基于改进 MF-TDMA 的临近空间通信网协议设计与仿真

临近空间通信系统作为无线通信新的分支面临着为混合业务提供支持的问题,为此需要设计一种高效的多址接入协议以满足复杂的通信需求;在多频时分多址接入（MF-TDMA）协议的基础上提出了一种改进协议,通过对帧时隙进行功能划分,提出了固定时隙段加动态时隙段的设计,实现了对不同类型、不同速率业务的支持;利用 OPNET仿真软件进行了系统建模和协议性能仿真,仿真结果验证了协议设计的合理性和有效性。     

卫星通信系统的多址接入协议

卫星通信系统的多址接入协议包括:PRMA-HS、PRR-CFDAMA及BTDAMA.PRMA-HS协议是TDMA和S-ALOHA协议的结合,通过语音检测激活技术来分辨话音期和沉默期,其每帧的时隙分为被预约和可用时隙.PRR-CFDAMA协议在CFDAMA基础上增强预分配策略,把从终端来的包分为数据包和控制包.BTDAMA协议采用ON/OFF数据传输,适合于处理有一系列的突发和间隙的传输.     

无线自组网分布式编码域非正交多址机制性能分析

基于无人平台集群的分布式协同作战是未来战争的发展趋势,由此对智能集群无线自组网通信提出了快速响应的性能需求。针对现有无线自组网分布式多址接入机制在复杂多变战场环境与时断时续通信链路中存在的效率下降、无法满足快速响应需求的问题,提出基于分布式协同的编码域多址(DC-CMA)机制。DC-CMA机制以分布式无线自组网邻居节点信息维护与非正交多址技术为基础,设计高效的接入编码图样,通过降低图样稀疏性减少资源浪费,提高多址机制整体资源效率。数值仿真结果表明,在信道中断率相同时,与正交多址机制相比,DC-CMA机制可将信息交互周期缩短10%~50%,提升通信资源效率达5%~30%。利用无线自组网节点设备样机,模拟分布式协同任务数据进行端到端传输时延测试,得出DC-CMA机制相比于正交多址机制可降低平均传输时延超过30%,能够为提升无人平台集群分布式快速响应协同能力提供支撑。     

一种适用于移动节点环境的节能路由模式

为解决簇中移动代理节点的路由及其与静止节点通信的问题,针对现有算法存在的不足,提出一种节省能耗的改进近似算法。根据无线传感器节点传输范围有限的特点,将移动代理路由选择建模成一个顶点加权的游客问题。运用改进的近似算法进行路由选择,移动代理掌控数据交互全过程,从而保证移动代理在充分收集有用数据的前提下沿最优路径运行。实验结果表明,与原有的操作运行过程相比,该模式能进一步改进网络性能,降低网络能耗,延长网络生存时间。     

适用于弹载网络数据链的规模可扩展时分多址接入协议

对远程空空导弹网络运行模式进行了分析,在此基础上提出了一种适用于弹载网络数据链的规模可扩展时分多址接入协议.该协议通过载机与导弹间控制帧的交互,实现导弹无冲突地接入信道,达到他机协同制导的目的,并且能为多种优先级业务提供QoS保证.QualNet网络仿真环境下的仿真试验证明了该协议的有效性.     

网络化弹药的临时集中控制轮询时分多址协议

基于时分多址的介质接入控制协议是武器装备实现网络化的常见方式。针对传统时分多址协议难以满足网络化弹药通信灵活性和低功耗的要求,设计实现了一种临时集中控制,优化调度的轮询时分多址协议。通过集中控制的方式避免了多节点时间同步的复杂算法,通过实时地信息采集自适应地控制时间帧长度。实验结果表明,该协议代码量和通信开销小,在多变的通信需求下具有较好的灵活性,网络拓扑具有较好的扩展性,并符合网络化弹药低功耗的要求。     

基于簇中建链路由方法的无线传感器网络数据传输模型

在对常见网络路由缺点进行介绍的基础上,结合被动式网络的工作特点,提出了一种新的簇中建链路由方法。在簇中节点被唤醒后,簇首将这些节点组链,并根据各节点剩余能量的多少选择链首,链首作为簇首在簇中的代理节点,收集并融合数据后发送给簇首。实验表明,该方法降低了节点的传输能耗,消除了数据冲突并使得节点间的能耗更均衡,延长了网络寿命。     

改进的网络路由协议低功耗自适应分簇算法

LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy低功耗自适应算法)是无线传感器网络层次型路由协议中最重要和最具代表性的算法之一。通过对经典分簇路由算法LEACH的分析,针对LEACH算法中簇首分布不均匀、簇首与基站之间只能采用单跳路径的缺点,在簇首选择方式、簇首与基站的通信方式两方面进行了改进,并对LEACH算法及改进后的算法进行了仿真试验。仿真结果表明:该算法能有效地降低无线传感器网络节点的能量消耗,延长了网络存活时间,提高了传统LEACH算法的性能。     

一种区分路由频次的移动无线自组织网络混合路由协议

随着移动无线自组织网络在编队通信、应急通信等领域的广泛应用,越来越多的应用场景呈现路由使用频次不同的现象,对此现有按需路由协议和主动路由协议固定不变的路由维护策略无法高效适用。面向路由使用频次不同的应用场景,基于按需距离矢量（AODV）路由协议,设计并提出了一种按需策略和主动策略相结合的混合式路由算法,即通过源节点对每条路由使用频次的评估,将路由划分为高频次路由和低频次路由。对于高频次路由,运用主动策略维护;对于低频次路由,则运用按需策略维护。通过定性分析和仿真验证得出,相比AODV协议,该算法将数据包的端到端平均传输时延降低约20%.     

多跳分簇自组网络的最优簇内跳数分析

多跳分簇自组网络的网络规模扩展性差、开销大,簇内跳数的选取是影响分簇网络性能的关键。综合考虑路由层簇维护和媒体介入控制层调度的开销,利用硬核泊松点过程推导网络的干扰与容量,进一步建立网络吞吐量与信道利用率模型,以吞吐量最大化为目标,以信道利用率为约束,得到最优的簇内跳数。仿真结果表明,所建立的模型能有效反映簇内跳数、节点密度等参数对干扰强度、网络吞吐量和信道利用率的影响,簇内跳数的最优值取决于路径损耗系数和节点密度。     

一种改进的移动自组织网多路径路由协议

在移动自组网中,相比于单路径路由协议,多路径路由协议通过建立和维护多条备用路径,可以有效地减小通信中断的概率,降低端到端的时延。然而,目前对备用路径数目的分析方法不适合于复杂多变的无线自组网络传输环境,而且现有多路径路由协议难以满足混合业务中不同业务对传输质量的不同要求。为解决上述问题,对单路径与多路径路由协议进行建模研究,分析维护备用路径数目参量对多路径路由协议性能的影响;基于此建模分析的结论,提出一种面向业务的多路径路由协议,根据不同业务的服务质量（QoS）需求,综合考虑跳数、平均连接度、最小带宽等参数,选择针对本业务QoS需求的最优路径。仿真结果表明,调整权值系数,数据类业务的投递率最多可提高25%,语音类业务的平均时延可减少10%~20%,证明该协议针对不同业务能选择性地带来时延、可靠性、可用带宽等性能的提升。     

对流层散射信道下Ad Hoc网络路由防断裂技术

现有Ad Hoc网络路由防断裂研究多采用在理想信道下将单一接收端功率作为路由监测的依据。为了增强反导作战组网性能,引入通信距离远、抗干扰能力强的对流层散射信道,研究该信道及设备的特性对Ad Hoc网络路由的整体影响;提出了散射信道路由状态监控模型,力图在路由断裂之前迅速定位"虚弱态"路由的末端节点;根据RE-AODV的优化协议,发起反向路由搜索以修复受损路由。结果显示,改进的散射信道路由修复协议RE-AODV使平均端到端时延最大降低17.1%,减小控制报文开销最大21.8%,同时能在高速状态下保持过70%的分组投递率,能较好地防止高速移动节点的路由断裂。     

天基自组织网络分布式抗毁路由算法设计与研究

天基自组织网络是一种大时空尺度的复杂网络,具有节点数量庞大、组成复杂、星间拓扑结构高动态变化等特点。为保证网络信息传输的连续性,亟需设计一种能够尽量减少重路由的出现,并对网络故障情况及时给出准确响应的天基自组织网络路由协议。针对现有卫星路由算法使用的源端重路由方法中存在的时延大、丢包率高的问题,提出一种天基自组织网络分布式抗毁路由算法,以最小化端到端时延为约束求解最优路径,并通过断点续传的方法可以在失效节点处重新探测一条到达目的节点的路径。仿真结果表明,在节点可能失效的场景中,该算法以少量控制开销为代价,可以获得较好的数据传输率和时延性能,保证了路由的可靠性和抗毁性。     

基于速度自适应的无线网络编码协议设计

传统网络编码方案使用固定的传输速率,没有考虑传输速率自适应对网络性能的影响,使得无线网络的性能不能进一步提升。文中提出一种基于传输速率自适应的网络编码协议,使得网络中的节点可以根据数据传输特性和无线链路质量作出路由决策,充分利用网络中空闲节点的传输能力,有效降低了节点间的通信开销,减少了重复数据包发送的概率。仿真结果表明,优化后的路由协议能够有效提升网络的吞吐量同时降低包的端到端时延。