快速冲突分解算法及其性能分析

介绍并分析了一种新的基于竞争的无线局域网MAC层冲突分解算法,称为快速冲突分解(FCR)算法。此算法可以使IEEE802.11无线局域网的MAC层在DCF竞争方式下更快地分解冲突,并且减少平均空闲退避时隙数,有效地提高IEEE802.11无线局域网的性能。     

IEEE802．11 MAC层退避算法的一种改进方案

通过对IEEE 802.11 DCF模式下的马尔可夫链模型的研究发现,目前普遍采用的二进制退避算法存在着由于选择时隙得不到均匀分布而造成竞争节点数量过多时碰撞概率增大、系统吞吐量下降的问题.针对这些问题,提出了一种对部分节点采取延缓其重置进程的方法,其本质就是要通过降低节点对初始窗口的选择概率,来达到退避记数器选择退避数分布均匀的目的.仿真结果表明,该方法能有效地提高系统的吞吐量.     

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.     

衰落信道中802.11 DCF的非饱和吞吐量分析

利用时间离散的三维马尔可夫链,建立了衰落信道中IEEE 802.11 DCF(分布式协调功能)在非饱和状态下的吞吐量性能模型,分析了位错误率、传输负载和分组长度对系统吞吐量的影响。基于该模型,推导了根据信道质量,计算分组长度最优值的简单公式。仿真结果表明,模型能够有效地预测802.11 DCF在衰落信道下的非饱和吞吐量,采用最优分组长度可以提高系统吞吐量。     

最优化参数逼近的自适应退避算法

为在不同网络规模下改善网络的拥塞状况并达到或逼近最佳的网络性能,提出了一种基于最优化参数逼近的自适应退避算法(SAOP)．根据理论最佳归一化发帧负载随站点数增加近似保持恒定的特性,周期性自适应调整自身的最小竞争窗口,使网络当前的归一化发帧负载(冲突和成功发送次数比值)逼近理论最佳值,从而使网络拥塞状况得到改善．仿真结果表明,该算法使802.11局域网的饱和吞吐量提高了48%,使时延减小了31%(Basic接入模式,网络规模80个站点),随网络规模变化的吞吐量平均达到理论最大值的98%．     

MANET中基于局部拓扑的暴露终端并发传输算法

为了解决移动自组织网络(MANET)中暴露终端导致信道利用率降低的问题,指出暴露终端问题的关键在于局部拓扑,并提出一种基于局部拓扑的并发传输算法. 该算法中,暴露终端节点通过局部拓扑判断并发传输是否冲突,并通过同步算法完成并发传输. 结合IEEE 802.11的DCF协议和跨层设计的思想,开发了local topology based_distributed coordination function(LTB_DCF)协议. 仿真结果表明,相比DCF协议,LTB_DCF在增加较少额外开销的基础上,显著提高了网络的吞吐量.     

一种改进IEEE 802.11 DCF的建模与分析

针对IEEE 802.11系列标准中分布式协调功能(DCF)的缺点,提出了一种简单有效的改进DCF算法.其主要的改进集中在2方面:在经典DCF的基础上,将第0级退避的退避窗口值加倍;使用选择概率p将第0级退避窗口分割成2部分.为了精确地反映改进后协议的性能,建立了二维马尔可夫模型,并将其与经典DCF比较.数值仿真结果表明,改进后的DCF协议在终端节点密度较大时,其吞吐量和时延等性能参数要比经典的DCF优越.     

饱和状态下IEEE802.11广播的性能分析

通过对IEEE 802.11广播协议建立马尔可夫链模型,并增加考虑了数据帧长度对网络性能的影响,分析了无线局域网中饱和状态下广播协议的性能;通过对隐藏站点问题的分析,得到了多跳无线网络中可靠广播的吞吐量范围.利用仿真实验验证了分析模型,性能分析的结果为各种基于IEEE 802.11广播协议的应用提供了分析与改进的依据.     

无线局域网MAC层DCF方式的仿真研究

针对无线局域网MAC层DCF方式模型建立难度较高,性能参数较难得到的问题,采用一种基于时间窗口分析的方法,建立DCF基本模型.根据IEEE802.11提供的二进制指数退避算法,应用OPNET仿真工具进行实验设计.实验结果表明,系统的网络吞吐量指标随着节点个数的增加而减少,时延指标则随时间的增加而线性增长.     

IEEE 802.11协议分布式能量节省机制的实现与性能分析

对单跳Ad hoc网络环境下的能量节省机制展开研究。首先分析了IEEE 802.11 DCF中的能量节省机制PSM(power saving mechanism),并详细讲述了能量节省机制PSM在GloMoSim网络仿真环境中的实现方法,然后通过网络仿真,对PSM的性能进行了详细分析。仿真实验结果表明:相对于DCF协议,PSM在一定条件下可很好地减少网络的能量消耗,但该机制会降低网络的平均吞吐量和增加网络的端到端延迟。同时也可看出,信标间隔中的ATIM窗口的大小会严重影响网络的性能。     

A new constrained-send mechanism to enhance the performance of IEEE 802.11 DCF

In this paper, a modified access mechanism named Constrained-send DCF (CDCF) is proposed to improve the performance of IEEE 802.11 DCF protocol. It is found that, in DCF, the transmission probability is higher than the reasonable value when the node number is greater than 4 under basic access scheme or than 17 under RTS/CTS scheme, and it results in serious collision. To avoid collision of high access loading, a constrained-send probability is introduced at the end of each back off procedure for the station transmitting. The performance of this mechanism is analyzed based on a 2-Dimension Markov analytical model, after that the optimum constrained-send probability is derived. Numerical results show that the CDCF mechanism has much better performance than DCF with respect to both system throughput and average packet delay. And under RTS/CTS scheme, although CDCF slightly improve the throughput performance (due to the natural good throughput performance of RTS/CTS-scheme DCF), it leads to a much better average packet delay performance compared to DCF. The CDCF keeps all the features of the IEEE 802.11 DCF protocol and is quite easy to implement.     

Optimization of sensing time and cooperative user allocation for OR-rule cooperative spectrum sensing in cognitive radio network

In order to improve the throughput of cognitive radio(CR), optimization of sensing time and cooperative user allocation for OR-rule cooperative spectrum sensing was investigated in a CR network that includes multiple users and one fusion center. The frame structure of cooperative spectrum sensing was divided into multiple transmission time slots and one sensing time slot consisting of local energy detection and cooperative overhead. An optimization problem was formulated to maximize the throughput of CR network, subject to the constraints of both false alarm probability and detection probability. A joint optimization algorithm of sensing time and number of users was proposed to solve this optimization problem with low time complexity. An allocation algorithm of cooperative users was proposed to preferentially allocate the users to the channels with high utilization probability. The simulation results show that the significant improvement on the throughput can be achieved through the proposed joint optimization and allocation algorithms.     

协作的HLBP无线局域网多播差错控制协议

为了解决无线网络(WLAN)中混合领导者驱动协议(HLBP)在多播时,由于某些信道差的节点会影响到所有节点的多播性能的问题,在HLBP的基础上提出了协作的混合领导者驱动协议(CHLBP).CHLBP将一个包的发送分为两个阶段进行,第1阶段由源节点发送;第2阶段选出一部分接收到包的节点继续中继该包.该方法不仅可提高信道差节点的接收概率,而且能减少HLBP中瓶颈问题的影响,从而提高整个网络的吞吐量.理论分析和实验结果表明,协作机制的HLBP能可靠地完成多播,并能减少每个包的平均重传数,提高网络的吞吐量.     

多速率WLAN网络的时间公平调度算法

IEEE 802.11协议的分布式协调功能使得各站点以相同的概率接入信道,会导致多速率无线局域网的性能异常.该文通过对吞吐率公平与时间公平进行详细的理论分析与比较,提出了一种线性可调节时间公平的循环轮询队列调度算法.该算法实时地统计各站点准确的信道占用时间,并采用循环轮询方式保证各站点之间的时间公平性,提升系统的吞吐率性能.为保障业务流的服务质量,采用动态调节方式更新轮询单位服务时间,实现了传输效率与延时性能的折中.经过NS-3仿真与硬件系统实测验证表明,该算法在严格保证时间公平的同时,有效提升了系统上/下行吞吐率性能.     

蜂窝移动通信基站的离散时间排队分析

用有限用户离散时间损失制系统对蜂窝移动通信基站进行建模,利用Markov链方法,给出稳态下系统每一时隙上发生损失的概率、平均信道利用率和平均吞吐率等性能指标。并通过数值仿真解释了该模型对数字蜂窝移动通信网络设计及性能分析的应用。     

Ad hoc网络中基于拥塞的机会调度算法

无线多跳Ad hoc网络中的节点在业务发送过程中需要竞争共享信道,容易发生局部拥塞导致网络性能下降,而且节点内部采用的先入先出(FIFO)队列容易使队头出现阻塞现象,影响队列中后续分组的发送。为此提出了一种基于拥塞的机会调度算法,发送节点发送RTS帧时目标指向多个下一跳接收节点,这些节点在正确解码RTS帧后根据自身拥塞程度按一定概率依照调度优先级顺序发送CTS帧。仿真结果表明,该算法提高了网络端到端的饱和吞吐量和信道利用率,也提高了业务流之间的公平性。     

无线基站的有限用户离散时间混合消失系统建模

用有限用户离散时间混合消失系统对无线通信系统中基站进行建模。利用Markov链方法，给出稳态下系统每一时隙(slot)上阻塞概率、平均等待时间、平均信道利用率和平均吞吐率等无线通信网络的性能指标。并通过数值仿真解释了该模型对数字无线通信网络设计及性能分析的应用。     

多跳Ad Hoc网络中支持MIMO的广播传输调度算法

针对当前支持MIMO的多址协议仅支持点对点传输,提出多跳Ad Hoc网络中支持MIMO的广播传输时分多址接入协议,其核心算法是保证每个节点无冲突传输广播业务且保证最小帧长的时隙调度算法,充分利用了MIMO系统并行数据流传输的特性,该特性可使发生传输冲突的节点集从两跳范围内的邻节点减小到一跳范围内的邻节点,从而提高网络容量．结果表明该协议可极大地提高网络容量和减小平均分组时延．