带睡眠机制的IEEE 802.15.4 MAC协议性能分析

针对IEEE 802.15.4中的周期性睡眠机制,提出了一种IEEE 802.15.4 MAC协议实时应用中完全基于时隙分析的精确建模方法.该方法把IEEE 802.15.4的睡眠机制以及载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)机制同时纳入考虑,将整个超帧以退避时隙为单位进行划分.通过对2个机制精确到时隙的建模,分析了网络负载以及占空比特别是睡眠机制对能耗、吞吐量及平均服务延迟等网络性能的影响.NS-2仿真结果表明,该模型可准确预测实时应用中IEEE 802.15.4网络性能,且在相同数据率条件下占空比适当的睡眠机制可使得能量消耗以及网络吞吐量达到最优值.     

基于中央预定信令调控的多址接入

提出一个改进的多址接入控制协议,即基于中央预定信令调控的多址接入（centralized reservation signaling based multiple access,CRSMA）。该协议利用了IEEE802.15中所使用的小网络中央控制器（piconet coordinator,PNC）的特点,避免了数据的碰撞, 减少了控制信令的使用并且解决了空信道问题。对该协议进行了仿真分析,把该协议与IEEE802.11中的多址接入控制协议,即载波侦听多址接入/冲突避免（carrier sense multiple access with collision avoidance,CSMA/CA）,以及当前典型的改进方法进行了性能对比。最终的分析和仿真结果可以证明,从获得更高的吞吐量和更好的带宽利用率的角度而言,CRSMA优于CSMA/CA及其大多数改进的方法。     

DCA协议的饱和吞吐量分析与最优带宽分配

动态信道分配(dynamic channel assignment,DCA)协议是一种经典的基于公用控制信道的多接口多信道无线网介质访问控制(medium access control,MAC)协议。为更全面地评估DCA协议的饱和吞吐量性能,首先通过分析DCA协议在控制信道和数据信道上的传输特性,建立了DCA协议饱和吞吐量的理论模型;然后,基于ns2网络仿真平台进行仿真实验,验证了模型的准确性以及对饱和转移临界条件的预测能力;基于该理论模型,进一步设计了信道最优带宽分配策略。理论计算以及仿真实验均表明:该信道分配策略能够有效地提高信道利用效率,改善网络吞吐量性能。     

基于IEEE 802.15.4 MAC协议电能量自动抄表系统

提出了媒体接入控制(MAC)协议下用于自动读取电能量数据的无线总线结构,并在此结构形式上,分析了电能量终端的数据量特点,以及无线信道中影响误码率的因素.通过实际分析给出了适合无线传输的数据帧格式,最后对通信协议和终端的软、硬件进行了设计.