编队协同中的Ad Hoc网络MAC协议

大量研究分析表明,退避机制和竞争窗口的优化设计能够改善IEEE 802.11 DCF MAC协议的性能.结合无人机编队和卫星编队自组织分布协同应用场景,给出了基于IEEE 802.11 DCF MAC协议的优化改进机制:DCF/CCW.该机制改变IEEE 802.11 DCF MAC协议中根据MAC帧的多次碰撞以确定竞争窗口值的方法,通过监控信道获得系统中竞争节点数目,使用最优常数竞争窗口,从而减少碰撞机率,获得网络性能的提高.该机制具有一定的拓扑适应性,当网络结构发生变化时,监控信道获得的系统竞争节点数随之变化,从而可动态调整最优常数竞争窗口.对该机制下的系统吞吐量和接入时延的分析结果显示:网络规模一定时,系统吞吐量受竞争窗口大小的影响较大,而系统平均接入时延的影响较小.该机制对提高和完善编队协同网络的通信性能具有一定的意义.     

基于流量自适应的S-MAC协议的优化

S-MAC（sensor-MAC）是经典的基于竞争的无线传感器网络MAC层协议.协议采用固定占空比的侦听、休眠机制,节点拥有相同的竞争窗口值,很符合无线传感器网络对MAC层协议节能、简单的要求;然而,固定的占空比和竞争窗口使S-MAC无法适应网络流量的变化.文中引入队列信息,依此判定网络流量的大小,对S-MAC协议进行优化.当流量大时,通过修改休眠时间来调整占空比.同时引入竞争窗口调节算法,以减小流量大时发生碰撞的概率,提高效率.通过NS2仿真证明在网络流量大时,优化的协议在性能上得到了提升.     

一种保障时延能量高效的无线传感器网络路由协议

针对无线传感器网络的低能耗要求以及不同的应用需求,提出一种保障时延、能量高效的路由协议(DGEER).节点沿着最短路径发送时延敏感数据到目的节点,从而使其时延尽可能小;非时延敏感数据根据邻居节点的剩余能量、数据队列占空比和梯度关系来选择下一跳节点,能够在网络发生堵塞时避开网络热点以缓解拥塞.仿真结果表明:与传统的PRTR(potential based real-time routing)协议相比,DGEER协议能够在减小时延敏感数据网络延迟的前提下均衡网络能耗,延长网络生存周期.     

基于流量预测的Ad Hoc网络负载均衡协议

针对AdHoc网络中的负载均衡问题,提出了一种基于小波神经网络方法预测节点流量的路由协议WNNP-LBRP,协议中的流量值以MAC层接口队列长度来衡量.该协议利用小波神经网络预测模型计算节点下一时刻的流量值及动态阈值,并对二者进行比较,避免将重负载节点作为中间节点而导致网络拥塞,从而在网络出现拥塞之前提前更新路径,实现网络负载的平均分配.仿真结果表明,WNNP-LBRP协议与LBR-AODV协议和AODV协议相比,网络性能得到提高:减少了丢包现象,降低了端到端时延和路由开销.     

一种简单的适合无线Mesh网络的机会协作MAC机制

针对IEEE 802.11 MAC(medium access control)协议中通信模式的缺陷,提出了一种新的协作MAC机制.该机制重点研究了分布式中继节点的选择算法,并定义了一种新的控制帧(retran).目的节点通过发送retran帧启动协作机制,收到该帧的节点根据中继选择算法设置自身定时器,从而竞争产生"机会中继",使其在源节点与目的节点之间搭建通信桥梁,该方法简单可行.仿真表明,随着网络中节点数的增加,新的机制对网络吞吐量和误比特性能的改善效果明显,从而提高了通信质量.     

一种自适应占空比的无线传感器网络MAC协议

本文提出了一种自适应占空比的无线传感器网络MAC协议(AD-MAC),它可以使节点根据网络流量负载的变化自适应地调整自己的占空比.仿真结果表明,AD-MAC协议能够有效地提高网络的生命周期,降低节点的能量消耗.     

无线自组织网络可靠组播MAC协议

为了在无线自组织网络的MAC层中更好地提供可靠组播,在尽量少修改IEEE 802.11协议的原则下提出了一个可靠组播MAC协议RMMP(reliable multicast MAC protocol).首先由源节点组播RRTS(reliable RTS)帧,各接收节点依次回复RCTS(reliable CTS)帧;源节点在收到所有RCTS后,组播N个RDATA(reliable DATA)帧,各接收节点收到第N个要求回复的RDATA帧后依次回复RACK(reliable ACK)帧,然后源节点重传丢失帧.RMMP协议提高了MAC层组播可靠性.最后运用NS-2仿真软件对该协议进行验证,结果表明,RMMP在包投递率、吞吐量性能上都有很大的提高,实现了MAC层可靠组播,其代价是平均端到端时延略大.     

间歇性连接移动自组网中自适应喷雾路由协议

针对传统喷雾路由协议缺乏自适应能力的问题,该文提出一种适用于间歇性连接移动自组织网络的可预测自适应种子喷雾(PASS)路由协议.该PASS路由协议在业务源端检查应用层发送时延要求的合理性,并预测路由代价;被授权的中继节点根据当前网络环境动态建立时延与喷雾深度的映射关系.仿真结果表明,该PASS路由协议能在缺乏网络参数的动态网络环境中满足时延约束,是一种有效的低代价时延约束路由协议.     

概率检测非坚持联合控制多通道无线传感器网络控制协议分析

研究多通道的随机多址接入无线传感器网络,提出了一种新的概率检测非坚持联合控制MAC协议.通过划分分组发送时间1+a,得到了多通道的随机多址网络系统的吞吐量、多业务的吞吐量和信息分组发送时延等重要的系统参数.通过设置概率p值,控制侦听信道的节点数和休眠站点数,降低系统耗能,有效延长节点生命周期.通过仿真实验验证了理论分析的正确性.     

利用MIMO系统多包接收能力的Ad hoc网络MAC协议

传统的分布式Ad hoc 网络的单信道媒体接入控制(MAC)协议在同一时刻一跳范围内只能允许一对节点通信,导致网络的冲突严重、吞吐量小和接入时延较大.为此,文中利用MIMO系统的多包接收能力,设计了一种新的分布式Ad hoc网络MAC协议,该协议利用二进制退避和共享退避机制进行信道预约和共享,在单信道自由竞争的Ad hoc网络中实现了多点对点的通信,大幅度提高了网络吞吐量.文中还推导了该协议的网络归一化饱和吞吐量的数学模型.理论分析和仿真实验证明,新协议的网络吞吐量比利用分层空时编码(BLAST)的CSMA/CA(k)协议有了较大的提高.     

基于簇首负载均衡的无线传感器网络分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首选择开销大,靠近汇聚节点(Sink)的簇首容易负载过重,且路由需经多跳才能至Sink而导致时延大等问题,提出充分考虑簇首负载均衡的路由协议;采用多Sink节点来构建网络,运用接收信号强度指示对网络进行梯度分簇,使用移动传感节点在簇首和Sink之间转发数据;仿真实验验证了上述方案能有效地均衡无线传感器网络中的簇首负载,从而降低网络传输时延与能耗,提高网络生存周期;对于解决无线传感器网络单点失效及网络能耗高等问题有重要的价值。     

一种高效节能分布式传感器网络覆盖协议

提出了一种分布式高效节能的传感器网络覆盖协议(CEP),在保证网络性能的前提下,每个节点将工作周期分为多轮,在每轮中与邻居节点协商,并根据剩余能量来调度自身的工作模式,从而保证网络在每轮中以最少的节点处于工作模式,同时保证能耗均匀地分布在工作节点之上.仿真结果表明,随机均匀部署的传感器网络在满足覆盖度要求前提下的CEP,能使网络生命周期较LEACH方法延长了200%,计算复杂性降低10%.该协议可以广泛应用于与传感器网络节点部署、拓扑控制以及目标监控等相关的领域.     

线型拓扑无线传感器网络关键技术

线型拓扑无线传感器网络的数据传输跳数多,传输路由单一,延时大,各节点转发的信息量不均衡.针对这些特点,分析了传统无线传感器网络协议在线型拓扑网络中存在的问题,提出链式快速分簇数据传输协议.该协议采用周期性地对传感器节点进行时间基准化,并且对数据进行逐段融合与回传.实际数据传输测试结果表明,链式快速分簇数据传输协议在传输延时、低功耗方面有优越的性能.     

兴趣和编码感知机会网络多源多宿数据分发

针对当前机会网络数据分发协议面向的主要是单源多宿数据分发模型的问题,提出了一种多源多宿机会网络数据分发模型,设计了一种兴趣和编码感知(ICA,interest-and coding-aware)的机会网络数据分发协议。首先,由中继节点将满足同一兴趣的不同数据源进行流间随机线性网络编码后转发;其次,拥有相同兴趣的节点彼此交换兴趣编码数据,当节点收到足够多的满足同一兴趣的线性无关编码包时,解码得到多个感兴趣的原始数据;最后,对多源多宿机会网络数据分发进行了ONE仿真。结果表明,和基于ER的多源多宿数据分发相比,ICA能通过较小的缓存、网络带宽和网络负载获得较低的分发时延。研究结果可为机会网络中的网络数据分发机制提供一种可行、高效的解决方案。     

无线传感器网络能量平衡的数据汇聚路由算法

传感器的数据在传输过程中按照贪婪算法形成的数据汇聚路径中,有些节点过早地消耗完其能量,造成所谓的热点问题,引起传感器网络能量消耗的不平衡．本研究提出了一种能量平衡的数据汇聚路由算法EBGP协议．该协议依据邻居节点的剩余能量、邻居节点到Sink节点的距离以及邻居节点到源节点的距离来计算概率值,然后选择邻居节点中概率最大的一个作为数据转发节点．仿真显示EBGP协议胜过GPSR、GEAR和D-REECR协议,达到了能量平衡和能量效率的目的．     

无线传感器网络中时效性优化的GEAR路由协议

在无线传感器网络中,数据路由是各种应用的基础,基于能量感知的地理路由协议(GEAR)虽然可以在一定程度上均衡节点间的能量负载,但不适用于节点初始能量不同的异构网络,而且其折线效应会显著增加数据路由的延时。文章提出一种改进型GEAR路由协议,基于节点的剩余能量进行路由选择,同时对代价函数引入自适应调整策略,从而使协议同时适用于同构和异构网络,消除折线效应,提高数据路由的时效性,仿真结果证明了协议的有效性。     

一种基于休眠调度的无线多跳网络路由协议

提出了一种基于休眠调度的无线多跳网络路由协议(Sleep Scheduling Based Routing Protocol,SS-RP),仅需要节点维护一个伪随机数序列即可以较低的计算开销达到合理调度节点轮替工作的目的,节约并均衡了网络的能耗.仿真结果表明,SSRP在维持了良好投递率和可接受端到端延迟的基础上,提高了网络的生命期.     

基于增强LEACH协议的无线传感器网络恶意节点检测模型

针对现有无线传感器网络恶意节点检测方法效率较低的不足,提出一种基于增强低功耗自适应集簇分层（enhanced low energy adaptive clustering hierarchy,enhanced LEACH）路由协议信誉机制的恶意节点检测（malicious node detection based on enhanced LEACH with reputation,MNDELR）模型.在无线传感器网络中使用增强LEACH路由协议选取簇首节点,其余节点选择对应簇首形成各簇集群并确定网络数据包传递路径.节点在数据包内添加节点编号、信誉评价等信息并按传递路径将数据包发送至汇聚节点;汇聚节点解析获取数据包内节点编号并与源节点编号比较判定,形成可疑节点列表;计算节点信誉值并与阈值比较判定网络中的恶意节点.实验结果表明,与其他方法相比,MNDELR模型在无线传感器网络中对恶意节点的检测效果较为显著.      

MANET中基于能量的改进型AODV协议

针对移动Ad Hoc网络(MANET)中数据传输的稳定性问题,提出一种基于能量的改进型按需距离矢量(AODV)路由协议(AODV-E).在源节点广播的请求路由报文(RREQ)和回复报文(RREP)中增加了节点能量信息,使源节点能够掌握路径中各中间节点的能量,选择一条综合考虑路径长度和能量均衡的最优路径来传输数据,避免节点由于能量消耗过大导致链路断裂,从而影响数据传输的稳定性和时延.通过仿真实验,在不同节点数量和不同节点移动速度场景下,通过投递率(PRD)和整体时延来评估AODV-E和传统AODV协议的性能