6LoWPAN网络节点信道接入延时性能研究

为了优化6LoWPAN网络MAC协议性能,提出了一种基于饱和负载的时隙CSMA/CA机制的Markov链模型,并对协议主要网络参数进行了数学推导。基于该模型对节点平均接入延时及网络的信道接入概率等参数进行数值计算,重点分析了协议参数对网络延时性能的影响。数学分析表明,该模型较好地描述了基于饱和负载的IEEE 802.15.4 MAC协议的信道竞争接入机制,而合理的协议参数设置能够有效地改善网络节点平均信道接入延时性能。     

Dynamically reconfigurable radio-over-fiber network with medium access control protocol to provide network access to train passengers

An innovative dynamically reconfgurable radio-over-fber(RoF)network equipped with an intelligent medium access control(MAC)protocol is proposed to provide broadband access to train passengers in railway high-speed mobile applications.The proposed RoF network architecture is based on a reconfgurable control station and remote access unit(RAU)that is equipped with a fxed flter and tunable flter.The proposed hybrid frequency-division multiplexing/time division multiple access(FDM/TDMA)based MAC protocol realizes failure detection/recovery and dynamic wavelength allocation to remote access units.Simulation result shows that with the proposed MAC protocol,the control station can detect failures and recover and dynamic wavelength allocation can increase the wavelength resource utilization to maintain network performance.     

认知无线网络信道接入协议

由于认知无线网络(cognitive radio network,简称CRN)固有"二次利用"的特性,使其日益得到重视.而作为CRN核心构成的MAC(medium access control)协议,业已成为当前各研究机构的一个热点.主要对频谱感测技术、信道接入技术等MAC层核心设计问题进行了探讨,并针对认知无线网络MAC的特性及需求进行了分析,然后对设计MAC频谱感知技术、信道接入技术、频谱共享技术等相关研究进展进行了归类总结.最后指出了当前面临的主要研究难点及挑战,并提出了一些方向性建议.     

MAC Protocols for Cognitive Radio Networks

由于认知无线网络(cognitive radio network,简称CRN)固有“二次利用”的特性,使其日益得到重视.而作为CRN核心构成的MAC(medium access control)协议,业已成为当前各研究机构的一个热点.主要对频谱感测技术、信道接入技术等MAC层核心设计问题进行了探讨,并针对认知无线网络MAC的特性及需求进行了分析,然后对设计MAC频谱感知技术、信道接入技术、频谱共享技术等相关研究进展进行了归类总结.最后指出了当前面临的主要研究难点及挑战,并提出了一些方向性建议.     

IEEE 802.11的DCF机制媒介接入延时分析与仿真*

在改进的马尔可夫模型的基础上引入Z变换,分析了802.11的DCF机制 MAC延时性能,研究了从非饱和到饱和信道状态的延时性能。通过MATLAB数值分析和OPENT 10.0网络仿真,基于马尔可夫模型的MAC延时分析能够与网络仿真的MAC延时很好地吻合,验证了分析模型在预测媒介接入延时方面的有效性,为无线分布式系统的进一步设计提供理论依据和数据参考。     

移动自组网媒体接入控制协议吞吐量与公平性均衡设计

针对移动自组网媒体接入控制(MAC)协议高吞吐量、低公平性的失衡问题,提出一种基于最优接入概率的简化协议MAC-FT.首先推导公平条件下最优吞吐量与节点数、节点数与空闲接入概率的定量关系,设计空闲接入概率评估模型,利用李雅普诺夫漂移函数证明模型的可行性和稳定性;其次利用自回归滑动平均(ARMA) 模型滤波实现空闲时隙接入概率的计算,并通过比例积分控制器(PIC)完成动态控制;最后综合分析吞吐量和公平性等性能.实验结果表明MAC-FT公平索引值为0.98,吞吐量为6.15 Mb/s,接近最优值1和5.85 Mb/s,比渐进最佳回退(AOB)、空闲感知(IS)、协议分布式协调(DCF)、改进协议启发式缓变协议(GDCF)性能更优,实现吞吐量和公平性的均衡.     

一种适用于无线传感器网络的功率控制MAC协议

功率控制技术通过减少节点的发射功率来降低能耗,但节点间不对称的发射功率会增加网络的冲突概率并降低吞吐量.根据实际环境中的节点部署情况,引入了基于Pareto分布的系统模型.研究了传感器网络中功率控制技术在节省能量方面的性能,提出了一种基于SMAC(sensor-MAC)可适用于无线传感器网络的功率控制MAC(media access control)协议.此协议使用功率控制调度算法选择最优相邻节点,使网络中节点的拓扑连接得到优化,在保证网络连通性的同时,降低通信的冲突率,扩大网络的吞吐量.信息的传递以最优功率发射,并使通信节点具有反作用冲突节点的能力,从而在降低网络能耗的同时保证了节点间通信的公平性.实验仿真结果显示,与现有的几种重要方案相比,新的功率控制MAC协议使网络具有了更大的有效吞吐量及更长的生存时间.     

Optimal MAC based cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks

This paper considers a cognitive radio (CR) system in non-ideal fading wireless channels and pro-poses cooperative spectrum sensing schemes based on coherent multiple access channels (MAC),serving as an alternative way to improve the cooperative spectrum sensing performance and provide space diversity for spec-trum sensing.Sufficient statistics are transmitted using a common channel from the secondary users (SUs) to a fusion center (FC) where the global decision is obtained.The optimal scaling factors of the proposed schemes are obtained by maximizing the detection probability under a target false alarm probability and a transmit power constraint.Because the proposed optimal MAC scheme has high computational complexity,a sub-optimal solu-tion based on maximization of the deflection coefficient (DC) is also proposed.Simulation results show that the proposed algorithms can significantly improve the spectrum sensing performance and approach the detection baseline.     

基于多条件休眠的802.15.4网络能耗优化方法

针对802.15.4网络能耗优化问题,提出了一种基于多条件休眠模式的媒体接入控制(MAC)层信道接入机制.首先,建立该机制的马尔可夫模型;然后,基于模型对网络主要状态的稳态概率和协议参数进行推导;其次,分析了节点在每个超帧内的平均能耗;最后,研究了数据包到达率、退避次数、超帧指数和最小退避指数对节点主要状态的稳态概率、能耗和节点生存时间的影响.实验结果表明,与节点无休眠态的802.15.4网络相比,节点能耗降低了84.4%左右;与部分条件休眠的方法比较,节点能耗平均降低了62.8%,网络存活时间平均提高了70%.模型较好地描述了提出的网络信道接入机制,合理的网络参数设置能够优化网络能耗性能,也为无线传感器网络(WSN)的实际应用提供能耗优化参考.     

支持QoS的IEEE 802.11 EDCA性能研究

随着无线网络应用的不断发展,为了适应网络中不同类型业务的区分服务需要,IEEE 802.11工作组在IEEE 802.11 DCF(distributed coordination function)的基础上推出了支持QoS的IEEE 802.11 EDCA协议.针对EDCA(enhanced distributed channel access)协议的优先级区分信道接入特性,提出了一种基于Markov链的协议性能模型分析方法.与已有文献不同,该模型分析同时包含了EDCA主要的3个关键区分信道接入机制:Wmin/Wmax,AIFS(arbitration inter-frame space),TXOP(transmission opportunity).通过模型分析,获得了EDCA协议各优先级接入的传输吞吐量、信道接入延迟、数据丢失率等性能分析.不仅分析了饱和情形下的EDCA性能,而且还对非饱和情形下的EDCA性能进行了分析.仿真验证结果表明,模型分析结果和仿真结果取得了很好的一致性.利用给出的模型分析方法,提出了一种基于TXOP动态调整的D-TXOP(dynamic TXOP)接纳控制算法.算法根据网络中业务流的QoS要求,在动态调整各优先级的TXOP参数设置的基础上,对网络中新到业务流进行接纳控制,达到提高网络的业务承载能力的目的.     

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。     

Analysis of a contention-based opportunistic spectrum access under general channel activity model

We investigate a distributed contention-based spectrum access scheme in cognitive radio networks where ON/OFF periods of the channel by primary users follow discrete phase (PH) type distributions. The main motivation for ON/OFF having PH distributions is that the channel activity has a more general behavior depending on the primary users’ traffic. In the past most other researchers assumed that ON/OFF periods of a channel follow a geometric distribution for the purpose of mathematical tractability even though this assumption is restrictive.We propose a distributed medium access control (MAC) scheme for the secondary users (SUs) which is characterized by a constant contention window size and a method to decide whether for each SU to participate in competition or not depending on the queueing delay of a head-of-line (HoL) packet. In order to investigate the performance of our proposed MAC protocol, we construct a two-dimensional Markov chain which incorporates both the proposed MAC scheme and the general channel activity. The resulting one-step transition probability matrix of the Markov chain has a very special structure. With the help of the censored Markov chain method, we provide a computationally efficient method to obtain the stationary distribution of the Markov chain. We then obtain the system capacity, which is defined as the maximum number of SUs that can be accommodated with a quality of service (QoS) guarantee on the packet dropping probability and the packet delay. Numerical examples show that the system capacity considerably depends on the distributions of ON/OFF periods and our proposed MAC scheme achieves a higher capacity than the existing one.     

基于竞争允许TDMA的无线传感器MAC层协议

无线传感器网络在许多重要领域有着广泛的应用，而传感网的媒体访问控制子层(MAC)协议对传感器网络的运行和性能具有重要影响。该文概述了目前存在的传感网MAC协议的设计思想，在SMAC协议的基础上，将TDMA和CSMA两种思想结合起来并与SMAC协议同步机制相统一，提出了一个新的基于竞争允许TDMA的无线传感器网络MAC协议。模拟结果显示，与SMAC协议相比，该协议在数据包延迟、能量消耗及数据包的接收率等性能上有很大提高。     

基于接入概率的LTE小区重选优化算法分析

在3G网络中,UE(用户设备)在建立RRC(无线资源控制)连接之前会进行接入等级检查。在一些具有低接入概率的小区中,UE可能会由于低接入概率而尝试多次接入服务小区,从而导致较高的失败连接次数和更长的接入延迟。提出一种基于接入概率的小区重选优化算法对于小区重选R准则算法进行优化,进而使处于服务小区内低接入概率的UE更容易重选到高接入概率的邻小区,并通过建模和仿真分析了算法的性能;结合接入概率对小区重选中的相关参数进行了分析,提出合适的参数设置。     

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。     

基于LSM的安全访问控制实现

LSM是Linus Torvakls提出来的支持多种安全策略的底层架构。而细粒度的自主访问控制和强制访问控制是安全操作系统中必不可少的一部分。文章介绍了LSM项目的结构与设计，并以此为基础讨论了细粒度的自主访问控制和强制访问控制在其上的实现。     

基于跨层竞争的同步MAC协议研究

在无线传感器网络(WSNs)中,基于跨层竞争的同步媒体接入控制(MAC)在一周期内可安排多个数据包的多跳传输,传统的协议在同一个数据窗口传输请求数据包和确认数据包,降低了数据窗口的多跳流量的建立,也降低了在多跳场景中的数据包传输率和传输时延性能.本文提出了基于新的基于跨层竞争的同步MAC(CLC-MAC)协议,CLC-MAC协议引用新的周期结构,且其包含两个独立窗口,并由该窗口分别传输数据请求包和确认包,即请求包在数据窗口传输,而确认包在休眠窗口传输.实验数据表明:与先锋路由帧MAC(PRMAC)协议相比,CLC-MAC协议的端到端传输时延和数据包传输率的性能均得到了提高.     

The implementation of IEEE 802.16m protocol module for ns-3 simulator

This paper presents the first IEEE 802.16m medium access control (MAC) protocol module embedded in the network simulator version 3 (ns-3). The designed module provides a validation tool for researchers to verify simulated results related to the IEEE 802.16m. This module supports the basic MAC functions which includes an initial ranging (IR) function; four types of bandwidth request (BR) procedures; five types of standard-specified quality-of-service (QoS); a QoS-based transmission scheduler; an adaptive modulation and coding (AMC) selection function; a physical (PHY) layer with a channel propagation model. The designed module provides modification flexibility to adapt to other simulation modules. Various scenarios are simulated to show the capacity of the implemented IEEE 802.16m module in details. Results of different types of traffic are tested with the path loss effect on transmission to visualize the numeric capability of the module.