基于TDMA的无冲突动态时隙分配算法

针对分簇Ad Hoc网络中固定时隙分配算法信道资源浪费和竞争时隙分配算法传输延迟不固定的问题,提出一种基于时分多址接入的无冲突动态时隙分配算法。该算法根据网络负载动态调整帧长,即当网络负载增大时,增加帧长,提高信道利用率;当网络负载减小时,减少帧长,降低信道申请时延。仿真结果表明,与NEBS算法和时隙ALOHA算法相比,该算法可根据网络负载动态调整资源分配,从而提高系统的吞吐量。     

Ad hoc网络中TDMA分布式动态时隙分配算法

基于时分多址(TDMA)的时隙分配算法能够提供很好的无线资源利用率,特别是在高负载的环境下.提出了一种适于Ad hoc基于TDMA的无冲突动态分布式时隙分配算法,通过动态改变帧长来控制未用时隙的过量增长,提高了系统吞吐量.该算法通过设置帧长为时隙2的次方,使其在不同帧长的节点中无冲突地包传输.节点间的同步采用本地同步方式.仿真结果表明该算法与IEEE 802.11相比提高了系统吞吐量并降低了端-端延迟.     

一种新型的无竞争的基于TDMA的MAC协议

本文提出了一种无竞争的基于TDMA的MAC协议CA-TDMA.CA-TDMA协议通过对超帧中竞争时隙的直接分配和数据时隙的相互申请来实现在整个网络中无时隙竞争,并且通过添加新的申请消息(RTS、CTS、CTR)和提出新的时隙竞争机制、时隙续约机制和竞争时隙交换机制,来提高整个网络的性能.仿真结果表明,CA-TDMA相比动态TDMA协议在分组投递率和网络延迟等性能参数方面均有明显的提高.     

无线HART网络节点变速率资源调度算法实现

无线HART网络的资源调度是通过对超帧的资源分配来实现。目前无线HART网络的资源调度算法研究主要应用于节点更新速率固定的场合。将超帧分为数据超帧和管理超帧,提出了一种针对于节点变速率上传数据的数据超帧分配算法,同时根据数据超帧上行数据特性,在超帧中均匀分配时隙,提出了一种提高抗扰性的数据超帧分配算法。实验结果表明,算法解决了无线HART网络变速率节点的资源分配问题,并提高了端对端数据传输的抗扰性。     

太赫兹无线个域网高时隙利用率跨PAN数据传输协议

针对现有跨PAN数据传输机制存在的业务量分布不均衡造成的时隙浪费、协调超帧开始时刻不明确、超帧统一机制所需控制开销较大等问题,提出了一种高时隙利用率太赫兹无线个域网跨PAN数据传输机制HTSU-PAN（high time slot utilization cross PAN data transmission protocol for Terahertz wireless personal area network）。该协议通过采用隐式TDMA时隙分配、基于无beacon的空闲时段启用以及基于网桥节点超帧统一这三种新机制,有效提高时隙利用率,降低数据传输时延从而提升网络吞吐量。     

一种低时隙开销无线HART链路调度策略

无线HART是一种适用于工业现场的无线传感网络。无线HART采用基于TDMA的超帧技术来统一安排网络中的资源调度,并实现网络内的通信冲突避免。本文基于无线HART的mesh型网络拓扑结构,提出一种低时隙开销的无线HART资源调度策略(LCLSS),使用较少的时隙资源开销来完成对网络中所有链路的调度安排。该策略通过对传输路径的合理选择,时隙资源的充分利用,降低了网络的传输所用的时隙资源,同时对提高网络吞吐量也有所帮助。测试表明,该策略有效的降低了网络传输所使用的时隙资源开销,提高了超帧资源的使用效率。     

基于时隙侦听的无线纳米传感器网络接入机制

针对太赫兹无线纳米传感器网络节点处理能力弱,功耗低的问题,提出了一种基于时隙侦听的传感器节点接入方案.将时间划分成等长的帧,主控节点通过发送帧同步信号实现整个网络所有节点的帧同步.当传感器节点出现发送数据请求时,通过侦听每个时隙,寻找一个空闲时隙发送数据,省去了主控节点与接入节点间控制信息的交互,具有简单、易于实现的优点.优化了帧周期设定,并提出了一种避冲突方法.仿真结果显示:方案可以在冲突概率较低的同时,实现高数据吞吐量.     

认知无线电网络的伺机频谱接入策略

提出了一种伺机频谱接入策略,用于由移动用户构成的认知无线电网络环境。提出的方案中,将每个可获得的信道划分成由N个时隙构成的TDMA帧,并且为每个激活的认知用户分配一个区别于其他激活用户的时隙。允许节点以一定的接入概率充分利用分配给其他激活用户的时隙进行通信。评估了提出的伺机频谱共享策略对系统吞吐量和能耗性能的影响。     

工业物联网密集场景中的演进型时隙分配机制

随着工业无线传感器设备数量的增加,传统IEEE 802. 15. 4 CSMA/CA协议已不能满足工业无线传感器网络密集场景。为此,提出一种演进型时隙分配机制,为密集场景下的工业无线传感器网络提供合理的时隙分配策略。基于当前最大时隙数构建可分配的时隙集合,根据退避状态指数和随机退避数计算位置指数,从而得到时隙分配方程,并依据该方程分配时隙数。通过不断演进CSMA/CA协议,建立状态转移模型。仿真实验结果表明,该机制可提高密集场景中时隙分配的公平性和传输命中率,降低数据发送延迟。     

基于强化学习的无人机网络资源分配研究

以无人机网络的资源分配为研究对象,研究了基于强化学习的多无人机网络动态时隙分配方案,在无人机网络中,合理地分配时隙资源对改善无人机资源利用率具有重要意义;针对动态时隙分配问题,根据调度问题的限制条件,建立了多无人机网络时隙分配模型,提出了一种基于近端策略优化(PPO)强化学习算法的时隙分配方案,并进行强化学习算法的环境映射,建立马尔可夫决策过程(MDP)模型与强化学习算法接口相匹配;在gym仿真环境下进行模型训练,对提出的时隙分配方案进行验证,仿真结果验证了基于近端策略优化强化学习算法的时隙分配方案在多无人机网络环境下可以高效进行时隙分配,提高网络信道利用率,提出的方案可以根据实际需求适当缩短训练时间得到较优分配结果。     

Time delay characteristic of industrial wireless networks based on IEEE 802.15.4a

The IEEE 802.15.4a standard provides a framework for low-data-rate communication systems, typically sensor networks. In this paper, we established a realistic environment for the time delay characteristic of industrial network based on IEEE 802.15.4a. Several sets of practical experiments are conducted to study its various features, including the effects of 1) numeral wireless nodes, 2) numeral data packets, 3) data transmissions with different upper-layer protocols, 4) physical distance between nodes, and 5) adding and reducing the number of the wireless nodes. The results show that IEEE 802.15.4a is suitable for some industrial applications that have more relaxed throughput requirements and time-delay. Some issues that could degrade the network performance are also discussed.     

基于802.11ah井下监测传感网的RAW重分组研究

现有的ZigBee、超宽带、WiFi等井下无线传感网通信技术或传输距离短,或传输速率较低,或覆盖范围与接入设备数量受限,而IEEE 802.11ah协议满足井下无线传感网对传输范围、功耗、网络容量、传输速率等的要求,可用于井下监测传感网传输周期性监测数据。针对802.11ah协议中MAC层标准限制接入窗口(RAW)机制在进行传感节点分组时不灵活、易导致组间负载不平衡的问题,提出了一种基于时延优化的RAW重分组方法:根据数据包预计传输时间对所有传感节点重新分组,通过3次分组来减少RAW组内节点碰撞、降低传输时延。为实现RAW重分组,提出了关联标识符(AID)分组重分配方法:采用部分传感节点断开关联的方式,按重分组后的RAW组分批次为节点重新分配AID,并将AID与节点MAC映射,从而减小RAW重分组时间开销,避免AID重分配过程中因数据无法传输而导致网络性能下降。仿真结果表明,随着井下监测传感网中传感节点增多,RAW重分组方法较标准RAW机制的网络时延更小、吞吐量更大、丢包率更低,且重分组过程对网络性能影响较小。     

OFDM符号特性对DCF性能影响研究

认知无线网络由于使用信道频段的长时延特性,OFDM符号时间及Slottime均较大,使得CSMA/CA协议中的SIFS等参数值增大。另外,随着无线局域网络物理层速率的提高,每个OFDM符号携带的数据比特数加大。为评估物理层长时延及高速环境下的DCF性能,基于二维Markov模型得出了CSMA/CA系统吞吐量表达式,数学分析表明系统吞吐量主要由网络节点数、数据包长度、OFDM携带信息比特数、Slottime及OFDM符号时间长度决定。理论计算及仿真测试结果显示,OFDM携带信息比特数越多,Slottime越大,OFDM符号时间长度越长,CSMA/CA的吞吐量性能越低。     

无线Mesh网络中路由与信道联合分配研究

无线Mesh网络中路由器使用多射频接口并配备多信道传输能有效增加网络吞吐量及降低干扰。研究路由与信道分配问题的目的就是增加网络容量、减少延迟等。文中针对无线Mesh网络中多接口多信道的路由与信道分配问题做了统一考虑,根据路由约束、信道约束、干扰约束以及宽带约束建立了混合整数线性规划（MILP）模型,并提出了基于迭代搜索的启发式算法很好地解决了此问题。仿真结果表明该算法可以提高网络吞吐量,降低延迟。     

异构无线网络中TCP Vegas算法的研究与改进

异构无线网络是将不同接入技术、不同性能的网络融合到一起构成的单个逻辑网络。异构无线网络中,TCP端到端的拥塞控制机制对网络的健壮性和稳定性具有非常重要的作用,因此是网络研究的一个热点问题。针对异构无线网络中移动节点发生垂直切换时传输层性能下降的特点,提出了一种基于TCP Vegas的传输层拥塞控制算法B-Evegas。给出了垂直切换发生时的传输控制方法,垂直切换后拥塞窗口的恢复采用带宽估计与分段增加策略,并引入了快速恢复机制,在拥塞窗口过大时根据链路的时延指数性地减小拥塞窗口。仿真结果表明,该算法是合理的,可以有效提高垂直切换发生后TCP连接的吞吐量或者减小数据包的传输时延。     

工业IEEE802.15.4a标准无线网络性能测试设计与实现

基于IEEE 802.15.4a标准的短距离无线传输技术在工业中得到了广泛的应用,然而,针对IEEE802.15.4a协议工业无线网络的性能测试研究较少,评判工业无线控制系统是否符合工业场合的应用缺乏精确的描述;为评价基于IEEE 802.15.4a标准的工业无线网络的性能,搭建了基于该标准的无线网络测试平台,基于ARM处理器开发了工业无线网络性能测试装置,给出了测试装置的软硬件设计,通过测试获得工业无线网络控制系统的丢包率、吞吐率、协议转换时间等性能指标,测试结果表明该装置能够有效地实现对基于该标准的无线网络进行性能测试,为改善和优化工业无线网络的应用、保证系统的稳定运行提供了有力的依据。     

认知无线Mesh网络中基于干扰模型的信道分配策略*

从信道干扰的角度为认知无线Mesh网络提出一种新的信道分配策略。首先对网络进行分层并按层对节点设置不同的层数权值,以此来选择最佳路径,再利用信道干扰模型来选择最佳信道。新策略有效整合了路由和信道分配过程,通过路由的实现来协助节点的信道分配以获得整个网络的最优化性能。仿真结果表明,新算法相比于无线多信道网络中基于链接的信道分配算法,在时延、吞吐量上有明显的优势。     

认知无线mesh网中联合路由的分布式信道分配算法*

多信道技术通过对数据流量进行分流,能够减少链路间干扰,从而提升网络容量。首先针对认知无线mesh网络提出一种有效的联合路由的分布式信道分配策略,该信道分配策略主要宗旨是维持邻域内信道差异。仿真结果表明,新的信道分配算法相比于无线多信道网络中基于链接的信道分配算法,平均吞吐量大约提高了50%,平均时延降低了约50%。在信道约束的情况下,进一步引入了信道合并算法。仿真结果表明,执行信道合并算法后,网络平均吞吐量、时延性能得到了进一步改善。     

面向工业无线网络的动态TDMA系统设计与实现

随着工业4.0的发展, 不同种类的新型工业应用被部署到工厂中, 这对现有工业无线技术提出了实时性和高速率的要求. 为了同时满足这两种需求, 本文在支持高速率的IEEE802.11的基础上, 提出了基于软件定义的动态时分多址(Time division multiple access, TDMA)机制无线接入系统. 首先, 为了提供时延有界的传输服务, 设计并实现了基于MAC (Medium access control)层的动态TDMA接入机制. 然后, 为了满足工业无线网络中的动态变化的带宽需求, 考虑设备数据量的动态变化, 在SDN (Software defined network)控制器上通过基于最小二乘法的线性回归算法预测设备时隙需求, 再将动态时隙分配问题转化为优化问题以最大化网络中所有设备动态时隙需求. 最后, 通过仿真对比TDMA时隙分配算法的性能, 并在实际网络环境中开展系统部署与测试. 结果表明, 相对于其他TDMA接入机制, 动态TDMA机制在保障时延有界的同时能有效提升传输性能.     

无线簇树网下的GTS时隙调度算法

研究了无线传感器网络簇树结构下的超帧调度机制,针对无线簇树网络中的通信冲突和暴露节点问题展开研究,提出了一套分析理论和判定准则,并在此基础上给出了一种基于区分服务的GTS统筹调度算法。利用NS2软件进行仿真实验,结果表明：算法能够充分利用信道,合理分配时隙,避免不必要的通信冲突,在提高吞吐率、减少丢包率和稳定网络时延方面都具有明显的效果。