无人机宽带数据链多址接入协议研究*

针对无人机宽带数据链的组网特点和固定TDMA协议无法满足网络拓扑动态变化的缺点,引入按需分配机制,提出了一种能够支持QoS的DA-TDMA多址接入协议.利用Little定理和排队论等相关知识对协议性能进行了理论推导,重点研究了网络吞吐量和时延变化.最后利用OPNET对协议进行了仿真分析,结果表明,DA-TDMA协议能够很好地满足不同优先级业务共存条件下的时延和吞吐量要求.     

一种支持实时性业务的多信道MAC协议

为满足军事航空通信中实时性业务对时延的要求,提出一种基于Turbo编码的多信道MAC协议——Turbo_MAC。Turbo编码技术和多信道机制的使用,使得协议在不采用反馈确认机制的情况下仍能确保分组的高可靠性和系统的高吞吐量,同时达到降低分组端到端时延的目的。运用排队模型、组合理论和离散Laplace变换得到分组成功传输概率、系统吞吐量和分组端到端时延均值性能指标。仿真结果表明,理论分析与仿真结果一致,且Turbo_MAC协议的时延性能优于TDMA和IEEE 802.11b多信道MAC协议。     

适用于飞行自组网的闲置时隙预约TDMA协议

在飞行自组网中,固定时隙分配时分多址接入（TDMA）协议存在闲置时隙无法成功使用的问题。通过对TDMA协议引入闲置时隙预约机制,提出一种支持业务优先级传输机制的闲置时隙预约TDMA协议。采用短帧长的方式满足协同与控制业务的低时延传输需求,并利用闲置时隙预约机制允许节点使用闲置时隙传输感知业务,从而满足感知业务的高吞吐量传输性能要求。仿真结果表明,与CF-MAC和CTMAC协议相比,该协议能够在降低传输时延的同时,有效提高信道利用率和网络吞吐量。     

短波地空网中一种动态TDMA协议设计与仿真*

针对传统TDMA网络节点间业务量不均匀时,会造成信道资源严重浪费的问题,设计了一种基于邻居时隙调动的短波地空网动态TDMA协议(TDMA protocol based on neighbour timeslot remove,NTR-TDMA),以可靠性较高的地面节点作为控制中心,实现时隙分配可控下的动态利用。提出了邻居时隙调动算法(neighbour timeslot remove algorithm,NTR-ALG),地面节点根据时隙估计过程后生成的节点时隙请求数,调动相邻业务时隙节点间的空闲时隙,重新划分节点业务时隙界限。利用OPNET平台进行性能仿真,并与HFTP协议和TDMA协议作了对比分析。仿真结果表明,NTR-TDMA相比HFTP协议和TDMA协议,在消息投递率、平均时延和吞吐量方面具有更优异的性能。     

宽带智能无线电台组网技术的研究

通过对宽带智能无线电台组网技术的深入研究,讨论了宽带智能无线电台组网的多种关键技术(如网络拓扑结构、协议体系结构、MAC协议研究及路由协议设计等),并使用NS2仿真软件对无线电台组网性能进行仿真,分析网络吞吐量、丢包率、时延等参数,实现了无线电台的有效组网。     

一种短波地空网MAC协议设计与仿真

针对传统TDMA固定分配方案在节点间业务量动态变化时,存在着信道利用率较低的问题,设计了一种基于全局时隙转让的短波地空网动态TDMA协议（TDMA protocol based on Whole Timeslot Transfer,WTT-TDMA）,以可靠性较高的地面节点作为控制中心,实现时隙分配可控下的动态利用。提出了全局时隙转让算法（Whole Timeslot Transfer algorithm,WTT-ALG）,地面节点根据时隙评估过程后生成的节点时隙请求数,按需协调全局空闲时隙的转让,重新分配节点业务时隙数。利用OPNET平台进行仿真建模,并与HFTP协议和TDMA协议作了对比分析。仿真结果表明,WTT-TDMA相比HFTP协议和TDMA协议,在消息投递率、平均时延和吞吐量方面具有更优异的性能。     

一种新的竞争与分配相结合的MAC协议

针对IEEE 802.11在高竞争下吞吐量低,以及TDMA协议在低负载下吞吐量低的问题,提出了一种新的TDMA MAC协议：Q-TDMA。结合TDMA协议可以保证节点在每个周期内有一个发送机会,而同步CSMA/CA机制可以解决隐藏终端和暴露终端的问题,Q-TDMA协议要求节点根据本身的队列长度来竞争复用时隙。仿真实验结果表明,Q-TDMA提高了网络吞吐量,降低了端到端的延迟。     

动态时延的非均匀Ad Hoc网络MAC设计和分析

针对密度非均匀Ad Hoc网络,提出了一种基于预留的时隙混合类MAC——RTV协议。该协议将业务区分为预留和非预留,以提供不同质量的接入传输服务。通过时延调整预留算法来满足多种预留业务的不同时延要求。同时,通过预留机制解决了 TDMA 技术不适应于密度非均匀网络的问题。最后,通过数学建模分析得到了协议的时隙利用率和系统吞吐量。仿真实验结果表明：在密度非均匀的大型Ad Hoc网络中,RTV协议可以为混合业务的传输提供时延保障,并在时隙利用率和吞吐量方面呈现出较好的性能。     

超宽带Ad Hoc网络距离辅助QoS路由协议

为了充分发挥超宽带高速率的特性,本文具体设计了Ad Hoc网络距离辅助的QoS路由。该路由协议主要考虑了传输速率和端到端时延这两个QoS参数,综合考虑路由的跳数和带宽来选择路由,并利用超宽带的精确测距能力及时切换路由,保证了高速业务能够稳定进行。本文给出了路由协议中路由发现、路由选择和建立以及路由维护的详细过程,最后通过使用OPNET仿真验证了协议的性能。仿真结果表明,该协议比DSR协议在吞吐量和平均时延上有所改进。     

一种适用于可扩展AdHoc网络的动态时隙分配算法

针对现有基于固定分配时隙的ad hoc网络MAC协议时隙利用率低,不能适应突发网络业务的局限性展开研究,并在此基础上提出了一种适用于规模可扩展的ad hoc网络的动态时隙分配算法(DTDMA).该算法利用较少的控制开销,通过节点间控制帧的交互,实现在网络负载较重的情况下,可以有效保证多个节点无冲突的接入信道,并针对不同优先级的网络业务提供相应优先级的时延保证.QualNet网络仿真环境中的仿真实验证明该算法能创建一个规模可扩展的无线自组织网络,且当网络中存在突发流业务时大大提高了网络吞吐量,减小了平均端到端时延,并实现了区分优先级服务.     

基于动态占空比的流量自适应MAC协议

提出一种基于动态占空比的流量自适应MAC协议,在基于S-MAC和TDMA流量自适应MAC协议的基础上,引入动态占空比机制,将原S-MAC协议的侦听/睡眠周期划分为多个短侦听/睡眠周期以实现多次数据传输。仿真结果表明,该协议在多竞争节点情况下能减少系统时延,维持较高的吞吐率,实现协议的平滑切换。     

基于多模电台的SDMANET网络组网方法

软件定义网络（SDN）在有线网络和数据中心网络等多种网络场景中正在快速发展,然而在移动自组织网络（MANET）中SDN的使用仍然处于起步阶段。因MANET网络拓扑变化频繁、资源受限以及采用分布式组网方式等特点使得在其中应用SDN变得具有挑战性。为此,本文提出一种基于多模电台的软件定义移动自组织网络（SDMANET）组网方法。该方法使用支配集算法计算骨干节点,仅由骨干节点使用带外信道和SDN控制器通信,并在MAC层基于骨干节点进行TDMA时隙动态分配。实验结果表明,与OLSR协议和直接带外控制的SDN方法相比,本方法具有更低的网络控制开销和信道访问时延,在大规模MANET网络中性能较好。     

车载自组织网络协作MAC协议研究

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)的关键技术之一就是 设计一个高效的媒体接入控制(Medium Access Control,MAC)协议。MAC协议因对网络的吞吐量、时延和丢包率等具有重大影响而成为研究热点。针对车载自组织网络对MAC协议的特殊性要求,提出了一种基于协作方案的TDMA MAC协议,即C-TDMA MAC。该协议中,当源节点到目的节点间直接传输失败时,其邻近辅助节点利用未被预留的时隙协作重传其先前侦听到的数据包到目的节点,而不影响其它数据包的正常传输。数值分析和仿真结果表明,所提出的协议提高了数据包成功传输的概率。     

Interference-Aware Joint Routing and TDMA Link Scheduling for Static Wireless Networks

We study efficient interference-aware joint routing and TDMA link scheduling for a multihop wireless network to maximize its throughput. Efficient link scheduling can greatly reduce the interference effect of close-by transmissions. Unlike the previous studies that often assume a unit disk graph model, we assume that different terminals could have different transmission ranges and interference ranges. In our model, a communication link may not exist due to barriers or is not used by a predetermined routing protocol. Using a mathematical formulation, we develop interference aware joint routing and TDMA link schedulings that optimize the networking throughput subject to various constraints. Our linear programming formulation will find a flow routing whose achieved throughput (or fairness) is at least a constant fraction of the optimum. Then, by assuming known link capacities and link traffic loads, we study link scheduling under the RTS/CTS interference model and the protocol interference model with fixed transmission power. For both models, we present both efficient centralized and distributed algorithms that use time slots within a constant factor of the optimum. We also present efficient distributed algorithms whose performances are still comparable with optimum, but with much less communications. Our theoretical results are corroborated by extensive simulation studies.     

WSN流量自适应MAC协议的改进

在流量自适应媒体访问控制(MAC)协议中,容易产生吞吐量抖动的问题。为此,提出一种动态占空比机制的改进方案。在基于S- MAC和TDMA流量自适应MAC协议基础上,通过引入动态占空比机制,将原S-MAC协议的侦听/睡眠周期,划分为多个短侦听/睡眠周期,以实现多次数据传输。NS2仿真结果表明,该方案能减少系统时延和能量消耗,同时维持较高的吞吐量,实现协议的平滑切换。