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.     

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.     

网格型煤矿瓦斯监测网络节点接入机制设计

为了解决煤矿瓦斯监测网格型无线传感器网络无线节点在同一信道上工作时容易产生数据冲突,不利于监测的问题,提出了一种网络的无线节点接入机制。将无线传感器网络中的端设备节点先分组,再使用随机竞争与时隙分配相结合的方法来解决该问题。实验表明,利用分组无线节点中的时隙分配,并在同一时隙内采用CSMA/CA机制传输数据,不仅可以减少时隙数,降低数据传输时延,还可以减少数据传输冲突,节省能量,从而提高了无线监测网络的可靠性和稳定性。     

基于OMNeT++ZigBee星型网络系统仿真研究

本文以OMNe T++为仿真平台,研究Zig Bee星型网络在数据传输量较大的情况下其网络性能。提出一种采用信道GTS时隙预约的方法,来进行星型网络时延性能节点能量消耗等问题的测试,实验结果验证:星型网络采用时隙预约的方法进行数据传输的高效性和节能性。     

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。     

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.     

基于预测和优先级的时隙调度策略

为了提高数据传输的有效性和可靠性,针对不同业务的不同QoS(Quality of Service)要求,提出了一种基于预测和优先级的IEEE 802.16时隙调度策略。根据不同业务的不同优先级,预留出时隙,优先将时隙分配给优先权高的业务使用,以满足不同业务的不同QoS需求;同时对SS发出请求和BS响应请求时间段到达的数据进行预测,进一步优化时隙调度策略,改善时延特性。仿真结果验证了其有效性。     

基于复合中继的车载自组织网络数据传输算法

在车载自组织网络中,传输安全类相关的数据时,要求满足低时延和高可靠性,针对高速公路场景中危险警告消息数据的传输,提出一种基于邻居信息的多候选复合中继安全数据传输算法.车辆节点之间通过相互交换Hello Message构建2跳邻居表,在选择下一跳转发节点时利用2跳邻居节点信息得到一个复合参数,该复合参数综合考虑了车辆速度、位置和行驶方向3个因素.根据得到的复合参数值确定转发优先顺序,最高优先级车辆节点被确定为最佳中继转发节点,次优先级车辆节点作为备选中继转发节点.在最佳转发节点发送消息失败时,由备选转发节点继续完成消息转发任务,从而提高数据传输成功率.理论分析和仿真结果表明,提出的算法在实时性和可靠性方面有明显提升.     

随机网络编码的卫星时隙ALOHA碰撞重传策略

针对卫星时隙ALOHA系统中,由于接入往返时延过高而导致传统物理层网络编码碰撞重传机制效率不高的问题,提出一种基于随机网络编码的卫星时隙ALOHA碰撞重传策略。该策略在物理层网络编码的基础上引入随机网络编码,通过对源节点数据分组随机编码,接收节点采用运算编码线性组合的方法获得原始数据分组。设计了适合该策略的数据分组格式并对该策略进行建模分析,对系统吞吐率和时延进行了理论推导。仿真结果表明,与传统的物理层网络编码碰撞重传机制相比,该策略有效地减少了50%重传时隙数,并在用户数较小的情况下,具有较高的系统吞吐率。     

一种基于令牌的短波网动态TDMA协议设计与仿真

针对短波天波通信数据传输可靠性低的特点,在TDMA(time division multiple address)协议基础上,时隙内部加入令牌机制,设计一种基于令牌的动态TDMA协议(TDMA protocol based on token,TP-TDMA),实现了时隙的动态利用,并克服了HFTP(high frequency token protocol)协议对令牌传递的依赖.提出了令牌发送算法(token send algorithm,TS-ALG)对各节点前一段时间内发送的数据量进行统计,并依据发送的先后顺序加权求和,以此判断节点当前业务量大小.在时隙剩余的情况下,通过TS-ALG算法选定业务较繁忙的节点,以业务繁忙节点地址为目的地址发出令牌,目的节点收到令牌后发送数据至时隙结束.利用OPNET软件建立了TP-TDMA协议仿真模型,并与TDMA协议和HFIP协议作了不同业务量条件下的性能比较.仿真结果证明,TP-TDMA相比TDMA协议和HFTP协议,在信息投递率、吞吐量和平均时延方面具有更优异的性能.     

EHWSNs中面向吞吐量和能耗优化的时隙分配算法研究

针对在具有移动汇聚结点(Sink)的能量收集无线传感器网络中,如何在数据收集时提升网络吞吐量和降低能耗的问题,分析了Sink移动距离与节点数据传输的时间周期之间的关系,将面向吞吐量和能耗优化的数据收集问题建模为基于混合整数线性规划的优化问题,并提出了一种基于有效传输周期的时隙分配算法来对其进行求解。算法主要分2个阶段进行：移动Sink在每个时间周期内识别出可进行数据传输的邻居节点,并为其分配时隙;移动Sink根据数据可用性对节点进行排序,并最终决定哪些节点在各个时隙期间发送数据。理论分析和仿真实验结果表明,所提算法在吞吐量和能耗方面的性能优于当前典型算法,且计算复杂度更低。     

基于改进短链聚合策略的无线传感器网络路由算法

为延长网络生存时间和数据传输的时效性,提出一种基于改进短链聚合策略的无线传感器网络路由算法.首先,分析无线传感器网络协议结构,考虑到无线传感器网络运行过程中的节点能耗问题,根据链式数据采集协议设计改进路由算法;其次,利用贪心算法找到邻居节点,通过引入距离门限方程实现建链,建链后综合考量节点传输数据能耗与剩余能量选举路由...     

路由算法在均衡物联网传感器节点能耗分析中的应用研究

传统路由算法只采用指定节点或路径实现数据转发,设定阈值的减少使簇头数量降低,能耗急剧升高,导致能量的非均衡消耗。为此,将一种新的路由算法应用于均衡物联网传感器节点能耗分析中。对传感器节点能耗进行研究,求出节点剩余能量。通过阈值得到本块候选簇头集合,把剩余能量较其他节点多,或者和本块中心之间距离较短的节点看作簇头节点。建立路由选择计算公式,按照前向路由节点剩余能量获取数据发送过程中簇间多跳路由。面向能耗均衡对路由进行更新,把传感器节点剩余能量划分成10个能量等级,按照网格能量等级确定等待时间,完成对簇首节点的更新处理,以保证节点能耗均衡性。实验结果表明,所提路由算法簇首节点选择合理,将其应用于均衡物联网传感器节点能耗的分析中,节点能耗较其他算法更加均衡性。     

基于全局信息的LEACH协议改进算法

传统LEACH协议在选举簇头节点时,采用动态簇头选举算法,每轮选举产生簇头节点个数为最佳簇头数的概率并不是最大,使得每轮选举的簇头数偏差较大,不能使节点能量达到最优化.针对这一问题,提出了改进的LEACH-P协议,该协议在簇头选举阶段通过簇头节点间的相互协作,以少量的能量消耗来获取全局信息,消除了LEACH协议簇头选举算法的盲目性,从而改善簇头选举算法.实验结果表明,LEACH-P协议相比传统LEACH协议有效地节省了节点能量,延长了网络生命周期.     

能量高效的无线传感器网络稳定分簇路由协议

针对无线传感器网络能量受限和能量消耗不均衡问题,提出了一种能量高效的稳定分簇(energy-efficient steady clustering,EESC)路由协议,其核心思想是:当前簇头根据其簇成员节点的剩余能量信息决定下一轮簇头,下一轮簇头上任后,非簇头节点根据能量距离函数决定加入哪个簇头,簇间通过簇头最小能量耗费判定依据来决定采用单跳还是多跳通信方式向基站发送数据.EESC路由协议每轮产生的簇头数量稳定,综合了分布式和集中式两类分簇协议的优点.实验结果表明,EESC路由协议不仅高效地利用了网络节点有限的能量,而且均衡了节点的能量消耗,显著地延长了网络的存活时间.     

基于能量阈值自感分区机制的无线传感网簇路由算法

针对当前部署无线传感网中存在的成簇机制僵化、簇头节点难以进行周期性选举且存在簇区域结构难以动态更新的难题,提出了基于能量阈值自感分区机制的无线传感网簇路由算法.首先在初始化的过程中依据能量阈值进行动态初步的节点分割,形成初步的簇头-簇成员的区域结构;然后按照节点归一化能量剩余水平决定在更新周期内是否进行簇头节点的更换,从而实现了簇头节点按能量最优原则的动态周期性的更换;最后通过簇头节点与簇间汇聚节点形成的传输链路实现信息的协同传输及簇间交汇,有效改善了网络数据的传输质量.仿真实验表明:与RMCRW算法、CMEDD算法等相比较,本文提出的新无线传感网簇路由算法能够有效提高无线传感网的生存周期,减少网络控制开销,改善传感数据的传输质量.     

基于轴面对称机制的物联网节点覆盖算法

为解决物联网部署过程中存在的节点覆盖强度低、传输盲区面积大,以及簇头节点受限等不足,提出了一种基于轴面对称机制的物联网节点覆盖算法.首先,采用等距分割方案,设计了一种基于轴面对称机制的区域覆盖方法,通过对称分布簇头节点来实现网络区域的初级分割,提高网络初始化覆盖效率.随后,鉴于主备机制难以进行节点动态更新,通过预热方式来部署多个镜像节点,构建了基于热备机制的簇头轮询方法,降低网络因簇头节点受限而出现传输受阻现象.最后,对初始化分割区域进行非等距优化,提出了一种基于量化部署机制的传输优化方法,增强网络传输能力,提升簇头节点对数据的传输效率.仿真实验表明,与改进的蚁狮算法的无线传感器网络覆盖优化和基于改进粒子群算法的无线传感器网络覆盖策略等方案相比,本文算法具有更高的拥塞控制能力和节点覆盖效率高,以及更低的簇头受限概率.     

任务类型感知的无线传感器网络数据融合调度算法

针对数据融合调度能量与时延优化问题,提出一种任务类型感知的无线传感网数据融合调度算法。通过传感器节点多功率、多信道的方式,利用最大独立集思想,构建基于数据融合主干树的网络拓扑结构,从而根据调度优先级,通过近似贪婪算法实现簇内数据融合调度,同时结合稀疏系数感知任务类型,减少传输数据量,进而利用簇头节点在网络中的等级,实现簇间数据融合调度。结果表明,所提算法在减少簇头节点数据传输量,降低节点能耗的同时,缩短了数据融合时延,提高了网络寿命。     

一种基于自主寻址的类Modbus协议的设计

针对标准Modbus协议发送信息前需要知道对方地址,提出一种改进方案,设计出能自主寻址的类Modbus协议。该方案在主节点中设置子地址表,并且定时更新表信息,使主节点能够及时知晓新子节点的加入和旧子节点的断开等信息。为了降低寻址时系统的负载量和数据的冲突概率,采用时间槽的机制发送信息,并根据数据量确定时间槽。采用带ACK的CSMA/CA机制报告子节点的存在,并对相关的请求/应答帧进行了设计。