来大规模无线自组织网络中,不但要保证数据的高效传输,还要保证能够适应网络拓扑结构的快速变化.现有的M-USAP(改进的统一时隙分配协议)能够在一帧内完成全网控制信息的交互,每个节点拥有全网路由信息,在小规模网络中能够快速适应网络拓扑结构的变化.但是随着网络规模的增大,存在路由开销大、收敛慢、端到端时延大、节点吞吐量小、时隙复用率低和网络反应迟钝等问题.针对上述问题,提出一种适用于大规模无线自组织网络的媒体接入控制协议CUSAP(分簇式统一时隙分配协议).该协议基于分簇思想,簇内采用动态时分多址协议,簇间采用多频段分割技术,实现高效的簇内和簇间节点交互.仿真结果表明:该协议具有路由收敛快、业务收发平稳、端到端时延小、时隙复用率高和网络灵活等特点.     

一种用于工业无线传感器网络的动态调度方法

传输调度是提高无线网络通信性能的重要手段,针对工业无线传感器网络,文章提出一种基于距离矩阵的动态调度方法。根据网络的拓扑结构建立初始时隙分配计划以及距离矩阵,构建时隙分配表并确定节点的发送和接收时隙。该方法既考虑了网络拓扑结构的影响,又考虑了节点数据产生周期的影响。仿真结果表明,该方法能显著降低网络的平均发送时间,提高数据传输的保真度。     

基于协作的高可靠性水声传感器网络MAC协议

为了对抗衰落,提高传输的可靠性,从而提高网络吞吐量,提出了一种用于提高水下通信可靠性的协作多址接入层(MAC)协议.该协议利用物理层的信噪比信息,设计协作竞争机制、协作节点参与及调度机制.该机制既保证了网络在恶劣信道环境下的可靠通信,又能避免良好信道环境下的协作资源过度消耗.仿真实验分析了提高水下通信可靠性的协作MAC(URC-MAC)的实际性能随设计参数值的变化趋势,并与基于时隙的实地捕获多址接入协议(SFAMA)进行了比较.结果表明:URC-MAC能提高网络的吞吐量.     

混合MAC协议和流量分化QoS的WSN智能算法

针对无线传感器网络(WSNs)中负载很大的情况下网络能量效率较低的问题,提出了一种基于MAC协议混合流量分化QoS的WSN智能算法。为关键或时延敏感的数据包缩减了时延。首先,通过使用智能CSMA和TDMA加强方法充分利用信道;然后,同时使用广播调度和链路调度,根据网络负载动态地从广播调度切换至链路调度从而获得最佳效率;最后,利用分散处理方法完成调度,即节点在本地使用时钟算法找到时隙,并为之分配。仿真实验验证了所提算法的理论思路及高效率,结果表明,适当的变化发射功率方式降低了能量消耗,并行发射的使用进一步降低了时延。     

基于事件驱动型的WSN跨层MAC协议

传统的S-MAC(self-organizing medium access control)协议采用了协商一致的睡眠调度机制,在网络中形成虚拟簇的同时引入自适应侦听过程,但是由于增加了睡眠时间而限制了网络吞吐量,导致网络开销较大和端到端传输时延较长.为此,提出一种基于事件驱动型的跨层媒体接入控制协议(event driven cross layer-media access control,EDC-MAC).采用跨层优化的方法,同时考虑网络层和MAC层,并且依据网络数据传输的特点将网络分为非事件状态和事件激活状态.有效地节约了能量,并减少了事件汇报时延.此外,当节点被激活处于事件激活状态时,采用分簇的方法将事件区域内的节点动态分簇,有效地减少了传输数据的能量开销.通过理论分析和仿真验证了EDC-MAC协议在相同数量感知节点情况下相对S-MAC协议能够平均减少时延35％左右,提高网络剩余能量10％左右.     

混合MAC协议和流量分化服务质量的无线传感器网络智能算法

针对无线传感器网络(WSNs)中负载很大的情况下网络能量效率较低的问题,提出了一种基于MAC协议混合流量分化QoS的WSN智能算法。为关键或时延敏感的数据包缩减了时延,首先,通过使用智能CSMA和TDMA加强方法充分利用信道;然后,同时使用广播调度和链路调度,根据网络负载动态地从广播调度切换至链路调度从而获得最佳效率;最后,利用分散处理方法完成调度,即节点在本地使用时钟算法找到时隙,并为之分配。仿真实验验证了所提算法的理论思路及高效率,结果表明,适当的变化发射功率方式降低了能量消耗,并行发射的使用进一步降低了时延。     

WSN内一种基于TDMA的时隙优化重组算法

无线传感器网络内节点的时隙分配是影响整个网络能耗、时延的重要因素.STDMA的时隙分配算法能避免数据碰撞,在一定程度上降低了能量损耗,但由于每个节点分配的时隙固定、离散,造成节点频繁启动,损耗了大量能量,为此,在STDMA的基础之上提出了OTT-TDMA算法,在MAC层重新调度时隙,减少节点启动次数,同时尽量将节点发送时隙调度到接收时隙之后.实验仿真表明,改进算法在能耗和时效性方面比STDMA有一定提高.     

基于能量感知的传感网能量中性分簇路由协议

针对能量获取异构的无线传感器网络节点能量利用效率过低和网络无法保证持久运行问题,提出一种基于能量感知的能量中性分簇路由协议,该协议针对太阳能环境下节点获取能量异构的场景,将改进的天气条件移动加权平均算法引入能量收集预测过程,根据获取能量预测构建能量中性约束,在此约束下构建动态簇头集群机制和自适应时隙分配策略,保证了整个网络在能量获取下的持久运行,通过凸优化得到最优的网络分簇数量,最大化了网络数据吞吐量。通过模糊逻辑选择簇头节点,综合节点剩余能量,获取能量预测和节点相对位置等多种因素,提高了簇头选举的合理性。通过仿真分析,该协议能够保持能量获取下网络持久运行,在网络吞吐量和降低簇失败次数方面的性能具有明显优势。     

自适应延迟感知的光无线混合宽带接入网节能机制

利用数据的延迟容忍特性,提出了一种自适应延迟感知光无线混合网络节能机制.为了充分利用数据的延迟容忍度,网关动态地感知数据的到达率,采用排队模型来分析网关能耗和数据延迟,从而自适应地选择休眠周期;同时,采用多网关均衡负载机制来减小网关休眠带来的路径重建延迟和拥塞,从而减小因休眠而增加的延迟.结果表明,所提出的机制可降低网关总能耗36%,并有效提高网关利用率,降低网络中数据的路径延迟.     

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.     

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.     

云计算下深空通信网络的能耗感知调度方法研究

云计算下深空通信网络中,通常同时要求低能耗和低反应时间,当前调度方法一般无法同时满足上述两种条件,导致调度性能不佳。为此,提出一种新的云计算下深空通信网络的能耗感知调度方法,将云计算系统抽象地表示成一个四元组,给出云计算平台拓扑图,介绍了云计算系统的能耗感知模型。将能耗感知理论引入min-min任务调度方法,依据深空通信网络对任务截止时间要求的满足程度,优先选择任务队列中的最短任务,将其分配至能耗最小的服务器上执行,求出该任务在各服务器上的执行能耗,通过完成时间是否满足截止时间要求判断是否结束调度。给出基于能耗感知的最早完成时间任务调度方法的详细实现过程。实验结果表明,所提方法能耗低,时间跨度优。     

Design and Optimization of VLC Enabled Data Center Network

Visible-Light Communication(VLC) has the potential to provide dense and fast connectivity at low cost. In this paper we propose SFNet, a novel VLC-enabled hybrid data center network that extends the design of wireless Data Center Networks(DCNs) into three further dimensions:(1) fully wireless at the inter-rack level;(2) no need for a centralized control mechanism on wireless links; and(3) no need for any infrastructure-level alterations to data centers. Previous proposals typically cannot realize these three rationales simultaneously. To achieve this vision,the proposed SFNet augments fat-tree by organizing all racks into a wireless small-world network via VLC links. The use of VLC links eliminates hierarchical switches and cables in the wireless network, and thus reduces hardware investment and maintenance costs. To fully exploit the benefits of the topology of SFNet, we further propose its topology design and optimization method, routing scheme, and online flow scheduling algorithm. Comprehensive experiments indicate that SFNet exhibits good topological properties and network performance.     

APON系统中一种具有多优先级业务的动态带宽分配算法

基于 Ａ Ｔ Ｍ 的无源光网络（ Ａ Ｐ Ｏ Ｎ） 上行信道的传输是采用时分多址接入（ Ｔ Ｄ Ｍ Ａ） 方式来共享光纤的,根据光线路终端（ Ｏ Ｌ Ｔ） 的指示,各光网络单元（ Ｏ Ｎ Ｕ） 发出的信号占据不同的时隙。为了有效利用带宽,给出了一种具有多优先级业务的动态带宽分配算法———最少业务量损失算法,它通过分级允许控制为各优先级业务分配相应的带宽。当有一新的连接要求时,它通过计算损失业务目标函数 Ｑ 来调整带宽分配。     

基于时分系统的无线自组织网络同步算法

在基于时分系统的无线自组织网络和蜂窝通信网络的融合研究中,全网时间同步算法是其中的难点问题。该文提出了一种基于时分信道结构的自组织网络全网时间同步算法,利用系统的部分特定时隙收集自组织网络的拓扑结构信息,选取部分节点构建网络的"近似最小连通域",通过连通域中的节点广播系统同步信息,以完成全网的时间同步。通过理论分析和数据仿真,该算法的系统同步时隙开销为16.7%;在典型网络条件下,在一次全网同步中的节点同步成功概率不低于95%;较其他算法具有低复杂度、高可靠性、高同步效率。     

自适应QoS感知的以太网无源光网络节能机制

以太网无源光网络中光网络单元的利用率低,光网络单元休眠能有效提高其能量效率,但用户的服务质量会下降.利用用户具有不同的服务质量,提出一种服务质量感知的节能机制.高优先级数据的光网络单元在确认时隙之外休眠,低优先级数据的光网络单元根据数据到达率自适应地选择休眠参数,从而充分利用不同服务质量具有不同的延迟容忍度.结果表明,所提出的机制能有效减少网络中数据的延迟,从而使网络中用户在满足服务质量要求下能量效率达到最优.     

无线传感器网络动态调度分簇算法

提出了一种基于K均值的无线传感器网络动态调度分簇算法(DSCA),不但考虑了能量感知这一重要问题,还针对无线传感网络的稳定性和可靠性,提出了节点的同步失效概念,通过采用K均值得到更加平衡的分簇,使得能量消耗更加平衡.该算法发展了一种基于信号接收强度指标(RSSI)而无需知道节点坐标的簇质心求解方法,提出了基于局部信息集中的动态多簇头选举机制和动态时分复用(TDMA)通信轮数分配机制,这些机制使无线传感网络的能量消耗达到了高度均衡,保证了节点的同步失效,提高了传感网络的稳定性和可靠性.仿真结果表明,算法可以减少约70%的簇重构次数.