基于OPNET的信道接入协议网络性能研究

信道接入协议的应用极其广泛,这不仅表现在局域网中,而且在以太网、无线网等网络中也体现得很充分。当今的网络信道接入协议主要有以下几种:ALOHA、P-ALOHA、CSMA、CSMA/CD和CSMA/CA等。本课题是基于ALOHA、CSMA和CSMA/CD协议的研究,利用OPNET软件的节点和进程模型构建网络模型,同时结合仿真结果,绘制了CSMA和CSMA/CD协议吞吐量特性图,并与ALOHA的吞吐量特性图进行比较,证明了在任意业务总负载的情况下,CSMA和CSMA/CD协议都表现出比ALOHA协议更加优越的性能,从而进一步证实了在保证吞吐量性能的前提下,通过网络参数的配置,使网络的性能达到最优化的可行性。     

基于跳预约多址接入的认知无线电MAC协议

认知无线电是一种能使无线器件感知本地空闲频谱的存在,自适应地使用这些空闲频谱进行通信的一种新兴技术。在一个由认知无线电节点组成的多跳网络中,由于空闲频谱随地点与时间动态变化,使得各节点可获得的空闲信道的数目和属性不仅存在差异,且不断变化,造成认知无线电的MAC设计变得相当困难。在文章中,基于跳预约多址接入技术提出一种动态信道的跳预约多址接入协议,在不需要公共信道的情况下,解决了信道有效接入与退让问题。     

卫星通信中媒体接入控制协议的研究

媒体接入控制协议设计的基本目标是协调包的传输,实现高的信道吞吐量,低的传输时延,低复杂度的控制算法,信道的稳定性,协议的可扩展性和信道的再配置性。本文对卫星通信中的MAC协议进行了概括,分类和性能分析,并且研究了一组性能优越的混合式协议。最后针对下一代宽带卫星网络支持的业务特点,提出了一种适合多业务的高轨卫星媒体接入控制协议。对于恒定比特率的业务(CBR)采用固定分配的方式;对于实时/非实时可变率业务(rt/nrt-VBR)采用选择性轮询预约和捎带预约相结合的按需分配和加权自由分配的方式;对于非限定比特率业务(UBR)采用自由分配的方式。通过分析表明,协议在时延和吞吐量性能上能取得好的性能。     

面向智能用电交互业务的多频PLC MAC协议研究与仿真实现

针对智能用电交互业务需求及低压PLC网络信道特征,提出一种面向智能用电交互业务的多频PLC MAC协议功能。采用基于前导序列的频率认知机制为处于不同位置处链路选择不同的通信频率,可应对PLC信道的频率选择性和"因地为主,因时为辅"的变化规律,提高节点接入率、接入速度和网络可靠性。针对智能用电交互业务需求,采用轮询和CSMA/CA相结合的传输媒质共享方式,支持由从站发起的业务,提高媒体利用率。最后,基于开源网络仿真工具NS-3搭建了面向智能用电交互业务的多频PLC MAC协议仿真平台,可实现工作频率配置及展示、节点接入率、MAC层吞吐量和应用层吞吐量及时延等性能的统计。     

基于IEEE802.15.4CSMA/CA机制的无线传感网络实时性能改进

自从IEEE802.15.4标准发布以来,低功耗、低速率传输的无线传感器网络的应用几乎涉及到现实生活的方方面面,而对这个标准的CSMA/CA机制实时性分析大部分都是基于BEB退避机制的分析.针对非饱和的CSMA/CA机制,提出了1种改进实时性能的退避机制LIB,采用马尔可夫链详细分析节点的访问过程和信道状态,并且基于这...     

低压电力线通信组网性能优化方法

低压电力线载波通信介质访问控制(MAC)接入协议是影响组网性能的重要因素之一。针对低压电力线通信信道非对称性导致组网性能相对较低的问题,提出面向低压电力线通信改进人工蛛网荷载受限的改进型自适应p-坚持载波侦听多路访问(CSMA)优化方法。详叙了低压配电网物理拓扑映射为改进人工蛛网逻辑拓扑的组网过程;运用所提方法对改进人工蛛网的吞吐量、分组传输时延进行优化,即根据已知参与信道竞争的活跃节点数,动态调整接入概率,控制节点发送数据分组行为,使信道处于最佳传输状态,保证了组网性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

一种基于预约机制的WSN节能MAC协议

基于TDMA协议,提出了一种改进的R-TDMA协议。通过引入预约机制使WSN中的节点参与网络的数据传输。节点只有在发现感知的环境数据出现明显变化时才向簇头预约数据上传的时隙,进而进行数据上传;否则尽可能地处于休眠状态,从而达到节能目的。参照 Rockwell的 WIN模型对TDMA、E-TDMA和 R-TDMA的网络能耗进行仿真;结果表明,在 R-TDMA协议下,网络节点数量的增加并不会给能耗带来剧烈的变化,网络事件多少的变化对能耗的影响也很小。R-TDMA协议在节约能耗方面较TDMA和 E-TDMA有着明显改善。     

LR-WPAN中节点能量优化方法

针对特定的应用场合,考虑低速率无线个人局域网(LR-WPAN)网络节点的能耗问题,提出了一种基于CSMA/CA与TDMA相结合的传输方法。方法以网络同步为前提,通过增加网络休眠时间和划分数据传输时间槽等措施,降低网络的整体功耗。实验结果表明,所提方法在增加路由节点的休眠时间和减少终端节点载波侦听功耗方面都优于CSMA/CA算法,延长了网络生命周期。     

低压电力线通信网络性能的博弈分析及优化

低压电力线载波通信介质访问控制接入协议是影响网络饱和性能(带宽利用率、接入时延)的重要因素之一。针对低压电力线通信信道非对称性及噪声干扰严重影响饱和性能的问题,提出了一种适用于低压电力线载波通信荷载受限的改进型自适应p-坚持载波侦听多路访问博弈优化方法。节点采用隐马尔可夫模型对当前信道竞争的博弈节点进行动态估计;根据博弈结果自适应调整收发端的纳什均衡,控制节点发送数据包行为,降低数据包冲突概率,保证信道处于最佳传输状态,获取最佳饱和性能。仿真结果验证了所述方法的有效性。     

面向电力无线专网的分层异构网络接入协同选择方案

针对电力无线专网应用场景部分地区存在盲、弱覆盖等问题,提出了一种分层异构网络接入协同选择方案。该方案研究了均衡网络静态性能指标和动态性能指标的多目标联合优化,并利用改进非支配排序遗传算法求解该方案的最优解。仿真结果表明,提出的方案在承载实时和非实时业务时,都能够保证静态性能指标和动态性能指标之间的均衡性,因而能够完整地表征网络的整体性能。进而用户终端能够合理地选择整体性能较好的网络进行接入,使得分层异构网络资源能够得到合理的分配。     

基于可靠性最优的地区调度数据网第二接入网设计

电力调度数据网作为电力监控系统主要的数据传输通道，其可靠性直接影响电网调控相关工作。建设地区调度数据网第二接入网可有效提升数据传输可靠性、自动化通道可用性及网络安全性等性能指标。通过分析设备冗余程度可靠性、路由策略可靠性和节点部署位置可靠性，提出一种地区调度数据网网络可靠性计算方法。首先，基于网络可靠性最优提出地区调度数据网第二接入网设计原则和流程，综合考虑调度数据网现有网架结构，得出地区调度数据网第二接入网新增节点数量，完成冗余程度可靠性分析；然后，分析私网路由策略和公网路由策略，得出同现有网架结构协调统一的高可靠性路由策略方案，根据地区调度数据网拓扑结构得出不同节点可靠性计算方法，通过调整节点位置分布得到可靠性较高的地区调度数据网第二接入网候选设计方案；最后，通过业务校核选出可靠性最高的设计方案。     

采用RTNET协议栈的交换式以太网时延测试

主要研究交换式以太网的介质访问控制方式的优化方法,以期降低网络时延,将交换式以太网应用于高实时性控制领域。为了研究终端设备采用时分多址接入技术的访问控制方式,搭建了一个基于RTNET协议栈的交换式以太网测试网段,在Linux内核实时性改造的基础上完成了RTNET实时以太网协议栈的移植,并针对时分多址机制的特性设计了多个测试方案,进行不同的时间片分配。通过对测试结果的分析,总结了优化分配时间片的方法。实验结果表明,在时间片的优化分配下,数据帧在交换机的排队时延大为降低,采用RTNET协议栈比采用TCP/IP协议的网络端到端时延降低了30%。     

两种接入协议在临近空间通信网中的应用分析

临近空间通信网是未来空天信息网的重要一环。在临近空间通信网中存在大量的突发性业务,竞争类多址接入协议是应对突发性接入业务的主要方法。在建立的仿真模型中,通过MATLAB软件对两种典型的竞争类多址接入协议,时隙ALOHA(S ALOHA)协议和非持续性载波监听（np CSMA）协议进行仿真,比较两种协议在临近空间通信网中性能随突发性业务量增加而形成的变化趋势。通过仿真结果分析可以看出,np CSMA协议相比于S ALOHA更适合作为临近空间通信网高业务量条件下的多址接入协议。     

A distributed Synchronous reservation multiple access control protocol for mobile Ad hoc networks

This study proposes a new multiple access control protocol named distributed synchronous reservation multiple access control protocol, in which the hidden and exposed terminal problems are solved, and the quality of service (QoS) requirements for real-time traffic are guaranteed. The protocol is founded on time division multiplex address and a different type of traffic is assigned to different priority, according to which a node should compete for and reserve the free slots in a different method. Moreover, there is a reservation acknowledgement process before data transmit in each reserved slot, so that the intruded terminal problem is solved. The throughput and average packets drop probability of this protocol are analyzed and simulated in a fully connected network, the results of which indicate that this protocol is efficient enough to support the real-time traffic, and it is more suitable to MANETs. Translated from Journal of Xidian University, 2006, 33(1): 28–32 [译自: 西安电子科技大学学报]     

基于EMTDC的高压直流MACH2系统实时等价仿真

对大规模交直流网络下的高压直流控制保护系统进行参数优化设计，是保证灵活交流输电系统暂态性和稳定性良好的重要手段。目前由于实时仿真技术的网络节点受限、费用高等缺点，使其不适合此规模网络的试验和设计任务。文中基于ABB公司高压直流控制保护系统硬件结构特点和MACH2（modular advanced control for HVDC and SVC）系统运作机理，提出了等价实时离线仿真的实现原理和方法，使离线仿真达到实时仿真的效果;通过与实际工控机运行结果进行比对，验证了其有效性;同时对工程用高压直流控制中的电流控制功能进行了等价实时仿真。仿真结果分析表明，基于所提出的等价实时仿真原理和方法，利用商业通用的离线仿真软件，可高效地进行高压直流控制保护系统优化设计。     

基于DFNN的智能配电异构无线网络准入控制算法

为提高智能配电通信业务的服务质量,根据智能配电网对通信技术的要求,提出一种基于动态模糊神经网络(DFNN)的智能配电异构无线网络准入控制算法。在智能配电网络的异构准入控制模型中构建神经网络系统,以网络的接入阻塞率差作为系统参数强化学习的目标,对网络的负载均衡具有较好的动态适应性。神经网络系统在输入层较多时容易产生太多规则而影响决策结果,而DFNN通过计算当前系统规则的完备性,动态添加规则,并通过计算所有规则的重要性,动态删除规则,使得系统的规则有效而不冗余。仿真结果表明,该方法较多接入选择算法(MLB)明显降低了网络的接入阻塞率,相对于模糊神经网络算法(FNN)而言简化了系统结构,突出了规则的重要性,具有较低的接入阻塞率和更好的均衡效果。