一种基于区分服务的IEEE 802.11 QoS信道访问控制机制

研究表明,无线移动自组织网络具有带宽有限,信道质量不稳定,节点移动造成网络拓扑结构变化等诸多特性,这些特性严重损害了网络性能,以致在传统无线移动网络中支持具有严格QoS要求的多媒体应用面临严峻的挑战.本文提出了一种基于区分服务的信道接入控制机制,以更好地支持实时通信流.该机制对传统的IEEE 802.11DCF机制进行...     

基于媒质共享的无线Ad hoc 网络拥塞避免策略

针对无线Ad hoc 网络的拥塞问题,提出了一种基于媒质共享的公平拥塞控制( MCFCC) 算法,并与典型算法LRED 进行了比较． 在MCFCC 算法中,节点根据竞争共享信道时的退避次数计算退避率,据此进一步得出分组丢弃概率,从而能合理控制源节点的分组发送速率,并可通过快速准确地判断节点和网络的拥塞程度,解决共享媒质冲突和拥塞导致的吞吐量下降问题．另外,该算法通过请求发送、清除发送捎带的方式把拥塞信息发送给邻节点,使得每个节点可以及时获得周围网络的拥塞信息,并据此更新自身的拥塞信息和分组丢弃概率,从而改善各节点上业务流之间的公平性． 仿真结果表明,MCFCC 算法对IEEE 802. 11 DCF 协议的改进效果明显,可以大大提高网络的吞吐量,改善节点间的公平性,从媒质接入控制层上有效地避免了网络拥塞．     

基于优先级轮换的ad hoc网络MAC协议

该文提出了新的ad hoc网络媒体访问控制协议,即优先级轮换多址接入（priority rotation multiple aceess,简称PRMA）。该协议适用于单信道半双工电台。通过载波监听,并使用控制分组,PRMA有效地解决了在多跳网中的隐藏终端问题。在不同的访问周期,节点可能具有不同的优先级。为了避免冲突,节点按照优先级,在不同的时间发送分组。理论分析和仿真结果表明．PRMA协议在低负载和高高载时均有转高的吞吐量。     

基于二次曲线的无线局域网MAC退避算法

为提高无线局域网的吞吐量,提出了一种基于二次曲线的无线局域网介质访问控制（MAC）退避算法QIQD．该算法通过分段二次曲线计算数据帧碰撞冲突后增大竞争窗口的倍乘因子和数据帧成功传输后减小竞争窗口的倍除因子,克服了采用定常退避因子导致冲突加剧的缺点,从而降低了碰撞概率,提高了信道利用率．文中还讨论了QIQD算法中退避窗口阈值Wbasic的取值,并利用大量仿真实验验证了Wbasic=64时,QIQD算法的吞吐量和公平性能最优．仿真实验表明,QIQD算法能够有效降低站点之间的碰撞概率,增加系统整体的吞吐量,同时增强站点之间的公平性．     

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.     

A contention-based efficient-information perception algorithm （CEiPA） for vehicular ad hoc networks

The problem of information dissemination is researched for vehicular ad-hoc networks (VANET) in this paper, and a contention-based efficient-information perception algorithm (CEiPA) is proposed. The idea of CEiPA is that beacons are delivered over VANET with limited lifetime and efficient information. CEiPA consists of two phases. The first one is initialization phase, during which the count timers Tcycle and Tlocal are set to start beacon delivery while Tcycle is also used to monitor and restart beaconing. The second one is beacon delivery phase. An elaborate distance function is employed to set contention delay for beacons of each vehicle. In this way beacons will be sent in order, which decreases the collision of beacons. Simulation results show that CEiPA enables each beacon to carry more efficient information and spread them over more vehicles with lower network overhead than the periodic beacon scheme. CEiPA is also flexible and scalable because the efficient information threshold it employs is a balance among the freshness of information, network overhead and perception area of a vehicle.     

定向天线配置Ad hoc网络的MAC协议研究

对目前已提出的Ad hoc网中使用定向天线的MAC协议进行了分析、归纳，指出这些MAC协议中存在的问题以及设计一种有效使用定向天线的MAC协议应遵循的准则．最后，提出这类MAC协议应作的改进．     

用于无线自组织网络的属性加密算法

针对在无线自组织(ad hoc)网络中难以高效地加密和传输敏感消息的问题,提出了一种基于属性的无线自组织网络加密算法.该算法的阈值访问策略使得只有属性超过一定阈值的用户才能够解密消息,从而实现了群组加密;利用离散傅里叶变换分割密钥,使得密钥的分享值可以通过公开信道发布给用户;利用离散傅里叶逆变换还原密钥,使得解密过程具有一定的容错性且降低了解密的时间复杂度.实验结果表明,该算法不仅能有效降低无线自组织网络节点的能耗,而且使用该算法传输消息时延很小,适合在无线自组织网络中使用.     

基于Choquet模糊积分的WLAN性能化研究

用NS2仿真软件模拟无线局域网IEEE 802.11的MAC层协议,得到在不同MAC帧长、数据速率、最小竞争窗口大小和重传次数的情况下网络吞吐量的大小.利用基于Choquet积分的相关性模糊测度理论定量地测得帧长、数据速率、最小竞争窗口和重传次数以及它们的内在关系对网络吞吐量的影响程度,根据测度结果缩小参数集,并依此优化网络性能,仿真结果表明,只需调整参数集中的关键参数,就能有效提高网络的吞吐量.     

定向天线自组织网中的纯定向传输/接收算法

目前大部分关于移动自组织网的研究建立在全向天线或全向传输/接收这个假设的基础之上.全向天线接收的缺点是很容易受到干扰.本文提出了一种基于时分多址技术的新的媒体接入控制算法.该算法是分布式的,使用了智能天线的天线波束赋形技术,对有定向天线的移动自组织网采用纯定向传输和接收,没有假定任何全向天线或全向接收性能.分析表明,该算法避免了全向接收的缺点,抗干扰性强,做邻居节点检测和资源预留的时间只占总时间的9%,该算法是合理的.     

IEEE802.11 DCF及其改进方案性能分析与比较

为进一步改进无线局域网媒体访问控制机制,提高大规模无线局域网的性能,深入研究了IEEE802.11标准的分布式协调功能及两种典型改进方案.与分布式协调功能相比,快速冲突分解机制大幅提高了网络的吞吐量,但网络的时延抖动和公平性却更加恶化;新型自适应DCF机制显著改善了网络的时延抖动和公平性,对网络吞吐量也有所提升.因此,新型自适应DCF机制经进一步完善后,更适用于大规模无线局域网传输多媒体信息.     

Topology Adaptation for Robust Ad Hoc Cyberphysical Networks under Puncture-Style Attacks

Many cyber physical networks will involve ad hoc deployments utilizing peer-to-peer communications.Examples include transportation systems where a group of moving cars communicate in order to avoid collisions,teams of robotic agents that work together in support of disaster recovery, and sensor networks deployed for health-care monitoring, monitoring the operation of a factory plant or to coordinate and actuate mechanisms for energy conservation in a building. These networks may face a variety of threats that puncture their connectivity and, should their performance degrade, the result could be catastrophic. Consider, for example, a vehicular ad hoc network where communication assists collision avoidance. In such a case, degradation could lead to vehicle accidents. Therefore, in order to overcome network performance degradations and the puncture of a network(such as blackhole or jamming) which is under attack, we propose an algorithm called the Fiedler Value Power Adjustment Topology Adaption(FVPATA). FVPATA aims to dynamically adapt an ad hoc network's topology, even if the attacker varies its location and in the case of an interference-style attack by increasing the interference power. The algorithm utilizes the formulation from the graph theory which works with the Fiedler value to guide each node in wireless ad hoc network utilizing power adjustments to enhance the network's overall robustness. The advantage of the proposed mechanism is that it is a light-weight approach which is totally distributed, based on topology updates inherent in the Optimized Link State Routing(OLSR) protocol and, hence, it is unnecessary to introduce additional messages. Additionally, an algorithm was developed to resolve problems involving asymmetric links that arise in ad hoc networks by eliminating unnecessary energy consumption of Fiedler nodes. Simulation results using NS3 show that the proposed mechanism successfully decreases the average amount of hops used by 50% and the delay of flows when nodes are migrating at a modest rate below 60 m/min.     

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．     

基于跨层设计的MANET拥塞控制路由算法

移动无线自组网(MANET,Mobile Ad Hoc Network)是由无线移动节点所组成的具有任意和临时性网络拓扑的动态自组织网络系统,每个节点都可以作为主机和路由器使用。由于移动自组网的独特组织形式,固定网络和有中心无线网络的很多协议无法直接被它采用,因而需要设计专门适用于移动自组网的协议。其中,路由协议是自组网设计并研究的主要技术难点之一。对MANET中的经典AODV路由算法进行了改进,通过节点MAC层信息感知,表征出链路拥塞状态,同时将MAC层信息跨层共享,提出时延跳数积作为网络层路由判断和选择的依据,改善移动自组网传统路由协议遇到的拥塞问题,优化路由工作和网络性能。     

无线传感器网络的连通与覆盖

由于无线传感器网络的节点是随机放置的，网络的节点数目、节点通讯半径和探测半径与网络的连通性和探测覆盖率之间有着密切的联系．为此，研究了无线传感器网络一个固定区域内连通性问题和探测覆盖率问题．连通性问题采用计算机模拟随机抛撒节点进行连通度测试的方法，给出了节点数、通讯半径和连通概率关系曲线；探测覆盖率问题采用概率模型求解的方法，给出了节点数、探测半径和探测覆盖率之间的公式．以此为基础，给出无线传感器网络节点通讯半径、探测半径和传感器节点数目的设计原则．     

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.     

ROGR:基于定向道路的地理位置路由

地理位置路由协议被广泛应用于车载网络VANETs(vehicle Ad Hoc networks),然而在真实的城市场景中,由于复杂的道路拓扑和车辆移动,网络拓扑呈动态变化,给地理位置路由协议提出了挑战。传统的基于定向节点地理位置路由遭受可达性和可扩展性的折衷问题。为此,提出面向VANETs城市场景基于定向道路的地理位置路由ROGR(road-oriented geographic routing)协议。ROGR协议利用道路数字地图信息,并结合了基于源节点转发和基于接收节点转发机制。在每一跳中,利用数字地图信息和周期的beacon包,源节点计算各路段的权值;并选择具有最大权值的路段作为数据包传输路段,再将该路段上的车辆作为下一跳转发节点的候选节点。然后,这些候选节点利用基于退避时延机制竞争转发数据包。仿真结果表明,提出的ROGR协议具有好的可达性和可扩展性。     

无线自组网可生存性保证的拓扑控制

为了解决频繁发生的自然故障和恶意攻击引起的无线自组网可生存问题,根据无线自组网的特点,分析图的连通度大小对网络拓扑结构特性和应用服务质量的影响,在此基础上结合网络可生存概念,提出面向网络可生存的容错拓扑控制设计策略。通过理论和实验求得保证网络多连通的关键邻居数,并提出一种基于邻居数的拓扑控制算法k2TC,当节点失效时,及时维护其他节点度等于或略小于阈值k。该分布式算法能构建并维护容错拓扑结构,算法简单且开销小。仿真结果表明:在节点出现失效时,新算法能够保证网络的抗毁性和有效性,使得无线自组网具有可生存的能力。     

Two-Level Cross-Talked Admission Control Mechanism for QoS Guarantee in 802.11e EDCA

This paper describes a two-level cross-talked admission control mechanism that guarantees quality of service （QoS） requirements for multimedia applications over wireless local area networks （WLANs）. An enhanced distributed channel access analytical model is used to compute the maximum number of admitted users according to the QoS requirements and the packet arrival characters. Then, some channel resources are reserved for handoff calls based on the maximum number of admitted users and the call-level traffic model. The channel utilization ratio is also measured to reflect the current system traffic load. The maximum number of admitted users and the channel utilization ratio are used for admission control for applications with QoS requirements in the call level and for rate control of best effort applications in the packet level using the p-nonacknowledgement scheme. Thus, the QoS requirements are statistically guaranteed while the system is efficiently utilized. Simulations validate the effectiveness of this mechanism to guarantee the QoS and bandwidth utilization.