基于IEEE 802.11协议的P概率退避算法研究

针对IEEE 802.11 DCF提出一种P概率退避算法P_PBA（P-persistert backoff algorithm）。P_PBA基本思想是网络终端执行退避算法时计算出时隙利用率和概率P,在终端每次成功发送后,终端的发送竞争窗口大小以概率P回到初始值,否则以概率1－P保持竞争窗口大小不变。P_PBA解决了IEEE 802.11协议没有记录网络竞争程度问题,有效地降低碰撞概率,提高网络性能。仿真结果表明,P_PBA在保持高的吞吐量的同时维持较小的接入时延。     

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.     

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.     

优先级回退算法性能分析

为了解决采用优先级回退算法提供优先级区分的类IEEE 802.11协议的性能分析问题,并为进一步优化协议提供支持,在借鉴IEEE 802.11容量分析方法的基础上,提出了一种基于古典概率分析模型的性能分析方法.通过计算不同优先级业务的平均回退窗口,估算整个网络中分组的平均发送周期长度,从而得到该网络的最大吞吐量.对两级优先级网络容量进行了理论分析,得到了关于网络容量的解析结果.仿真结果表明,理论结果与仿真结果一致,该分析方法能够得到网络容量的准确结果.     

面向物联网的IEEE 802.11ah低功耗技术改进

针对IEEE 802.11ah协议中的功率管理问题,提出了改进的目标唤醒时间(TWT)机制,它能够在多用户场景下通过接入点管理终端的苏醒时间,使不同终端在不同时间唤醒进行传输,这样既通过减少终端的苏醒时间降低了功耗,又限制了同时接入信道的终端数量从而减少碰撞。进一步考虑非TWT终端,则由接入点根据缓存数据量分配一段未预定TWT的连续时间段对非TWT终端数据进行单独传输。实验仿真表明,该方案能够降低了终端功耗,并减少传输时延,能够更好满足物联网低功耗应用需求。     

无线Ad Hoc网络中MAC协议改进策略的研究

文章通过在传统的 IEEE 802.11 MAC帧的头部增加1个表征信道状态的字段,提供一种通信机制来解决隐藏节点问题;提出了一种具有邻居媒质意识的MAC(New-MAC)协议,当冲突发生时,该协议的后退算法使发射端能够根据本地和邻居的信道使用指数合作地调整竞争窗口大小,避免了采用IEEE 802.11 MAC 协议时节点之间出现的盲目竞争,从而改善了上层TCP 业务的公平性和吞吐量.     

基于区分服务的802.11 MAC层协议及其性能分析

针对无线ad hoc网络不能提供数据流优先级区分的问题,提出了一种基于IEEE 802.11 MAC协议的改进机制.该机制通过引入新的控制分组,使目的节点可以拒绝接收来自低优先级节点的数据,从而确保了高优先级数据业务的服务质量.还使用马尔科夫链模型对该区分服务机制进行了数学分析与评价,包括饱和吞吐量分析、分组丢弃概率分析和饱和时延分析.数学分析表明,该机制能够使高优先级数据流占用更多的带宽资源,并且降低了高优先级数据流的端到端平均时延和分组丢弃概率.     

基于HWMP协议的无线Mesh网络多路径路由策略

IEEE 802.11s提出的HWMP(hybrid wireless mesh protocol)路由协议不能有效解决网络拥塞,本文提出一个基于HWMP多路径路由策略。该策略通过设置节点前向邻居节点的链路状态参数、路径的期望传输效率来寻找处三条最优路径。实验发现,多路径路由策略不仅提高了网络吞吐量而且降低了端到端延时。     

基于终端发送速率与丢帧率的IEEE 802.11性能优化

研究了终端发送速率以及丢帧率与IEEE 802.11系统性能的关系,并设计了一种根据发送速率与丢帧率来动态选择终端发送优先级的IEEE 802.11性能优化机制.与其他方案不同,该机制进一步考虑了随机丢帧对协议性能的影响.给出了这一机制的理论模型与相关计算的详细说明.理论计算的结果验证了新的方法在系统吞吐量以及系统延时等方面明显优于标准的IEEE 802.11协议.     

WPAN应用环境下IEEE 802.11b最优包长

为了提高WPAN应用环境下IEEE 802.11b的吞吐量,首先分析IEEE 802.11b DCF协议应用时的数据包传输时序,得到IEEE 802.11b系统的吞吐量性能与包长及包错误概率的关系,然后对WPAN干扰网络存在时包错误概率与PLCP服务数据单元(PSDU, PLCP service data unit)值之间的关系进行建模.在理论上证明了在一定的WPAN干扰强度下,IEEE 802.11b系统存在一个最佳的数据包长度,可以使得系统的吞吐量最大.在此基础上提出了WPAN干扰网络存在时的自适应包长方案.仿真结果表明,所提方案可以有效地提高网络吞吐量.     

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.     

IEEE 802.11 WLAN多业务综合传输性能分析

研究了IEEE802．11标准中的多址接入协议(MAC)在数据、语音业务综合传输情况下的性能。数据业务由分布协调功能(DCF)传送,语音业务由点协调功能(PCF)传送。通过仿真,评估了协议参数对网络通过量和平均MAC协议数据单元(MPDU)时延的影响。确定在一定数据通过量前提下IEEE802．11能支持的最大语音用户个数。特别地,语音业务对时延抖动敏感,指出了影响其抖动性能的主要因素。数值结果表明,合理选择参数对性能至关重要,IEEE802．11性能必须在语音站点数量和数据业务通过量之间进行折衷。最后。通过理论推导验证了仿真结果的正确性。     

一种基于802.11DCF的Ad Hoc网络节能协议

为了将一种基于802．11DCF的无线局域网节能MAC协议802．11PS用于多跳移动网络,提出了一种改进的报文驱动无线网卡动态关闭节能协议802．11NPS．802．11NPS使无关结点收到控制报文后延迟关闭无线网卡,从而很好地支持了路由协议的正常运行．它无需全网同步机制,也可用于全互连网络．文中还采用较精确的能耗模型对802．11NPS协议的性能进行了仿真研究,结果表明：在所考虑的仿真环境下,802．11NPS在全互连网络中最多可节能60％,在多跳移动AdHoe网络中最多可节能18％;802．11NPS的时延性能优于802．11DCF,而吞吐率则与802．11DCF大体相当．     

基于CFB模式的802.11e EDCA网络研究

IEEE 802.11 DCF作为无线局域网介质访问层基本协议未考虑优先级,而IEEE 802.11e EDCA协议在数据竞争接入信道时引入了优先级的概念,不同级别的业务流可采用不同的信道接入参数.EDCA机制允许采用CFB(竞争空闲突发)模式,即站点在整个TXOP持续时间内都能对媒体进行控制,可减少竞争信道的时间.不同的业务流在以上三种MAC接入机制是否能得到服务质量保证是本文要解决的问题.本文比较复杂拓扑结构下DCF,EDCA和EDCA+ CFB三种模式系统的性能,仿真结果证明EDCA+ CFB模式能进一步提高多优先级业务流的服务质量,保证高优先级业务流的吞吐量和丢包率、延迟等性能.     

一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议

在无线自组织网数据链路层中,采用传统的功率控制机制会引起不同发射功率节点间的分组冲突。为了减少这种冲突和提高网络性能,提出了一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议。通过引入交互发射功率等级信息和目的节点发送两次CTS帧的方法来缓解隐藏终端问题。网络仿真表明,在静止网络中CTPL协议与802.11 DCF协议相比可有效提高网络吞吐率,并减少部分能量消耗。通过仿真分析可知,该协议在无线自组织网络静止场景中可提高吞吐率,降低传输时延以及延长网络使用寿命。     

用MAC层突发传输提高无线局域网TCP公平性

在无线局域网(W LAN)系统中,IEEE 802.11协议在媒介访问控制(M AC)层对各个站点提供公平的信道接入机会。然而由于中心站点的业务量远远大于其他移动站点,M AC层的公平性恶化了传输控制协议(TCP)上、下行业务的公平性。该文以M AC层的观点分析了造成TCP业务不公平性的原因以及现有改进算法中存在的问题。提出了一种利用M AC层突发传输提高中心站点优先级的算法,并采用成批服务M/M/1/B排队模型分析了该算法的性能。仿真结果显示,该算法能够很好地保证TCP上、下行业务流的公平性,大量节省缓冲区容量,而且具有实现简单的优点。     

一种基于网络编码的速率自适应多播MAC协议

针对现有IEEE 802.11协议在无线局域网多播应用中存在可靠性差、吞吐性能不佳等诸多缺陷,提出了一种基于网络编码的速率自适应多播MAC协议RAMPNC.该协议采用网络编码组传输模型发送多播数据,使多播接收节点通过对累积的编码帧进行解码操作恢复出所需的原始数据.此外,RAMPNC利用RTS/CTS 握手信号实现信道状态信息交换,并根据多播接收节点反馈的信道信噪比估值动态调整源端的物理层发送速率.通过使用NS-2模拟器评估RAMPNC协议性能,结果显示,该协议在多播吞吐量,平均帧传输延时和帧投递率等方面获得了比已有ELBP和ARSM协议更好的性能.     

一种面向实时业务的Ad Hoc网络退避自适应拥塞控制协议

该文对IEEE 802.11分布协调功能DCF(Distributed coordination function)进行改进,提出一种实时退避自适应拥塞控制(RBA-CC)协议.RBA-CC协议有两项重要更变:(1)将迅速交换和快速转发机制应用于多跳Ad Hoc网络,减轻了MAC层的流间竞争和流内竞争,从而提高实时业务的传输效率;(2)依据节点的队列瞬间状态确定拥塞状况,让ACK帧携带下一跳节点的拥塞指示信息,以便实现上一跳节点的自适应退避拥塞控制.对RBA-CC协议的仿真结果显示:RBA-CC协议能够降低实时业务数据包的时延,并有效提高网络端到端的饱和吞吐量.     

A novel algorithm of channel resource allocation in wide-band WLAN

With the development of Wide-band wireless communications.MAC protocol in IEEE 802.11 call't satisfy user-individual quality of service(QoS)guarantees effectively and can't support hish-speed mobility.A novel algorithm for channel allocation in Wide-band WLAN and an improved resource reservation mechanism aDplied into IEEE 802.11 MAC protocol are proposed in this article.The simulated results indicate that the advanced protocol makes the system throughput improved and delay decrease.Moreover,the improved system shows an excellent performance in the environment with high-speed mobility.