基于QoS的分布式认知无线电网络多信道MAC协议

在分布式认知无线电网络中,动态资源利用不足和中心控制单元的缺失使其MAC层协议的设计面临很多挑战。针对认知无线电网络的特点,提出了一种新的MAC协议,该协议通过在信道预约阶段优先考虑对时延要求较高的应用,来保证网络对这类应用的QoS;同时还解决了认知无线电网络中频谱的利用率低和隐藏终端两个热点问题。为分析研究该协议的性能,首先提出了一种新的分析模型。然后将这种新的MAC协议与两种典型的MAC协议进行了仿真对比,结果表明该协议提高了网络的吞吐量。最后通过数值分析和仿真证实了本协议设计简单高效,具有较高的频谱利用率,不但满足了时延敏感性应用的QoS需求,而且还能有效地解决多信道隐藏终端的问题。     

认知无线电网络双天线多信道MAC协议

在认知无线电网络中,媒体接入控制(MAC)协议的主要功能包括信道感知、选择和接入控制,其中感知时间和传输时间的长度对网络的性能有着重要的影响。在动态无线网络环境下,如何合理分配感知时间和传输时间是个挑战性问题。提出了一种双天线多信道分布式认知无线电MAC（TM-MAC）协议,不需要在传输之前对信道进行感知。节点可以在其它节点传输数据的同时对频谱资源进行检测,然后利用空闲的频谱资源通信。建立了数学模型分析在饱和网络状况下MAC协议的吞吐量。仿真分析表明TM-MAC协议能够有效提高网络的吞吐量。     

面向移动自组网的分布式认知MAC协议改进设计

针对移动自组网MAC协议未考虑节点移动性、缺乏功率控制机制、算法开销较大等问题,改进设计基于信道可维持时间的分布式认知MAC协议。新协议建立了节点存储信息结构,根据节点功率与移动速度的关系,构建信道可维持时间模型,并改进信道感知和数据传输算法,增加移动性和信道增益考虑,降低速度和功率对信道感知的影响,提高协议对移动性的适应能力。结果表明,对于中低速网络而言,该协议在不增加控制开销的基础上,丢包率、时延和频谱利用率等性能得到较大改善。     

Ad Hoc网络中的MMAC协议综述

MAC协议处于Ad Hoc网络协议栈的底层部分,它是所有节点报文在无线信道上传输的直接控制者,对网络的性能有极大的影响,是Ad Hoc网络高效通信的重要保障。本文对现有的多信道MAC协议进行了分类概述,重点分析了MMAC协议。MMAC协议是单收发器非专用控制信道协议,协议通过ATIM窗来协商信道,能够显著的提高网络吞吐量。     

单收发器分布式多跳认知媒体接入控制协议优化设计

针对移动自组网（MANET）媒体接入控制（MAC）协议中存在的多收发器限制、信道负载失衡等问题,并兼顾多跳和控制开销等性能,提出一种单收发器多跳分布式认知MAC协议优化模型。首先基于功率节省模式（PSM）机制,利用通知传输指示消息（ATIM）窗口和DATA窗口时间分割实现认知MAC协议的信道感知和数据传输功能;其次对功率值非均匀量化和格雷编码,降低移动性导致的浮点型开销;然后设计了多跳分布式信道协作机制,以此为基础,重定义信道切换规则,确保信道之间负载均衡;最后对信道空出时间（CVT）、信道开启时间（COT）、吞吐量和信道负载时间进行仿真。结果表明,新协议无需多收发器支撑,各信道之间CVT、COT、负载时间差值分别降低了13 ms、20 ms和100 s,对应吞吐量提高了1.5%,实现了协议在收发器数、信道负载均衡、吞吐量和控制开销等性能方面的优化。     

一种基于认知无线电的自组网多信道MAC协议

针对节点具有多个可用信道的自组网的信道资源利用率问题,提出了一种基于认知无线电的MAC接入协议,协议根据网络中节点的邻居关系,通过认知推理对两跳邻居范围内的不同网络节点分配不同的驻留信道,驻留信道的选择考虑了避免信道干扰和冲突,每个节点只需要两部半双工收发信机就能够实现在多个信道上高效的数据收发.仿真结果表明,协议在网络总吞吐量、端到端时延等方面具有优良的性能,能很好地适用于节点密集的应用场合.     

一种基于认知无线电的自组网多信道MAC协议

针对节点具有多个可用信道的自组网的信道资源利用率问题,提出了一种基于认知无线电的MAC接入协议.协议根据网络中节点的邻居关系,通过认知推理对两跳邻居范围内的不同网络节点分配不同的驻留信道.驻留信道的选择考虑了避免信道干扰和冲突,每个节点只需要两部半双工收发信机就能够实现在多个信道上高效的数据收发,同时只需很少的控制信息开销.仿真结果表明,协议在网络总吞吐量、端到端时延等方面具有优良的性能,能很好地适用于节点密集的应用场合.     

一种高效的水下传感器网络MAC协议

水声信道具有窄带宽、高传播延时等特点,为有效减少水声信道冲突,信道预约型MAC协议成为水下传感器网络的首要选择.通过分析信道预约型MAC协议节点在高负载网络条件下的RTS-CTS控制包的交换过程,给出了多个节点对同时取得信道使用权成立条件,设计了一种在一次RTS-CTS握手后,拥有信道使用权的多个节点对依次进行无碰撞数据传输的MAC协议.最后通过仿真实验验证协议的性能,结果表明:该协议具有更高的网络吞吐量和更低的网络时延.     

一种多信道Ad hoc认知无线电网络密钥交互协议*

针对现有密钥协商协议没有考虑Ad hoc认知无线电网络多信道这一缺陷,提出一种多信道密钥协商协议（multi channels key agreement protocol,MCKAP）,通过建立多重图和替换广播操作减少信道冲突,优化协商路径提高共享密钥协商效率,利用信道属性为节点间选择合理位置,避免主用户干扰。该方案能有效地利用多信道提高共享密钥协商效率。最后通过理论分析和仿真实验证明该协议适用于Ad hoc认知无线电网络,具有较好的执行效率。     

次用户信道使用公平和QoS保障原则的FQMAC协议

针对异构认知无线电网络共存的情况,提出了FQMAC（fair and QoS guaranted MAC）协议。采用信标帧同步,将时间划分为信标周期,在信标周期内分别进行信道感知、信道协商和数据传输;将被其他异构网络的次用户占用的信道也作为可用信道。根据信道质量将所有可用信道划分等级,根据次用户业务特征将次用户划分等级。等级高的次用户优先预约等级高的信道。对信道协商阶段的合理时长通过建立马尔可夫链模型进行了理论分析,得出其合理时长的理论值。仿真实验结果证明FQMAC可以较好地提升网络的吞吐量,保障了用户的QoS（quality of service）,并实现了较好的公平性。     

一种面向用电信息采集系统的WSNs多信道MAC协议

由于无线传感器网络（WSNs）单信道介质访问控制（MAC）协议无法满足用电信息采集系统的数据量大和并发性强的特点,提出了一种面向分簇网络的多信道MAC协议.网络簇间通信采用多信道并行传输方式,簇内通信采用基于信道质量实时评估的自适应信道切换机制.基于OMNeT＋＋的仿真结果表明：与单信道MAC协议相比,该MAC协议可以有效提高网络吞吐量和抗干扰能力.     

A cooperative CDMA-based multi-channel MAC protocol for mobile ad hoc networks

In this paper, we present CCM-MAC, a cooperative CDMA-based multi-channel medium access control (MAC) protocol for mobile ad hoc networks (MANETs) in which each node has one half-duplex transceiver. The protocol mitigates the multi-channel hidden and exposed terminal problems by using information about channel usage gleaned from overhearing (cooperating) neighbours. By accounting for the multiple access interference, CCM-MAC also addresses the near-far problem of CDMA in MANETs enabling concurrent transmissions on each channel. We provide an analysis of the maximum throughput of CCM-MAC and validate it through simulation in Matlab. We also compare the throughput it achieves to IEEE 802.11, a multi-channel MAC protocol, and a CDMA-based MAC protocol.     

基于节点合作的Ad hoc网多信道MAC协议

针对Ad hoc网络的多信道隐藏终端问题,提出一种基于邻居节点合作通告机制的异步多信道媒介访问控制协议。该协议通过空闲邻居节点向未收到信道协商控制帧的节点发送通告广播帧,从而有效地解决了多信道隐藏终端问题。仿真结果表明,与IEEE 802.11、MMAC协议相比,该协议在提高网络平均吞吐量的同时,还能降低数据包平均延迟。     

接收者视角选择信道的分布式多信道MAC协议

为了有效地利用无线信道资源并获得更好的网络性能,提出了一种新型的多信道的媒质接入控制协议,即接收者视角优先动态信道分配协议.对现有的多信道MAC协议存在的问题进行分析,并提出新的设计思想.在RMDA协议中,每个节点实时地将当前状态信息发送给邻居节点,并以接受者的视角结合邻居状态列表来选择通信的数据信道,减少冲突发生的概率,从而更有效地使用多信道增加了网络吞吐量.另外,协议明显地改善了数据包时延等网络性能,特别是当网络负载很大的情况下.仿真结果展示出提出的RMDA协议是一个的获得较高网络能力的多信道MAC协议,为多信道MAC协议的研究和发展提供一个新的思考视角.     

一种分布式的基于预留的多信道MAC协议

无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)已经广泛应用于各个领域。许多领域利用了周期性数据汇聚,传感器节点周期性地产生数据包,通过一系列中继节点传输到汇聚节点。提出了一种分布式的基于预留的多信道MAC协议,称为R-MMAC协议,其中利用了预留机制和多信道通信机制,在多信道条件下,每个节点传输数据包时都将预留下一个数据包的传输,根据接收信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)值选择自己的最佳信道进行预留。另外,还提出了针对预留时发生冲突的解决算法,利用信干噪比(signal to interference and noise ratio,SINR)和数据包接收率(packet reception rate,PRR)得到了预留的传输时间,从而降低了传感器节点到汇聚节点的传输时延和未来数据包的冲突概率。利用OMNET++5.3仿真工具对R-MMAC协议、X-MAC和EM-MAC协议进行了比较,结果表明R-MMAC协议实现了更低的端到端时延。     

Connection-oriented multi-channel MAC protocol for ad-hoc networks

This work proposes an on-demand connection-oriented multi-channel MAC protocol for ad-hoc networks. The major features of the proposed protocol are as follows: (a) each mobile node is equipped with only two network interfaces; (b) MAC layer broadcast primitive is supported; and (c) no time synchronization is required. Compared with other multi-channel MAC protocols, the proposed protocol reduces the cost of channel negotiation by considering the property that a connection typically generates multiple packets for transmitting. The NS-2 is used to evaluate the performance of the proposed protocol. Simulation results indicate that the proposed protocol can reduce the cost of channel negotiation and increase the network throughput.     

无线传感器网络多信道接入控制协议

在现有的无线传感器网络和Ad-Hoc网络中的MAC协议基础上,并考虑到无线传感器网络的条件约束和多信道通信的特性,本文提出了一种适用于无线传感器网络的多信道媒介接入控制协议(MCMAC).仿真结果表明该协议提高了网络的吞吐量、能量的有效性,并延长了网络寿命.     

无线Mesh网络中使用双收发器的多信道MAC协议研究

在无线Mesh网络中,当底层有多个可用的物理信道时,必须设计高效的媒体访问控制协议（MAC）才能充分利用所有可用信道,克服多信道的隐终端和显终端问题。三类多信道MAC协议都只使用了两个无线收发器,却能够在保持经济性的同时最大限度地利用多个信道,并解决多信道环境下广播消息发送和信道切换等问题。分析比较表明,该MAC协议能够在一定程度上利用多个信道增加网络的有效吞吐量,但在保证网络负载均衡上还存在不足,需要进一步研究。     

改进的Ad Hoc网络多信道MAC协议

在Ad Hoc无线网络多信道介质访问控制协议DCA中,所有移动节点在一个预留的公共控制信道上传送控制信息,即使控制信道空闲也不能在其上进行数据传输。针对DCA这种信道利用率不高的问题,提出一种改进方法,利用空闲控制信道进行数据传输。实验结果表明,改进后的DCA可以增加网络吞吐量和信道利用率。