无线移动网络节点发包概率的演化博弈模型

针对大规模无线移动网络中节点对信道资源的群体性随机博弈问题,在载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)的机制下,建立一种节点发包概率的演化博弈模型。考虑节点成功发送数据包的收益、监听、退避和冲突等成本因素,给出并证明该模型的演化稳定策略(ESS),推导节点发包概率演化的复制动态方程。数值仿真结果表明,该模型能提供更强的ESS,保证在多个移动节点干扰时演化稳定点的鲁棒性。     

基于演化博弈论的p-坚持CSMA网络接入控制研究

考虑到存在无线信道差错,针对p-坚持CSMA网络的非合作系统行为,建立了p-坚持CSMA演化博弈模型,推导了唯一的演化稳定策略,以饱和吞吐量最大、平均能耗最小为目标求解了最优演化稳定策略。然后,进一步研究了收益时延、成功收益以及比特差错概率对最优演化稳定过程的影响。数值仿真结果表明,当比特差错概率一定、收益时延较小时,选择合适的成本和收益,使多路访问博弈在最优传输概率处演化稳定,可获得一个稳定且性能最优的p-坚持CSMA网络。     

一种无线传感器网络MAC协议优化算法

在无线传感器网络中,各节点采集的信息以多跳的方式传送到汇聚点.从各节点到汇聚点形成一棵以汇聚点为根的传输树.文中在对无线传感器网络传输特点分析的基础上,剖析了基于CSMA/CA(载波多路监听/冲突避免)的MAC协议在树状结构无线传感器网络中的弊端,提出了一种基于CSMA/CA的MAC协议优化算法.算法基于节点在传输树中的位置信息调整其MAC信道接入分配,将CSMA/CA采用的各节点均等竞争信道的方法优化为各节点依据在传输树中的位置情况竞争信道的方式,这一优化提高了节点公平性,使MAC信道接入分配与树状结构的无线传感器网络传输特点相契合,解决了基于CSMA/CA的MAC协议与树状结构无线传感器网络不匹配的问题,从而减少了信道资源浪费,提高了网络传输效率,降低了能耗.实验结果表明该算法在网络丢包率、吞吐量和能耗方面的性能均有较大改进.     

基于p-坚持CSMA无线传感器网络性能优化

无线传感器网络(WSN)的MAC协议主要采用基于CSMA/CA的DCF机制,上述协议的能源效率随网络中竞争节点个数和负载的增加而迅速恶化.研究发现,CSMA/CA可以认为是1-坚持CSMA和p-坚持CSMA的混合体[3].本文提出了一种状态检测与竞争节点个数的自适应优化机制,ABM(Adaptive Backoff Mechanism),同时引入了信号流图模型这种新的方法来进行数学建模.根据相关数学模型的分析,p与系统参数存在着一定的数学关系,竞争节点个数和负载的变化都会引起p的改变,因此通过p的变化对相关参数进行动态调整,从而有效地改善了协议的整体性能.同时给出了相关模型和计算的详细说明,最后实验仿真,新的方法能够根据竞争节点个数和负载的变化对系统性能进行整体优化,在能量效率方面明显优于标准的CSMA/CA的DCF机制.     

具有博弈概率选择的多子群粒子群算法

针对粒子群算法在求解复杂多峰函数时存在早熟、易陷入局部最优、全局收敛性能差等缺陷,考虑种群结构、多模式学习和个体间博弈等因素,提出了具有博弈概率选择的多子群粒子群算法.该算法从改善群体多样性、提升个体搜索能力的角度出发,构建了动态多种群结构,并针对每个子群构建不同的学习策略(极端学习、复合学习、邻域学习和随机学习),子群间进行最优信息共享,形成异构多子群的多源学习方式;将进化博弈思想引入群体搜索过程中,个体通过收益矩阵和扎根概率进行策略概率选择,进入适合个体能力提升的子群进行学习.基于12个标准测试函数,针对算法中重要参数子群规模L的取值进行了组合实验,结果表明L取值N/2或N/3时,种群适应度分布及中位值具有明显优势;针对算法性能测试,利用不同维度下的标准测试函数与7种同类型算法进行对比实验,实验结果显示,改进算法在最优值、求解稳定性及收敛特征上整体优于对比算法,说明多源学习和博弈概率选择策略可以有效改善粒子群算法的性能.     

关于对P-persistent CSMA协议中P值的理论分析

介绍了CSMA（Carrier Sense Multiple Access）协议及其相关概念;对其中的持续型CSMA协议和非持续型CSMA协议进行了简单的比较。充分利用相关概率的知识,结合CSMA协议的理解,对该协议中的p值进行了深入分析,得出P的最优值。对该协议Adhoc网络中单个节点和所有节点成功访问信道的概率进行了计算。     

基于逻辑博弈决策Petri网的应急决策建模与分析

发挥逻辑Petri网对批处理和传值不确定性的建模优势,融合多主体博弈过程的相关博弈要素,为多主体决策问题建模,解决多主体动态博弈决策优化问题,文中提出了逻辑博弈决策Petri网.首先,定义每个token的属性为理性人并为其定义效用函数值以及状态概率转移函数.其次,引入决策变迁,依据token效用函数值对比确定最优决策变...     

基于1坚持指数退避算法的时隙CSMA/CD协议的排队模型的建立与分析

建立了1坚持指数退避算法的CSMA/CD协议的离散时间排队模型,基于该模型分析了网络吞吐量(S)、等待时间(W)等性能指标,并通过建立相应的马尔可夫链(MarkovChain),计算了信道忙的概率及产生冲突的概率。     

基于多阶段动态博弈的信息安全技术评价

如何评价分析信息安全技术已成为当前的研究热点.本文基于攻防博弈模型对由防火墙、入侵检测系统构成的安全体系进行了分析,求出了阶段博弈模型的混合策略纳什均衡解.在阶段博弈分析的基础上,引入重复博弈的概念对模型进行了多阶段的动态博弈分析.研究表明,信息安全技术配置直接影响攻防双方的行为变化,贴现因子与入侵概率存在密切关系,从防御方的角度看,入侵概率的准确预测对其策略的选择具有重要影响.因此,作为防御方应积极记录、分析和量化攻击的方式、目标、数量及类型,进而优化配置,这将有效提高应用信息安全技术的效用.     

带碰撞避免机制的多址接入协议能量效率研究

研究了在自组织网络环境下CSMA/CA协议的能量消耗性能,并与传统的CSMA协议能耗性能进行比较.阐述了自组织网络中的隐藏终端和暴露终端问题,并分析CSMA/CA协议相对传统CSMA协议对该问题进行的改进.仿真结果表明,相对非坚持CSMA协议,CSMA/CA协议能够获得的能量效率更高,并且对网络负载的敏感性更低,在网络负载较高时也具有较高的能量效率.     

改进的动态p-坚持CSMA协议

通过研究p-坚持CSMA协议发送概率的动态调整算法,提出一种动态p-坚持CSMA协议。在该协议中,发生冲突重传时的发送概率并非固定不变,而是关于冲突重传次数的函数。通过建立二维马尔可夫链模型,进行理论推导并分析归一化系统饱和吞吐量的性能,结果表明,与p-坚持CSMA相比,动态协议的性能更优。     

A study of the length effect of fiber delay line based on CSMA/CP optical packet switching

This paper proposes a novel MAC (media access control) protocol named CSMA/CP for a metropolitan area network for the next generation Internet, which is an OPS (optical packet switch) network that all-optically and directly transfers IP packets over a WDM (wavelength division multiplexing) ring network. The proposed protocol uses the concepts of CSMA (carrier sense multiple access) and CP (carrier preemption) to all-optically transfer the IP packets of the nodes in the WDM ring networks. This paper studies the length effect of FDL (fiber delay line) in each node to support variable packet transmission, and develops an analytical model to analyze and simulate the packet delay and throughput.     

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.     

OFDM符号特性对DCF性能影响研究

认知无线网络由于使用信道频段的长时延特性,OFDM符号时间及Slottime均较大,使得CSMA/CA协议中的SIFS等参数值增大。另外,随着无线局域网络物理层速率的提高,每个OFDM符号携带的数据比特数加大。为评估物理层长时延及高速环境下的DCF性能,基于二维Markov模型得出了CSMA/CA系统吞吐量表达式,数学分析表明系统吞吐量主要由网络节点数、数据包长度、OFDM携带信息比特数、Slottime及OFDM符号时间长度决定。理论计算及仿真测试结果显示,OFDM携带信息比特数越多,Slottime越大,OFDM符号时间长度越长,CSMA/CA的吞吐量性能越低。     

An Improved Markov Model for IEEE 802.15.4 Slotted CSMA/CA Mechanism

IEEE 802.15.4 protocol is proposed to meet the low latency and energy consumption needs in low-rate wireless applications,however,few analytical models are tractable enough for comprehensive evaluation of the protocol.To evaluate the IEEE 802.15.4 slotted CSMA/CA channel access mechanism in this paper,we propose a practical and accurate discrete Markov chain model,which can dynamically represent different network loads.By computing the steady-state distribution probability of the Markov chain,we obtain a...     

论CSMA/CD协议的数学原理

CSMA/CD 网络在长期试错中已经从单总线型网络发展到了堆叠式网络, 但其不确定性本质上并未得到解决. 本文从数学原理角度推导了其不确定性解决的理论依据, 通过对堆叠式网络数学模型的抽象, 证明了堆叠式网络结构服从幂率变换定理, 在其时间敏感性上以幂率收敛方式优于单总线型网络, 并从网络吞吐量和网络传输效率性能分析评价了该模型. 最后, 总结出了CSMA/CD 的理论``究竟', 拓宽了CSMA/CD 在嵌入式工业控制领域的``方便' 应用.     

Decomposition approach to evaluate CSMA/CD protocol performance with asymmetric workload

A model is proposed for the analysis of a p-persistent, slotted CSMA/CD protocol on a local area network consisting of a finite population of buffered stations with different workloads. The analysis of the protocol is performed using a decomposition strategy, and considering each station as an M/G/1 queueing system. Since stations interact with each other in channel contention, the interference is modelled through the service time probability-density-function L-Transform of the queueing system. The average packet delay characteristics and the stability station behaviour are obtained; to prove the model accuracy, numerical results from both analysis and simulation are given. The influence of scheduling probability p on system stability and average packet delay are analysed. Furthermore, an assignment strategy for probability p is proposed to improve system performance with asymmetric workloads. Finally, the analysis is extended to the transmission of packet bursts on the channel.     

认知车载网中基于TDMA/CSMA的混合多信道MAC协议研究

在传统车载自组网(Vehicular Ad Hoc Network, VANET)中采用认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术可以解决无线电频谱资源短缺的问题,该技术形成了新兴的认知车载网络(CR-VANET),其关键技术之一是设计高效可靠的介质访问控制(Medium Access Control, MAC)协议。MAC协议在很大程度上影响着车载移动环境的吞吐量,丢包率和传输时延等性能,基于认知车载网中MAC协议的要求,提出了一种TDMA与CSMA相结合的多信道MAC协议(CRTC-MAC)。在固定时隙分配时采用基于无竞争的TDMA访问策略,在动态时隙分配时采用基于竞争的CSMA接入方案,并在此基础之上对传统的TDMA和CSMA访问方式进行了改进。性能分析和仿真结果表明,所提出的MAC协议能有效降低节点间数据包传输时所产生的碰撞,改善网络性能。