无线自组织网络分布式时隙同步算法

介绍一种用邻居节点的时隙偏差值来计算时隙调整量,从而修正节点的本地参考时隙基准的时隙互同步算法,给出了在信号传播时延情况下时隙偏差的计算方法,证明互同步算法的收敛性,最后给出不同场景下的仿真结果,并对其性能进行分析。该算法由每个节点并行协同计算,实验证明收敛速度快,平均每个节点的计算量小,非常适合于移动自组网的终端终节点运行。     

基于网络演算的无线自组网端到端延迟上界研究

为保证无线自组网的服务质量(Qos),对进入无线自组网络节点的数据流进行漏桶管制,节点为数据流提供基于速率-延迟(Rate-Latency)模型的服务保障;在已有无线自组网链路吞吐量模型的基础上利用网络演算理论推导出了无线自组网端到端的延迟上界模型.对具有特定拓扑的无线自组网,仿真的延迟结果都在数值计算的延迟上界范围之内,表明基于网络演算理论的无线自组网端到端延迟上界模型具有较好的性能.     

车载无线自组网络连通性分析

在智能交通系统中,车辆上常常安装无线adhoc节点,车辆间通过Adhoc方式进行点对点通信,针对这种车载无线自组网络在实际道路上的网络拓扑特点,抽象出合理的网络模型,利用渗流理论讨论该网络的连通性问题.首先证明了1维动态无线自组网络的"无渗流"特点,并通过仿真实验探讨实际交通网络中车载无线ad hoe节点的合理传输半径,提出通过合理部署静态节点的方法提高1维动态网络的连通性.针对2维车载无线自组网络的交通特性,提出适合车辆交通网的无线节点连通性策略-一基于定点覆盖的策略,从理论上给出了2维网络被定点覆盖的条件,之后通过仿真实验分析2维车载无线自组网在真实道路系统上的连通特点,并针对定点--五角场中心进行定点覆盖实验.     

基于IEEE 1588的无线传感器网络时钟同步方法

时钟同步是无线传感器网络的一项重要支撑技术，网络节点间的协作感知、数据融合、定位技术、能量管理都需要时钟同步的支持，才能正常开展。通过对影响802.11无线网络中IEEE 1588时钟同步精度的双向不对称时延的产生机理及统计特性进行详细分析，提出了一种基于卡尔曼滤波的时延过滤算法，并在此基础上设计实现了时钟伺服系统，从而实现了基于IEEE 1588协议的一种纯软件形式的无线传感器网络时钟同步方法。最后，通过实测验证了该方法的有效性。实测结果表明，该方法在同步精度、同步时间及偏移误差上达到了较高的指标。     

标签分割的软件定义飞行自组网控制器智能部署方法

针对当前软件定义飞行自组网中多控制器部署面临的负载不均衡和网络可靠性问题, 提出一种标签分割的控制器智能部署方法。该方法能够在不预设控制器数量的条件下, 根据控制器容量约束和网络结构, 输出最佳控制器数量及部署位置。基于节点自身特征和关联特征赋予节点标签, 根据标签完成控制域划分并通过布谷鸟搜索算法优化划分过程。在此基础上，考虑控制器平均时延、负载差异度和控制域时延波动的影响, 确定控制器部署位置。仿真结果表明，所提算法能在保证网络可靠性的同时有效减少控制器数量, 降低部署成本; 同时, 降低控制器平均时延和负载差异度, 保证各控制域间平均时延的相对平衡, 实现网络均衡。     

一种Ad Hoc网络动态兴趣引导移动模型

选取合适的移动模型对于移动自组网仿真非常重要.不同的移动模型对自组网的性能仿真将产生较大的影响.现实世界中可移动设备大多由人携带或控制,通过对现有自组网移动模型的研究比较,针对节点移动受到人自身意识和周围环境吸引的社会化特性,提出并建立了动态兴趣引导移动模型.仿真结果表明,动态兴趣引导移动模型表现出移动轨迹随着时空变化的聚散现象,适合人控移动设备构建的自组网仿真.     

移动自组网仿真技术研究综述

移动自组网无需预先设置基础架构即可动态地自组织成任意拓扑结构的通信网络,可快速部署于各种复杂的环境。仿真是移动自组网协议算法的一项重要评估手段,对移动自组网仿真器进行了全面总结,重点分析了当前常用仿真器的特点,并指出了移动自组网仿真技术的热点问题以及今后仿真实验中的注意事项。     

单锚节点水声网络高精度低开销初始化方法

网络初始化是网络协议正常运行的基础,共包括自定位及时间同步两部分。针对水声网络特点,提出一种仅采用单锚节点的参考节点自选则自定位算法,该算法仅采用一个锚节点,通过最优化选择参考节点,减小参考节点拓扑结构及网络测距误差对定位精度的影响,既有效解决了水声网络中锚节点少的问题,且提高了定位精度;在此基础上提出一种快速初始化方法,该方法将自定位与时间同步协同完成,使得网络可在较少的信息交互下快速实现初始化过程,减小通信开销及初始化时延,网络布放后可快速进入正常运行,提高网络工作效率。通过仿真得出,本文提出的方法较现有初始化方法锚节点需求少,定位精度高,初始化时延短、通信开销小,可以很好地应用于水声网络中。     

一种基于辅助路由的拥塞自适应协议

针对现有多跳无线自组网路由协议以被动方式对拥塞进行处理,有可能导致更多的分组丢失、更长的时延和更大的网络开销问题,提出了一种基于辅助路由的拥塞自适应协议（congestion adaptive protocol based on aided-routing, CAPAR）。该协议以主动方式对拥塞进行处理,采取建立辅助路由的方法对发送给拥塞节点的业务流量进行分流,主动避免拥塞的发生,克服了以被动方式对拥塞进行处理所带来的不利影响。给出了CAPAR协议的建立过程,证明了CAPAR协议的正确性,并对其路由存储代价和路由更新代价进行了分析。结果表明,与其他按需路由协议相比,CAPAR减少了重新建立路由所带来的开销和时延,其路由更新代价明显降低。     

机载战术网多信道S-ALOHA协议设计与分析

针对机载战术网(airborne tactical network, ATN)高动态、大尺度、节点稀疏分布、通信业务多样等特征,以及高可靠、低时延的信息传输需求,提出一种新的多信道时隙ALOHA(multi-channel slotted-ALOHA, MC-S-ALOHA) 协议。该协议采用一种基于活跃节点数量的退避机制,其竞争窗口的大小随网络中活跃节点数量的变化而自适应动态调整。针对提出的协议,通过对网络中忙碌信道数量和活跃节点数量建立二维马尔可夫链模型、对节点发送缓冲区建立一维马尔可夫链模型,理论推导了网络吞吐量、分组端到端时延和分组成功传输概率的数学表达式。仿真结果验证了理论推导的准确性,并表明该协议能够有效满足ATN的性能需求。     

基于灰预测的PTP协议改进方法

随着无线网络节点时钟同步需求的日益增加和实时性应用的增多,时钟同步的地位越来越突出,在改善用户体验、提高节点资源的使用率、提高系统稳定性等方面,时钟同步也有着重要意义。精确时钟同步协议(precision time protocol,PTP)广泛运用在时钟同步机制,然而,由于无线网络中存在随机不对称时延,使得PTP的精确度下降。尽管通过统计和估计的方法可以提高同步精度,但需要收集大量的样本,这将导致收敛速度减慢,对于资源有限的设备节点还会引发内存占用问题。首先给出了无线网络中节点之间时钟偏差的特性分析,然后提出了一种基于GM(1,1)的灰预测模型的快速时钟同步方法,该方法基于灰预测理论,灰理论是针对既无经验,数据又少的不确定问题。而对于资源有限的无线网络节点的时钟同步,不对称时延是不确定性的,同时样本很少,非常适合用灰理论进行时延估计。实验结果表明所提解决方案可以实现高精度的快速时钟同步。     

基于多项式拟合的OFDM系统符号盲同步算法

提出了一种基于循环前缀的正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing,OFDM）系统定时同步的低复杂度算法。算法利用相关函数的结构性质,可以消除冗余信息,直接针对相关函数的峰值位置进行求解。同时,通过多项式来拟合同步函数,从而在保证得到正确的信道时延估计值的同时有效降低算法时间复杂度。仿真结果证明,本文算法在平坦衰落信道和频率选择性衰落信道下均能保持良好的性能,并且计算所需时间远小于其他基于循环前缀的盲同步算法。     

基于参数交换和置信加权的信标广播时间同步

为提高多接收者时间同步系统的同步精度和可靠性,并建立优化的全局一致时钟,在已有方法上进行了若干改进。为区分节点的参考价值,在交换时戳过程中动态测量各接收者关键噪声方差;为进行高精度高可靠的时钟偏差校正和漂移率补偿,给出节点间置信加权方法和节点内动态收缩滤波方法。仿真表明,当各节点关键噪声水平相差较大时,置信加权能够较好地保持系统时间同步精度和可靠性;当参考时钟漂移率变化较慢时,动态收缩滤波能够对时间同步精度进行显著优化;综合使用置信加权和动态收缩滤波,通常能够显著提升系统时间同步精度和可靠性。     

5G-TSN系统下的高精度时间同步

第五代移动通信系统(the fifth generation communication system, 5G)与时间敏感网络(time sensitive networking, TSN)集成的5G-TSN系统需要实现高精度的时间同步。为此，提出一种多波束联合的定时同步算法提高同步信号检测成功率，实现高精度5G-TSN时间同步。首先，根据多个波束间的时域关系计算波束间同步信号块的互相关的组合，求出期望作为门限值；然后，利用超过门限值的若干波束进行互相关叠加峰值计算最大峰值对应的时域索引，并完成主同步信号定时同步；最后，利用时频域结合地方式对传播时延进行估计以减少同步误差。仿真结果表明，采用基于多波束联合的定时同步算法，相比传统算法，相关峰值更加显著，能有效地提高定时同步成功率。     

TDMA体制下的移动自组织网时隙同步方法

在TDMA体制下的移动网状自组织网络中,为了解决网络时隙同步问题,提出了一种不依赖GPS授时的网络时隙互同步算法。各节点通过计算相邻节点的时隙偏差,通过加权计算并调整本节点的时隙位置,使网内各节点的时隙起始都调整到同一位置上,达到时隙的互同步。通过仿真和实验,分析并验证了移动自组织网络时隙互同步的收敛性能和抗干扰性能。     

基于时间差的无线传感器网络节点定位方法

在分析RSSI、ToA、TDoA和AoA测距方法优缺点的基础上,给出一种基于时间差的节点定位方法.该方法无需锚节点与锚节点之间,以及锚节点与目标节点之间的时间同步,根据三个锚节点的定位信号到达目标节点的时间差,即可完成对目标节点的定位.以三个锚节点呈等边直角三角形布置为例,对定位误差进行计算并得出了提高目标节点时钟精度和增加锚节点之间的距离可减小定位误差的结论.最后,利用无线传感器网络测试床进行算法有效性验证,结果表明了所提定位算法的有效性.     

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。