基于OPNET的电力线网络的MAC协议仿真研究

随着低碳经济的兴起,智能电网成为当前的研究热点.智能电网的底层通信以现有的电力线网络为基础,因此电力线网络的性能深刻影响智能电网的有效运行.针对电力线信道的特性,主要探讨智能电网中的电力线网络MAC协议的性能.文章先介绍非时隙ALOHA和1-坚持型CSMA协议的基本原理,然后采用OPNET,仿真了电力线网络分别采用非时隙ALOHA协议和1-坚持型CSMA协议时的网络性能.在电力线网络接入不同的用户数时,仿真用户数的变化对网络性能的影响;电力线网络的接入用户数目都为30,考虑网络受到电力线信道的时延和信道误比特率的影响,仿真电力线信道特性对电力线网络性能的影响.仿真结果为电力线网络MAC协议的研究提供了一定的参考.     

基于随机多址协议的系统吞吐量分析

为解决当多个用户通过一个公共信道与其他用户进行通信时必须采用多址技术的问题。在详细阐述了时隙ALOHA系统和连续时间ALOHA系统以及非坚持CSMA（Carrier Sense Multiple Access）控制协议的分析的同时,分别得出了3种系统的平均成功队长和系统吞吐量的数学表达式,并通过仿真实验验证了理论分析的正确性。     

基于LoRa的有源电子标签低功耗模型研究

针对有源电子标签的功耗大和寿命短等问题,提出了一种基于远距离(Long Range, LoRa)标准和帧时隙ALOHA(Frame Slot ALOHA)算法的低功耗有源电子标签设计方案。首先,为实现低功耗的性能要求,在标签中引入预唤醒命令,并通过对预唤醒、唤醒周期中休眠和侦听时间的调整,进一步降低了标签的功耗。其次,采用帧时隙ALOHA算法以缓解标签在选择时隙中的碰撞问题。实际测试结果表明,加入预唤醒命令后,标签的理想侦听时间降低为4 ms,且休眠时长增加,能够满足延长标签工作寿命的实际要求。     

扩频时隙ALOHA及其在CDMA通信中的应用

本文在分析传统ALOHA随机多址协议不足的基础上对扩频时隙ALOHA的基本原理及其吞吐量性能进行了研究,并对其在第三代WCDMA移动通信系统中的应用作了探讨.     

基于动态帧时隙ALOHA的危险品运输RFID防碰撞算法

针对危险品运输ALOHA算法随着标签数目的增多系统性能逐渐下降的问题,对射频识别系统和固定帧时隙ALOHA算法工作原理进行分析,运用Matlab辅助工具建立了基于动态帧时隙ALOHA算法危险品运输RFID防碰撞模型.实例分析和仿真验证结果表明,基于固定帧时隙ALOHA算法的系统效率在标签数为60时达到最高,之后随着标签数增多系统效率迅速下降;在标签数为0~100时,基于动态帧时隙ALOHA算法的系统效率随着系统标签数的增加而逐渐增加,并最终达到35.2%,具有较好的鲁棒性,能够有效提升危险品运输的安全水平.     

基于动态帧时隙ALOHA的危险品运输RFID防碰撞算法

针对危险品运输ALOHA算法随着标签数目的增多系统性能逐渐下降的问题,对射频识别系统和固定帧时隙ALOHA算法工作原理进行分析,运用Matlab辅助工具建立了基于动态帧时隙ALOHA算法危险品运输RFID防碰撞模型.实例分析和仿真验证结果表明,基于固定帧时隙ALOHA算法的系统效率在标签数为60时达到最高,之后随着标签数增多系统效率迅速下降;在标签数为0～100时,基于动态帧时隙ALOHA算法的系统效率随着系统标签数的增加而逐渐增加,并最终达到35.2%,具有较好的鲁棒性,能够有效提升危险品运输的安全水平.     

帧时隙ALOHA防碰撞算法仿真与研究

在分析帧时隙ALOHA防碰撞算法的基础上,设计并实现了基于MATLAB的帧时隙ALOHA防碰撞仿真算法．通过仿真研究了标签数量、帧长度对识别时间的影响,以及标签数对系统效率的影响和系统负载对吞吐量的影响,以期为帧时隙ALOHA防碰撞的实际应用提供依据．     

一种超高速无线局域网多用户多业务调度算法

针对超高速无线局域网的系统性能要求,提出了一种新的超高速无线局域网多用户多业务MUMS(Multi-user and Multi-service)调度算法.基于对不同业务的服务质量QoS(Quality of Service)要求、用户信道状态信息CSI(Channel State Information)及服务队列信息的综合分析,此算法对业务和用户进行分层调度.仿真结果表明,在满足不同业务QoS需求且保证用户公平性的同时,提出的调度算法能有效地降低丢包率,提高系统吞吐量.     

CSI对天线相关MIMO系统容量影响的仿真分析

研究了在无线MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统中,天线相关时,发射端已知信道状态信息(CSI)和未知CSI两种情况对系统容量的影响。建立了天线相关MIMO系统模型,给出了相关系数并推导了相关信道容量的表达式,用Monte Carlo方法仿真了天线角度扩展为均匀分布时,信道状态信息与系统容量之间的关系。     

基于黄金分割的动态帧时隙ALOHA防碰撞算法

为了提高射频识别(RFID)系统中标签的识别效率,本文对基于ALOHA的概率性防碰撞算法进行了详细的分析,提出了一种基于黄金分割的动态帧时隙ALOHA防碰撞算法.标签估计中,选取动态调整机制来自动调整标签估计式中的系数,使得标签估计个数随着标签数动态变化;下一查询周期帧时隙长度调整中,根据标签到达的概率分布特点并结合黄金分割法思想,通过设置阈值条件来动态优化帧长度.MATLAB仿真结果表明,该算法能够减少空时隙的数量,有效的提高了系统的识别效率和时隙利用率.     

多跳移动分组无线网络的吞吐率分析

提出了一种应用ＩＥＥＥ８０２．１１ＲＴＳ／ＣＴＳ协议的多跳,移动分组网络,分析了它的系统容量并与时隙ＡＬＯＨＡ,ＣＳＭＡ多址接入协议下的网络性能作了比较,最小ＩＤ号的分群算法可以通过较少的控制信息快速得到顽健的分解网络结构,选用合适的ＭＡＣ协议能有效地利用多信道。     

基于HFC网络的MAC层协议的研究

介绍了HFC的基本结构,工作原理,频谱的安排及ALOHA和CSMA/CD的协议内容,并进行了计算机仿真。从仿真中看到ALOHA和CSMA/CD协议较好地解决了上行信道的接入问题,但是有限的信道带宽使冲突不可避免,由此会引起等待时延,使“随机接入”成为“伪随机接入”,另外,系统容量受到限制。因此,在本文的最后提出了一种新的网络协议:OSCDMA,并且考虑了该协议的接入方案(SAMA)。     

一种基于ALOHA时隙的多优先级控制协议设计与仿真

提出了一种基于时隙ALOHA的传输动态控制协议。系统信道分为数据信道和控制信道,信道均以时隙划分,其在时隙边界上同步。而控制信道中时隙又进一步划分为多个子时隙。通过建立一个离散马尔科夫链模型对其进行性能分析可知,它能够适用于实际塑料光纤接入网络中工作站数量远远大于信道数的要求。由于在文献[1]所述的控制协议的基础上加入了优先级的控制,它可以根据各类业务对时延的不同要求进行优先级分配。仿真结果表明,此方案具有一定的合理性和可行性。     

Cross-layer adaptive cooperative TDMA protocol for multi-hop wireless networks

Aiming at signal fading in the Rayleigh channel and channel waste or overload caused by the sudden traffic transmission in multi-hop wireless networks, a cross-layer adaptive cooperative time division multiple access protocol(CAC-TDMA) for multi-hop wireless networks is proposed. By taking advantage of the routing layer characteristics that periodically update topology, nodes can get the channel outage probability and position, determine whether they are cooperative relays themselves by no additional consultations overhead, which can decrease the waiting delay and increase channel utilization. To make a numerical analysis of the throughput, packet drop rate and delay of CAC-TDMA, a Markov chain analysis models of CAC-TDMA is constructed. Numerical and simulation results show that the proposed protocol can guarantee better performance than the conventional TDMA, that is, the maximum increase of throughput is 36％ and the maximum decrease of delay is 40％.     

一种带内全双工无线网络MAC机制及性能分析

在带内全双工无线接入点与半双工用户的无线网络中,当接入点发起信道接入请求时,数据传输阶段接入点的同频上行链路将处于空闲状态,此时网络吞吐量仅相当于半双工模式．针对上述问题,提出一种新的媒体接入控制机制,可通过一次信道接入建立非对称带内全双工双向链路．无论接入点还是用户接入信道,该机制均能够保证接入点与两个用户进行同时同频上下行数据传输,提高了网络吞吐量．通过构建Markov模型分析非对称带内全双工-媒体接入控制的吞吐量性能．结果表明,非对称带内全双工-媒体接入控制与请求发送／允许发送机制相比,吞吐量提高了近1倍．     

无线自回传网络中基于Lyapunov的虚拟资源分配算法

为提高网络部署的灵活性,保障多样化虚拟网络的需求,针对无线自回传网络场景提出一种基于Lyapunov的虚拟资源分配策略.联合考虑系统稳定性、虚拟网络最小速率需求和小蜂窝回传容量限制,对无线接入资源和回传带宽进行联合分配,建立虚拟网络效用最大化模型;其次,运用Lyapunov优化理论设计了一种基于当前信道状态和队列状态的实时调度算法;最后,通过拉格朗日对偶算法和基于相似度随机变异的粒子群算法进行迭代求解.仿真结果表明,该方案可在保证系统队列稳定性的同时提高无线虚拟网络的平均总收益.     

一种资源利用率高的协作无线系统

提出了一种基于正交信号的自适应协作无线通信系统．利用二维调制信号的同相和正交分量,每个协作用户同时发送自己和伙伴的数据,形成虚拟的多天线发射机,可在不增加系统带宽和发射功率的情况下,以分布式方式获得发射分集增益．利用译码转发中继信道模型,推导了系统误码率性能的理论表达式,并分析了不同功率分配算法以及协作用户间信道和上行信道传输特性对系统性能的影响．理论分析和仿真结果表明:采用等功率分配算法时,所提系统可获得分集增益,且在用户间信道高信噪比条件下能获得完全分集增益;采用最优功率分配算法可进一步提升协作系统性能．     

基于信道反馈的协作MAC协议

在协作媒体接入控制层协议CoopMAC基础上,提出一种改进控制帧格式的协议I oopMAC. 改进后的协议能实现与IEEE 802.11 DCF协议兼容;利用中继和信宿的联合信道状态反馈信息确定站点传输方式,较好地适应信道的瞬时变化;采用新的网络分配向量NAV更新机制,减小了分组碰撞时周围站点延迟接入信道的时间. 仿真结果表明,同样条件下,I CoopMAC协议能获得比CoopMAC协议更高的吞吐量及更小的接入时延.