无线Ad Hoc网络的MAC协议性能优化

IEEE802.11中最优最小竞争窗口的取值与诸多网络状态信息相关,如网络中竞争节点数目、平均碰撞数据帧长度和数据帧发送速率等.据此,文章分析得出以网络中竞争节点数目、平均碰撞数据帧长度和数据帧发送速率为参数的最优最小竞争窗口的函数表达式.无线Ad Hoc网络基于IEEE802.11 MAC协议,网络中各终端节点以此公式为基础,运行MAC协议优化算法,自适应调整自己的最小竞争窗口和退避时间至最优值,优化MAC协议,提高网络性能.仿真结果表明:对于非饱和业务的无线Ad Hoc网络,该优化算法对系统性能的改善有限;但对于饱和业务的无线Ad Hoc网络,该优化算法的精度和有效性较高,优化后系统的吞吐量和时延都有明显改善.     

基于数据优先级的Ad hoc网络MAC协议研究

基于数据优先级提出了一种改进的无线MAC协议.数据在源节点按照一定策略被划分为不同的优先级,并且优先级信息被封装在数据帧中随数据在网络节点间移动;发送时,节点根据数据帧中的优先级调整IEEE 802.11 DCF中的竞争窗口,使不同优先级的数据帧使用不同的竞争窗口,以分散信道上的竞争压力,保证高优先级数据的优先发送.仿真结果表明,改进后协议不但明显减少了高优先级数据的传输时延,而且信道上的碰撞次数降低了近50%.改善了网络的性能.     

周期性数据采集无线传感器网络的设计

针对小范围内周期性数据的采集特点,采用改进的免冲突周期调度算法,实现了无线传感器网络中各节点对信道的时分复用,避免了因监听和对信道的竞争而消耗更多的能量.讨论了算法对网络容量和同步周期的限制,给出了确定累积误差和同步消息发布周期的方法.无线收发模块采用硬件支持IEEE 802.15.4协议的CC2430芯片,设计了满足该协议中MAC层的各类帧结构,以及传感器节点和汇聚节点的通信程序.     

海上自组网中基于侦听的MAC协议退避算法

无人艇通常以编队协同的方式进行作业,并通过自组网进行数据交换.因海浪等因素影响,海上自组网的信道传输损耗通常处于动态变化中,现有MAC协议的退避算法在动态海上环境下无法区分分组碰撞和分组丢失,会出现可靠性和稳定性下降的问题.为此,本文提出一种基于信道监听的自适应最小竞争窗口退避算法,该算法通过感知邻近竞争节点数目来估计信道状态,降低信道冲突概率和重传次数,提升了网络整体的可靠性和稳定性.仿真结果表明,与经典BEB算法相比,改进算法的吞吐量和公平性分别最大提高28.67%和62.00%,端到端延时和丢包率分别最大降低2.84%和15.10%.     

基于帧服务时延的拥塞控制算法

针对无线传感器网络介质访问控制(MAC)层存在的拥塞问题,提出一种拥塞控制算法。利用IEEE802.15.4协议MAC层帧服务时延对拥塞指示的有效性,在IEEE802.15.4协议的CSMA/CA算法中增加以帧服务时延为阀值的计时器,并根据计时器的值调整传感器节点的发射速率,可达到对MAC层拥塞进行控制的目的。仿真结果表明,与传统算法相比,网络中有40个节点时,新算法对网络拥塞大约有60%的改善。     

802.11 WLAN中一种基于竞争窗口的分组调度算法

IEEE 802.11 MAC层中的分布式协调功能DCF（distributed coordination function）使用随机退避机制来解决信道竞争问题，导致信道资源不能充分利用.特别是在高负载的网络系统中，信道带宽在碰撞状态下浪费严重.本文提出了基于竞争窗口的分组调度算法，通过增加一个竞争窗口将节点间的竞争划分为两个阶段进行，其中只有通过第一退避阶段的节点才能进入下一个退避阶段，完成第二退避阶段的节点才能开始访问信道.根据具体网络情况，选择合适的第二阶段的最小窗口值，得到相应的网络性能.仿真结果表明该算法在高负载的网络中能够提高信道带宽利用率.     

Ad Hoc网络中基于传输状态的自适应退避算法

提出一种适用于Ad Hoc网络、基于传输状态的自适应退避(ABTS)算法.为了预测信道状态,ABTS算法采用局部竞争节点估计的方法,并且针对不同的信道状态采用退避窗口乘性或线性增加的策略.鉴于重传多次的数据容易被丢弃,ABTS赋予重传多次的数据高传输优先级,以减少数据丢失.理论分析和仿真结果表明,ABTS算法能满足Ad Hoc网络多跳特性,并对网络吞吐量、延时和冲突概率有明显地改善,性能优于经典的二进制指数退避(BEB)算法.     

一种高效并行传输的MAC地址协议算法

为解决传感网络由于终端导致信道利用率较低的问题,提出了一种高效并行传输的MAC地址协议算法。该算法主要根据节点的地理位置来进行并行传输调度。在该分析中采用退避的思想来解决并行传输所产生的传输碰撞。从理论分析可知该协议算法可有效提高传感网的数据吞吐量,有效减少数据的传输时延,对无线传感网络性能有较大的提高。     

WLAN中一种改进的快速碰撞解决算法

在分析IEEE802．11MAC协议与系统吞吐量关系的基础上，提出一种改进的MAC快速碰撞解决算法(DFCR)，解决当前IEEE802．11中存在的吞吐量不稳定情况，同时考虑MAC层信道共享机制和物理层误码特性，达到减小站点之间碰撞概率、空闲时间、数据帧的重传次数的目的，仿真研究表明该算法可以在提高WLAN吞吐量的同时保证系统公平性．     

联合竞争窗口和发送调整策略优化WLAN性能

IEEE802.11标准中所采用的二进制指数退避机制不能够根据网络当前的碰撞情况有效地使用无线资源,该文提出一种联合竞争窗口和发送时间调整策略,其中自适应竞争窗口方法以被动的方式根据网络当前数据帧碰撞程度快速调整竞争窗口,动态数据包发送时间调整机制使节点能够主动地调节单位时间内注入队列的数据包数量。仿真结果表明,该调整机制能够根据网络状态快速地、自适应地优化节点数据包传输过程中的相关参数,提高无线资源使用率,降低数据包时延。     

802．11WLAN中一种基于竞争窗口的分组调度算法

IEE—E802．11MAC层中的分布式协调功能DCF（distributed coordination function）使用随机退避机制来解决信道竞争问题，导致信道资源不能充分利用，特别是在高负载的网络系统中，信道带宽在碰撞状态下浪费严重．本文提出了基于竞争窗口的分组调度算法，通过增加一个竞争窗口将节点间的竞争划分为两个阶段进行，其中只有通过第一退避阶段的节点才能进入下一个退避阶段，完成第二退避阶段的节点才能开始访问信道．根据具体网络情况，选择合适的第二阶段的最小窗口值，得到相应的网络性能．仿真结果表明该算法在高负载的网络中能够提高信道带宽利用率．     

增强型RIEMS协议及其在Ad Hoc网络中的性能

提出了增强型RIEMS变速率传输协议（RIEMS+）,在原RIEMS基础上改进了NAV更新机制,网络节点不仅利用MAC层帧头中的信道预约信息,而且也利用物理层帧头携带的帧长度和发送速率信息来设置自己的NAV值．该协议解决了在不同发送速率条件下,因MAC层帧头的传输范围不同而引起邻节点对信道状态认知产生差异的问题,从而降低了分组发送失败概率和提高了信道利用率．仿真结果显示,新方案明显地改善了网络的端到端通过量和平均分组时延性能．     

MANET网络MAC层攻击综合检测方法

针对IEEE 802.11协议的MAC层攻击存在多样化、智能化的情况,提出一种基于人工免疫的综合检测方法.针对恶意攻击记录每隔一定时间信道的传帧计数作为特征序列,采用滑窗双元累积算法检测;针对自私性攻击检测区分2种情况,即当检测节点处于饱和状态时,记录每个节点每隔一定时间传帧计数序列,采用残差阈值判别法进行初始检测,将检测到的自私节点的退避时间序列进行记录,并进一步进行编码和基因化处理作为基因检测体;当检测节点处于非饱和状态时采用基于相对位置的子串相关函数基因匹配检测.实验表明,该综合攻击检测方法达到了较低的误判率和较快的检测速度,提高了无线网络的可信性.     

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NS2的水声传感器网络MAC层协议分析

MAC协议决定了水声信道的使用方式,作为水声网络的关键技术之一,它越来越受到人们的普遍关注,它的研究对水声传感器网络的发展具有至关重要的作用.经过分析比较现有的陆上无线通信协议,选取其中性能较适用于水声信道的TDMA、802.11和S-MAC协议进行研究分析,对三者的各方面性能进行比较,并针对水声信道特点提出改进方案:利用TDMA的时延,交错设置帧周期;使IEEE802.11协议一次握手传输多个数据并采用周期性睡眠机制;对SMAC协议采用事先预测网络流量,动态调整占空比.设计了水声信道MAC层协议的仿真方法,通过修改NS2中已有无线通信协议的物理层和链路管理相关代码,实现了水下通信环境的模拟.     

应用于分布式无线网络支持语音/数据业务的媒体接入控制协议

针对分布式无线网络提出了一种支持语音/数据业务的多信道媒体接入控制协议 .该协议基 于竞争的 CSMA /CA机制 ,具有动态的信道分配并且信道数目不依赖于网络拓扑结构的特点 . 协议改进了 IEEE 802. 11标准中的退避算法 ,并采用不同的帧间隔以保证实时语音业务的性能.     

无线Ad hoc网络中协作重传机制的改进

基于协作式停等协议,提出了无线Ad hoc网络中改进的协作重传机制. 第一,区分协作和非协作的帧,防止应答对象的混淆和协作扩散;第二,在节点内部设定业务流优先级,确保协作重传的帧能被优先发送;第三,采用基于优先级的退避机制,选择瞬时最优节点重传数据. 理论分析和仿真结果表明,改进的协作重传机制可以有效降低重传碰撞概率,提高重传成功率,并改善系统吞吐量.     

可多跳预约信道的无线传感器网络MAC协议——CRMAC

针对无线传感器网络的特点,提出低能耗低延时的无线传感器网络MAC协议--CRMAC.该协议将节点工作时间分离为信道预约时间和数据发送时间.在信道预约时间里,有数据发送的节点发送预定信道帧通知多跳的转发节点,确定节点的数据发送时间框架.在数据传送时间里,只有需要发送或接收数据的节点被唤醒,而其它节点保持睡眠状态.     

基于OPNET的IEEE802.15.4协议实时性能优化与分析

针对IEEE 802.15.4协议存在的退避指数范围较窄、缺乏优先级区分服务和时隙分配算法粗糙的不足,融合了基于碰撞感知的二进制退避算法和优先级区分服务,提出一种基于时间敏感的时隙分配算法,用以降低时延、提高系统的自适应性和提高时隙带宽利用率.最终以汽车传感网为应用对象,在OPNET中验证了所提出的融合改进型协议较原有协议在实时性能等方面的优越性.     

一种基于多信道的接收节点优先的MAC算法

为了提高无线传感器网络的吞吐量并减小延迟,提出了一种基于多信道的接收节点优先的MAC算法（MCS-MAC）.在信道选择阶段,以接收节点为中心,由接收节点选择数据信道,发送节点转换到数据信道上与接收节点通信.如果接收节点不在控制信道上,邻居节点会主动发送NCTS包通知发送节点,并告知接收节点所在的信道,发送节点转换到数据信道进行通信,有效地利用了多信道,提高了网络吞吐量.在数据传输阶段,允许一次传送多个数据包,有效地减少了信道转换次数,减少了传输延迟.仿真结果表明,在较高负载的网络环境下,与经典S-MAC、MMAC协议相比,MCS-MAC明显提高网络吞吐量,同时减少了包的平均传输延迟.