WiMAX Mesh网络中一种集中式QoS调度算法

针对WiMAX Mesh网络集中式下资源的调度和分配,分析了现有调度算法的研究进展与优缺点,结合标准对Mesh模式的QoS定义,提出了一种WiMAX Mesh网络集中式下基于分组的QoS调度算法。通过区分数据流的优先级方式对不同业务数据流进行分组,并计算组内流节点的权值,保证同种业务流间高传输要求和低传输节点的公平性。仿真结果表明,与HRF和LRC算法相比,该算法对于分类业务的时延和网络吞吐量具有明显的优势,实现了区分业务的QoS保障。     

基于TDMA的空中自组网MAC层资源调度算法研究

空中移动无线自组织网络是一种拓扑结构快速变化,有自组织性的多跳无中心网络;针对传统时隙分配算法资源利用率低、吞吐量不足、通信距离近等问题,采用引入分配系数的混合时隙分配模式,通过节点业务优先级和流量预测相结合,设计了一种基于TDMA定向分布式资源动态调度算法（M-TDMA）;对比分析了节点数量、传输速率、分配系数以及不同拓扑等多个维度对算法传输时延、吞吐量以及丢包率的影响;最后通过仿真实验对资源调度算法进行验证;仿真结果表明,在20个网络节点时,网络的最大传输时延小于600 ms,网络吞吐量可以达到4.5 Mbps以上, M-TDMA算法通过高效的资源调度,有效降低了网络传输时延并提高了网络吞吐量;     

基于节点状态的多类型传感器调度算法

针对无线传感器网络（WSN）中能量效率问题,提出一种基于簇结构中节点健康状态的多类型传感器调度算法. 该算法基于节点的健康状态、节点传输的信息质量,根据簇中节点的健康状态进行自适应选取任务节点;通过对传感器的合理调度,均衡了网络中能量消耗以及任务的分配,保证网络的顺利运行. 实验仿真结果表明了算法的有效性.     

一种多接口多信道VANET动态信道分配算法研究

为了合理地实现多接口多信道车载自组织网络（VANET）车辆节点间通信信道的动态分配,提出了一种基于通信双方车辆节点信道切换队列的动态信道分配算法。定义了车辆节点的射频接口状态,给出了信道的性能因子以及信道切换队列的生成方法,通过综合考虑通信双方车辆节点的射频接口状态和信道切换队列,快速自主地建立通信链路,从而解决了信道公平接入和分配不合理的问题。通过软件仿真比较可以看出,该算法实现了信道的动态分配,减小了平均端到端时延,增加了网络平均吞吐量,显著提高了多接口多信道VANET的网络性能。     

基于多信道的快速数据收集MAC协议

现有的单信道和多信道介质访问控制（MAC）协议不能很好地满足大规模数据收集应用场合对数据速率和时延的要求。为解决该问题,提出一种基于多信道的快速数据收集MAC协议,结合多信道和时分多址复用消除节点问的干扰,在节点进行时槽分配时充分考虑节点半双工通信方式和数据收集公平性,尽可能地在空间上实现信道的复用,提高数据传输的并行性。在时序调度过程中,引入网络时延能耗平衡因子,实现不同应用场合对时延和能耗的平衡调节,增强协议的灵活性。仿真结果表明,该协议在大规模数据收集应用中具有高吞吐量、低时延的特性。     

有限缓存双向中继系统性能分析

中继系统可以利用网络编码技术在更少的时隙内完成数据交换,显著提高系统的频谱利用率。在考虑网络编码的情况下,如何对中继节点处的缓存空间进行分配尚未被研究。在考虑实际传输开销、链路损耗、缓存有限的情况下,提出一种传输调度策略。然后利用马尔科夫理论对该系统进行数学建模和分析,进而求出系统平均吞吐量和排队时延的闭式解。蒙特卡洛仿真证明了该模型的精准性,并证实该调度策略要优于已有的传输方法,该模型还可以被用来确定一个合理的缓存大小,在保证时延的情况下,通过增加缓存空间来提高吞吐量。     

空间信息网中面向任务的多拓扑路由算法

本文在研究空间信息网中不同业务对链路带宽、传输时延、时延抖动以及丢包率要求的基础上,综合考虑空间信息网中空间节点的忙碌度属性,并结合Warshall-Floyd算法,提出了一种空间信息网中面向任务的多拓扑路由算法,对空间信息网中的链路设置针对不同业务的综合链路传输权重,从而形成面向不同任务的业务子拓扑,使得不同业务可以在各自的子拓扑上进行传输路径的选择,在满足不同业务Qo S需求的基础之上,充分考虑空间节点参与业务传输的能力,提高网络效率。仿真结果表明,所提算法能够有效地提高网络吞吐量和网络利用率,降低传输时延,并适应空间信息网中的多重业务需求。     

多宿点无线传感器网络时分多址时隙优化分配算法

针对单宿点无线传感器网络的时延大、容易出现传输瓶颈等问题,提出了多宿点无线传感器网络模型以及该模型的基于遗传算法(GA)的时分多址(TDMA)时隙分配算法。该算法根据宿点的数量以及位置将整个传感器网络划分成多个小传感器网络,并采用遗传算法对时隙分配结果进行优化。仿真结果表明,基于遗传算法的多宿点无线传感器网络TDMA时隙分配算法得到的时隙分配结果在时隙分配帧长度、数据包平均时延以及节点平均能耗方面均要优于图着色算法。     

MIMO系统中的H.264/SVC数据流抽取和重组算法

为了使H.264可分级视频编码(SVC)生成的数据流分割为多个子数据流,便于在多输入多输出(MIMO)无线网络的不同子信道上传输以提高视频传输速率,提出了一个SVC数据流抽取和重组算法.在发送端,该算法利用SVC数据流的分层结构,将其中的基本层和增强层抽取为多个子数据流,并保持基本层子数据流能够独立解码.在接收端,该算法将接收到的子数据流重组成可解码的SVC数据流.实验证明该算法能充分利用MIMO系统提供的高带宽,并具有较低的冗余度和较好的灵活性.     

一种改进的基于最少信道切换的路由算法

在Ad Hoc网络中,如何基于多信道有效地利用网络中的频谱资源,提高网络的性能,已经成为近几年来研究的热点。在DSDV路由协议的基础上,提出了一种基于减少网络中的信道切换的路由算法——OLCH-DSDV,该算法采用最小切换时延的信道分配策略,尽量减少信道切换产生的时延,从而降低了网络时延,提高了吞吐量。该算法要求源节点通过自身维护的路由和信道使用信息,选择到达目的节点的最优路径,也就是需要最少信道切换的路径。仿真结果表明该路由改进算法在有效提高系统吞吐量的同时,也有效地减少了网络中的传输时延。     

Transmission scheduling algorithm for MIMO link ad hoc networks

Most reported works on transmission scheduling algorithm for multiple input multiple output (MIMO) link ad hoc networks do not fully exploit the spatial multiplexing potential inherent to multiple an-tennas system.In this paper,a novel transmission scheduling algorithm is proposed to further enhance the performance of MIMO link ad hoc networks.By utilizing the MIMO multi-stream reception capabilities and ordering the nodes’ allocation sequence,the proposed algorithm can dramatically shorten the scheduling frame length and more evenly distribute the data streams allocated to the network nodes.Meanwhile,allowing the nodes to transmit multiple streams in a slot,the algorithm can fully exploit the MIMO spatial multiplexing potential.Additionally,we give the theoretical analysis to quantify the throughput and delay performance with respect to this scheme.Numerical results demonstrate that the proposed algorithm can efficiently enhance the network throughput and reduce the average and maximum delay.     

An efficient bow-based on-demand QoS routing protocol for MIMO ad hoc networks

The multiple inputs multiple output (MIMO) architecture supports smart antennas and MIMO links is now a popular technique for exploiting the multi-path, spatial multiplexing, and diversity gain to provide high spectral efficiencies and performance improvement in wireless ad hoc networks. In this work, we propose a new multi-path on demand quality-of-service (QoS) routing architecture, looked like a bow and called as bow structure, in MIMO ad hoc networks. A bow-based MIMO ad hoc networks routing protocol, named as BowQR, is also proposed to support QoS requirement and to improve the transmission efficiency. Each bow structure is composed of rate-links and/or range-links on demand to provide multi-path routing and satisfy the bandwidth requirement. Two types of transmission links, the rate-link and range-link, exploit the spatial multiplexing and spatial diversity to provide extremely high spectral efficiencies and increase the transmission range. Finally, the simulation results show that our BowQR protocol achieves the performance improvements in throughput, success rate, and average latency.     

DLSOMAC:一个面向分布式无线链路调度技术的MAC协议

无线网络分布式链路调度技术通过发掘无线传输间的复用达到提高吞吐量的目的. 链路调度策略的形成需要节点间公平地交互含有如节点ID、队列长度等信息的短报文,并且这些短报文同步传输,导致信道拥挤.由于存在信道空闲侦听开销,在拥挤信道中频繁后退,以及隐藏终端和暴露终端的问题,传统的CSMA/CA (Carrier sense multiple access with collision avoidance)协议传输性能低下,难以为分布式无线链路调度技术服务. 针对链路调度策略形成期间报文短、信道拥挤以及公平性要求的挑战.提出了一个简单的随机MAC (Media access control)协议DLSOMAC (Distributed link scheduling oriented MAC). DLSOMAC协议没有信道侦听过程,以降低短报文的传输延迟开销;基于分布式息票收集算法,均匀分散传输时刻来降低冲撞概率和提高公平性,以满足分布式链路调度技术对MAC层的需求.用排队论分析了DLSOMAC的报文传输延迟性能.仿真实验表明, 在短报文情况下,无论网络负载轻重与否, DLSOMAC协议的报文传输延迟明显优于CSMA/CA,并且报文越短,性能相对越好.即使在长报文的情况下,当网络负载很重时, DLOSMAC协议也稍优于CSMA/CA协议,适合于为自组织网络的分布式链路调度技术服务.     

蓝牙自组个人网监听模式下分散网调度算法

蓝牙自组个人区域网络是由具有蓝牙功能的设备组成一个不需额外网络设备,在某个区域内一起自主协调工作,相互间自由通信的独立无线移动网络.网络中的某些节点采用时分复用方式参与多个微微网中并转发网络数据.由于节点在某时刻只能加入其中一个微微网中,这就需要微微网间或者分散网调度算法.监听模式为分散网调度算法提供了一个比较灵活的方式并且无须更改协议.提出了一种基于监听模式的自适应分散网调度算法,有效解决了这个具有挑战性的课题.算法监控各个链路上的流量,并获得流量变化数据,根据这些数据实时改变节点在各个链路上的监听时隙分配比例.通过对算法仿真结果的对比和分析,证明算法能够提高吞吐量,减少传输延迟,改善网络性能.     

一种最大化网络吞吐量的认知无线Ad Hoc网络跨层优化算法

认知无线Ad hoc网络(cognitive wireless ad hoc networks)是由一组具有认知决策能力的节点以多跳无线方式组成的智能网络.网络容量的求解与网络吞吐量的优化是该类网络研究的难点.作者首先推导了混叠模式下认知无线Ad hoc网络容量上界的闭合表达式,并指出该上界只与用户空间分布特性相关;然后提出了一种新的基于遗传算法的跨层优化算法,通过联合优化邻居选择与功率分配实现网络吞吐量的最大化;最后仿真验证了该算法的有效性,结果表明网络吞吐量能较好地逼近网络容量上界.     

A topology-transparent MAC scheduling algorithm with guaranteed QoS for multihop wireless network

Due to its character of topology independency, topology-transparent medium access control (MAC) scheduling algorithm is very suitable for large-scale mobile ad hoc wireless networks. In this paper, we propose a new topologytransparent MAC scheduling algorithm, with parameters of the node number and the maximal nodal degree known, our scheduling algorithm is based on a special balanced incomplete block design whose block size is optimized by maximizing the guaranteed throughput. Its superiority over typical other scheduling algorithms is proven mathematically with respect to the guaranteed throughput, the maximal transmission delay, and also the minimal transmission delay. The effect of inaccuracy in the estimation of the maximal nodal degree on the guaranteed throughput is deduced mathematically, showing that the guaranteed throughput decreases almost linearly as the actual nodal degree increases. Further techniques for improving the feasibility of the algorithm, such as collision avoidance, time synchronization, etc., are also discussed.     

MANET路由协议及其性能研究

MANET(Mobile Ad Hoe Network)是由一组无线移动主机组成的一个没有任何建立好的基础设施或集中管理设备的临时网络。网络拓扑易变、带宽、能源有限是Ad Hoc移动网络的主要特点。重点介绍了Ad hoc网络的组网关键技术——路由协议，并对现在的具有代表性的协议性能进行了比较，研究了在不同环境下的各自路由协议仿真实验所体现出来的性能差别，对Ad hoc的组网具有指导意义。     

Joint routing, scheduling, and power control for multichannel wireless sensor networks with physical interference

Reliability and real-time requirements bring new challenges to the energy-constrained wireless sensor networks, especially to the industrial wireless sensor networks. Meanwhile, the capacity of wireless sensor networks can be substantially increased by operating on multiple nonoverlapping channels. In this context, new routing, scheduling, and power control algorithms are required to achieve reliable and real-time communications and to fully utilize the increased bandwidth in multichannel wireless sensor networks. In this paper, we develop a distributed and online algorithm that jointly solves multipath routing, link scheduling, and power control problem, which can adapt automatically to the changes in the network topology and offered load. We particularly focus on finding the resource allocation that realizes trade-off among energy consumption, end-to-end delay, and network throughput for multichannel networks with physical interference model. Our algorithm jointly considers 1) delay and energy-aware power control for optimal transmission radius and rate with physical interference model, 2) throughput efficient multipath routing based on the given optimal transmission rate between the given source-destination pairs, and 3) reliable-aware and throughput efficient multichannel maximal link scheduling for time slots and channels based on the designated paths, and the new physical interference model that is updated by the optimal transmission radius. By proving and simulation, we show that our algorithm is provably efficient compared with the optimal centralized and offline algorithm and other comparable algorithms.     

基于自适应波束天线的局部优化拓扑控制算法

拓扑控制有助于提高ad hoc网络的性能,采用定向天线的自组网拓扑控制比全向天线网络更为复杂。基于自适应波束定向天线模型提出一种局部区域优化的拓扑控制算法。该算法利用分簇的思想将网络划分为可重叠的多个区域,区域内节点采用最小生成树（MST）的思想确定邻居关系,通过调整节点发射功率,改变天线波束的朝向、宽度和增益来构建拓扑。算法减小了节点的平均度数,降低了节点的发射功率,从而降低节点能耗,减少了节点间干扰,提高了网络吞吐量,仿真结果表明,算法显著提高了网络性能。