中小型Ad hoc网络信道接入协议研究

在介绍了Ad hoc网络的概念及特点的基础上,系统地论述了Ad hoc网络的多址接入技术,并针对基于时分多址接入的网络系统提出了一种改进的无线自组网信道接入协议--信道预约多址接入协议.该协议通过对物理信道的动态划分,将控制信道与业务信道相分离,实现了网络控制信息和业务信息的无冲突发送,改善了网络的信道利用率和传输的可靠性.     

支持多媒体业务的新型无线多跳网络MAC协议*

提出了一种单信道无线多跳网络同步媒体接入控制协议—M-TDMA。基于信道预约,协议采用分类调度机制以满足多媒体业务中各类业务的服务质量需求。协议采用信道使用列表（CUL）、预约控制时隙、划分竞争期和非竞争期等措施维护预约信道,降低分组冲突率,提高信道使用率。分析结果表明,协议在保证分组传输可靠性的同时,传输时延较低,能够较好地支持多媒体业务的服务质量需求。     

DSMAC:一种适于无线多媒体传感器网络的信道接入协议

多媒体传感器网络作为一种多媒体信息获取和处理方式,已在军事、民用及商业领域中显示出广阔的应用前景.信道接入协议能否高效地使用无线信道是保证无线多媒体传感器网络通信的最关键的因素之一.分析支持多媒体业务传输的无线传感器网络信道接入协议的要求,提出适于多媒体传感器网络提供区分服务的信道接入协议--DSMAC(different service medium access control),对实时业务与非实时业务实现了区分服务,在信道接入帧内的随机竞争期实现突发业务及时接入,支持突发多媒体业务实时传输,并提出了多信道簇间传输方式,避免了隐终端冲突.最后,对协议的服务区分、实时性、吞吐量以及能量有效性等性能进行了仿真实验,验证了其优良性能.     

一种长距离无线网络媒体接入控制协议及性能分析

基于预约多址PRMA协议提出一种改进的MAC层协议PRMAHSCR,以减少长时延带来的数据包信道竞争,提高实时业务的服务质量。给出了系统模型,对协议进行了理论分析并通过仿真研究了协议的接入阻塞率和丢包率性能,结果表明该协议能够有效传输突发实时业务,适应长距离网络的传输特性。     

无线局域网TCP技术

无线通信和因特网的结合无疑是未来发展的趋势.Internet中的TCp协议提供端到端可靠的服务,可以为多媒体业务的传输提供Qos保证,广泛应用于支持如FTP、Telnet、Http等Internet业务.TCP最初是针对有线信道特性设计的,有线信道中的传输性能相对较好,可以认为网络拥塞是影响Qos的唯一原因,因此其TCP协议都是据此进行拥塞控制和流量控制的.而无线信道的特性,如多径衰落、干扰、频谱有限等使得当传统的有线TCP协议应用于无线链路时性能严重降低.     

基于预约调度的无线传感器网络的MAC协议*

提出了一种基于预约调度的用于无线传感器网络的MAC协议--SSMAC.该协议采用分布式竞争接入和预约调度发送,提供高能量效率的信道接入和支持QoS业务的传输,较好地解决了隐藏终端和暴露终端问题.仿真结果表明SSMAC协议在保持节能的同时,在降低媒体接入时延、提高报文投递成功率和提供QoS保障上较TRAMA协议性能有很大的提高.     

短波地空IP网络的MAC协议设计与仿真

合适的多址接入MAC(multiple access)协议是提升网络性能的关键。根据短波地空IP网络通信覆盖范围广、难同步,空中节点信息可能丢失的特点,设计出该网络一种新型的带预约短波令牌协议HFTP-R(High Frequency token protocol with reserve)。该协议在初始化时由空中节点随机加入地面节点形成的簇,并通过预约信道向地面节点发送预约信息,从而获取令牌接入信道,地空之间不需要保持逻辑环的"封闭性"。最后,利用OPNET软件构建了HFTP-R的仿真框架,与其他MAC协议作了仿真比较。仿真结果表明,HFTP-R减少了短波令牌协议HFTP(High Frequency token protocol)的令牌丢失次数和传递开销,能提供较好的实时性、较高的网络吞吐量和业务传输成功率,在特定需求下较其他MAC协议更有优势,可满足网络需要。     

移动Ad Hoc网络中基于ID的信道预约多址接入协议

为了在移动ad hoc网络中有效利用无线信道资源,提出一种基于ID的信道预约(ID-based channel reservation,简称IDBCR)多址接入协议.该协议在公共信道上发送Request-To-Send/Clear-To-Send(RTS/CTS)分组实现握手,采用基于节点ID的信道选择方案选择无冲突的业务信道传输数据分组,目的节点成功接收完数据分组后在另一个公共信道上回复acknowledgment(ACK)分组,有效避免了暴露终端问题.最后,仿真实现了IDBCR协议,并与CAM-MAC(cooperative asynchronous multi-channel MAC)多信道协议比较.结果表明,在总信道利用率、平均信道利用率和平均分组延迟性能上,IDBCR多址接入协议明显优于CAM-MAC协议.     

基于PSRP-CDMA的扩频Ad Hoc网络性能

分段时隙预约分组的码分多址接入(Partitioned Slotted Reservation Packet CDMA,PSRP-CDMA)协议是一种可以提供分组级信道、无协商使用信道的码分多址接入协议,此协议的分组格式由分组头和分组负荷组成,分组头通过时分多址机制接入信道,分组负荷通过码分多址机制接入信道。在考虑簇内多址干扰的基础上,给出了基于PSRP-CDMA的时隙扩频Ad Hoc网络理论分析模型,推导出了分组传输成功概率,得到了系统吞吐量和传输时延的表达式。分析了扩频增益、接收信号信噪比和网络负载等对网络性能的影响。数值结果表明,与基于竞争机制RP-CDMA的扩频Ad Hoc网络相比,PSRP-CDMA的归一化网络吞吐量能够提高25%。     

基于信道预约及信道感知的复合多址接入协议

随着计算机网络技术的不断发展,无线局域网得到了广泛的应用.由于在无线信道中,通信环境不稳定,用户间分组冲突及分组误帧经常发生,造成了网络性能的下降.为了改善上述现象,提出了一种基于信道预约及信道感知的复合多址接入协议,即CA-DIBCR(Channel Awareness-Distributed In-Band Channel Reservation).协议通过预约及感知信道来减少分组冲突及误帧的发生,从而提高网络的性能.利用OPNET仿真工具对CA-DIBCR进行了仿真,结果表明方案对网络吞吐量以及平均分组时延等性能指标均有明显改进,使得嘲络资源得到更加充分的利用.因此,CA-DIBCR算法是一种能有效提高无线网络性能的多址接入算法.     

A Cross-Layer Approach to Multichannel MAC Protocol Design for Video Streaming Over Wireless Ad Hoc Networks

This paper presents a cross-layer design for a reliable video transmission over wireless ad hoc networks based on multichannel MAC protocol with TDMA. First, we conduct a study of the multichannel MAC protocol through Markov chain model. Based on this study, two novel cross-layer modules are adopted for the design of multichannel MAC protocol. First, we adopt maximum latency rate (MLR) as the channel quality metric. Unlike the traditional MAC design based on network allocation vector (NAV), MLR is implemented to provide differentiated traffic so that the channel with smaller MLR time is initiated for higher priority traffic. Second, we adopt two congestion-aware metrics, namely MAC utilization and queue length of MAC layer, to improve the congestion-aware routing protocols with AODV and DSR. These two novel modules allow the proposed MAC protocol design to achieve high performance video transmission over wireless ad hoc networks. Experimental results show that the proposed scheme outperforms the state-of-the-art schemes under multichannel environments in wireless ad hoc networks for as much as 3.6 dB in PSNR. Such significant performance enhancement confirms that the cross-layer approach is very effective for multichannel MAC protocol design.     

无线传感器网络中基于分簇的自适应MAC协议

本文分析了目前无线传感器网络中MAC协议的不足，提出一种基于分簇的自适应MAC协议(AMAC)，该协议的时间帧长度可以根据网络拓扑和负载变化自动调整。通过仿真验证，在实时性、移动性较强的无线传感器网络中AMAC协议性能优于其它MAC协议。     

TDMC:长距离无线MESH网络中面向流量比的动态多信道MAC协议

基于IEEE 802.11的长距离无线mesh网络(LDmesh)是一种远距离无线传输技术。目前,在LDmesh中的研究热点是基于TDMA的MAC协议。现有的单信道MAC协议存在链路利用率低的问题,多信道MAC协议缺少一种可行的方案。设计一种分布式的、实时的、面向流量比的动态多信道MAC协议(TDMC)。TDMC以实时流量比作为依据,遵循提出的信道分配规则,使用一种可行的划分区间法动态分配信道。仿真结果表明:TDMC的性能显著优于JazzyMac;中等负载时TDMC性能比静态多信道协议优15%-54%。     

一种面向输电线路监测的WSN混合式MAC协议

考虑到应用于输电线路监测系统中的无线传感器网络在拓扑结构、网络流量上都呈现出新的特点,提出了一种混合式MAC协议,即在网络空闲时期使用X-MAC协议,在繁忙时期使用流水线式传输调度方法。根据节点的不同角色,使用不同的X-MAC参数提高网络的响应实时性,采用流水线式的传输调度解决线状网络中的隐藏终端问题。仿真结果表明,这种协议能够满足网络对实时性和能量有效性的要求。     

基于Wi-Fi的无线控制网络TDMA协议的设计

为解决多种网络协议共存的混合无线网络环境中,控制信息高速、实时、可靠传输的问题,在IEEE802.11协议MAC层基础上开发了TDMA协议。该协议在充分利用Wi-Fi高传输速率的同时,解决了Wi-Fi退避重传机制导致传输时延不确定的问题,增强系统的实时性。实验结果表明,协议在保证95%以上的传输可靠性的同时,传输速率可达5 Mb/s,相较于典型的基于IEEE 802.15.4协议的工业控制网络有大幅提高。TDMA系统中的短帧中有95.4%、长帧中有89.87%可以在2 ms以内的发送完成,传输时延远低于原有的Wi-Fi标准。此外,系统不改变上层协议栈,保持接口的兼容性,便于控制应用程序的开发。     

无线传感器网络MAC协议实时性研究

MAC协议决定着无线信道的使用方式,是保证网络高效通信的关键协议。通过分析无线传感器网络的特点,针对应用需求,讨论影响MAC协议设计的有关问题,研究和比较了当前典型的无线传感器网络MAC协议的主要机制及实时性,展望了无线传感器网络实时MAC协议的进一步研究策略和发展趋势。     

Enhanced MAC protocol to support multimedia traffic in cognitive wireless mesh networks

With the advanced physical layer techniques such as multiple-input and multiple-output (MIMO) and orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM), transmission real-time 2D/3D contents and applications becomes more and more necessary in wireless networks for the amazing growing in demand of customers. However, the low efficiency of medium access control (MAC) protocol degrades the performance of real-time traffic greatly in multihop, wireless and mobile environment. Focusing on supporting real-time multimedia traffic in cognitive wireless mesh networks (WMNs), an enhanced MAC protocol is proposed. And the contribution of this paper is twofold: (1) An efficient carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA) compatible time division multiple access (TDMA)-like MAC protocol called T-MAC is proposed, which aims to improve the system performance by allocating more channel access time in centralized manner and decreasing overhead. (2) An optimal adaptive scheduling scheme is proposed to support real-time multimedia applications and guarantee QoS for different priority traffic, which aims to find the optimized schedule among all possible sequences of concurrent transmissions by minimizing the occupied resources. Detailed simulation results and comparison with IEEE 802.11e MAC scheme show that the proposed T-MAC can effectively improve quality of service (QoS) for multimedia traffic in terms of throughput, end-to-end delay and packet loss rate, which also manifests that T-MAC is an efficient multimedia applications transmission scheme for mobile terminals and MAPs in cognitive WMNs.     

面向现场级工业无线网络混合流量分级调度的时隙分配策略

工业无线传感网络在关键位置监测和控制系统中发挥着越来越重要的作用. 然而复杂工业现场混合关键流量共存, 无法满足关键数据传输低时延和高可靠性要求, 突发流量会导致网络时延大幅抖动甚至网络拥塞, 给工业生产造成严重的后果. 针对上述情况, 本文提出了流量分区超帧架构, 考虑到设计复杂度和应用场景需求设计了R-MAC(时隙预留接入协议)和C-MAC(时隙争用接入协议). 上述两种协议以帧抢占的方式保障突发流量的实时接入, 采用了不同的重传机制提升周期性高优先级数据传输的可靠性. 最后本文对两种协议进行了评估, 与实时工业无线传感网络WirelessHART相比, 限定了突发流量的最差接入时延上界, 实现了多优先级流量服务差异化, 提升了高优先级流量的平均成功接入率.     

Dynamic duty cycle and adaptive contention window based QoS-MAC protocol for wireless multimedia sensor networks

Rapid penetration of small, customized wireless devices and enormous growth of wireless communication technologies has already set the stage for large-scale deployment of wireless sensor networks. While the need to minimize the energy consumption has driven significant researches in wireless sensor networks, offering some precise quality of service (QoS) for multimedia transmission over sensor networks has not received significant attention. However, the emerging new applications like video surveillance, telemedicine and traffic monitoring needs transmission of wireless multimedia over sensor networks. Naturally, offering some better QoS for wireless multimedia over sensor networks raises significant challenges. The network needs to cope up with battery-constraints, while providing improved QoS (end-to-end delay and bandwidth requirement). This calls for a suitable sensory MAC protocol capable of achieving application-specific QoS. In this paper, we have proposed a new QoS-based sensory MAC protocol, which not only adapts to application-oriented QoS, but also attempts to conserve energy without violating QoS-constraints. Performance modeling, analysis and simulation results demonstrate that the proposed protocol is capable of providing lower delay and better throughput, at the cost of reasonable energy consumption, in comparison to other existing sensory MAC protocols.