基于信道占用及优先级的MAC协议退避算法

针对Ad Hoc网络MAC协议（SPMA协议）的退避时间问题,为降低包与包之间的冲突并提高信道利用率,提出了一种基于信道占用及优先级的自适应退避算法（A-COP算法）。分析了退避时间对系统性能的影响以及现有退避算法的不足;根据SPMA协议的特点以及初等函数模型建立退避算法模型;基于OPNET对该模型进行系统仿真,并与原算法协议模型进行比较。仿真结果表明,基于该算法的SPMA协议通过对低优先级业务的接入控制,可使系统吞吐量更加稳定,并且可满足高优先级业务高通信质量的要求。     

流量自适应LoRa网络防碰撞路由算法

LoRa无线技术的数据传输速率低,适合星型组网,现有的星型网络防碰撞轮询机制在大容量网络中性能不佳.基于信道竞争退避算法和分簇混合路由两方面,提出了适合LoRa网络的数据传输防碰撞算法,能自适应网络流量的变化.通过NS2软件仿真验证,在大容量LoRa网络中,算法改善了能耗、吞吐量和传输延时等方面的性能,提高了数据传输效率.     

基于匹配理论的LoRa参数双重匹配优化

将LoRaWAN中的资源分配设定为扩频因子分配和信道分配的优化问题，特别是在LoRaWAN中有大量连接设备的情况下，以保证有限频谱资源的LoRa用户之间的吞吐量公平性。首先，引入匹配理论，将LoRa用户与信道和LoRa用户与扩频因子视为匹配双方，为了最大化它们的效用，提出了一种基于匹配的信道与扩频因子分配算法MSFCAA。然后，以匹配理论为基础，以最大化效用为目标，以最优化网络信道与扩频因子分配为结果，最大限度地提高LoRaWAN中实现的最小信道容量。同时，还提出一种公平传输时间初始化算法，以保证每组参数的吞吐量公平性。仿真结果表明，公平传输时间初始化算法能获得优于其他分配方案的初始分配结果，基于匹配的信道与扩频因子分配算法能显著提升LoRa网络数据提取率并极大降低网络能耗。     

无线传感器网络中一种自适应的退避算法

802.15.4协议中CSMA/CA信道接入方式为了避免再次碰撞使用BEB退避算法,在重负载的情况下网络性能较差。提出一种自适应的退避算法,它用报文的冲突概率来预测节点附近信道的争用状况,在不同的网络状况下,竞争窗口的取值采用相应的退避策略,动态地控制节点的退避范围,以达到改善网络性能的目的。分析与仿真结果表明,新的算法与传统的退避算法BEB算法相比,在网络负载重的情况下,有效地降低了数据包的冲突概率,减少了时延,提高了网络的吞吐量,同时对信道的公平性也有所改善。     

基于物联网的机场桥载设备监控网络优化设计

针对民航桥载设备监控管理系统BLEMAS在机场停机坪现场测试中暴露的网络延迟问题,对该系统物联网架构中M AC层的碰撞退避算法进行优化。采用改进截断二指数退避算法ITBEB ,根据网络环境的多方面因素,对CSM A／CA的退避指数BE进行动态调节,使网络节点合理设置随机退避时间,减少退避饱和,充分利用空闲信道,达到数据快速传输的目的。利用OPNET软件对BLEMAS建模仿真,仿真结果表明,相比系统原有MAC层退避方法BEB ,ITBEB算法在网络时延和吞吐量等网络性能上均具有优越性。     

一种基于慢退避思想的SD_DCC退避算法及其性能分析

改进了IEEE 802.11协议的二进制指数退避算法,提出了一种基于慢退避思想的分布式接入控制退避算法.它将慢退避的思想同分布式接入控制的思想相结合,有效地解决了标准协议中二进制指数退避算法成功发送数据帧后没有记录网络当前繁忙程度的缺点,能够更准确地记录数据帧成功发送后高负荷网络的退避阶数,降低数据帧接入信道的碰撞概率,提高无线信道的利用率.算法能够与现有的IEEE 802.11协议完整地结合在一起,具有简单、无开销、完全分布性和自适应性的特点.分析和仿真结果表明,基于慢退避思想的分布式接入控制退避算法较之其它三种常用的接入算法能够更能有效地利用网络中已有的信息,更准确地估计网络当前的竞争状态,表现出更好的网络性能.     

VANET中基于公平性的多信道MAC协议

随着车载无线通信需求的增加,车载自组织网络（VANET）将成为现代智能交通系统的一个重要组成部分。对VANET中多信道MAC层协议进行了研究,提出了一种提升网络公平性的退避算法。车辆通过比较自身已成功发送的业务量与平均业务量的大小,确定不同的退避方案,一定程度上实现网络中车辆的接入公平。考虑到该退避算法在提升公平性的同时,牺牲了一定的网络吞吐量,服务信道不饱和,进一步提出根据车辆密度调整服务预约时期长度的算法,提高服务信道的利用率,增大网络的吞吐量。仿真结果表明,提出的退避算法公平性指数相比于二进制退避算法,提升了约2.3倍,而相比于倍数增线性减退避算法,提升了约2.05倍,网络的吞吐量提高了约16%。     

竞争窗口线性变化的分级冲突解析算法

设计合理的冲突解析机制可有效提高无线信道利用率。针对二进制指数退避（Binary Exponential Backoff,BEB）算法及其各种改进算法中普遍存在的节点间交叉冲突问题,提出一种竞争窗口线性变化的分级冲突解析算法（Staged Collision Resolution algorithm with Linearly Varying contention window,LV-SCR）。它通过使处于不同退避阶段节点的退避时隙互相隔离,彻底消除了节点间的交叉冲突;为降低信道空闲概率,还采用了一种竞争窗口的线性调节机制。仿真结果表明,与BEB算法相比,在网络吞吐量和数据帧平均接入时延未明显恶化的情况下,LV-SCR算法可使节点间的碰撞次数减少10%至50%以上。     

一种IEEE 802.11接入机制的新退避算法

无线传感器网络采用类似开放式系统互联模型的协议栈,作为第一个完全针对无线传感网络设计的MAC协议,S-MAC采用了IEEE802.11DCF的接入机制。本文在分析了IEEE802.11协议的二进制指数退避算法(BEB),以及倍数增线性减退避算法(MILD)后,提出了一种基于网络性能指标的新退避算法。新算法将无线信道中的时隙利用率映射网络性能指标传输概率,对网络中连续两次发送的时隙利用率进行平均滤波处理,改变重传节点的发送优先级,来调整节点在竞争使用窗口的退避值,以达到有效减少网络的碰撞、提高无线信道的使用效率和网络吞吐率的目的。仿真结果表明,新退避算法能更准确地估计网络当前的竞争状态,有效地提高了网络吞吐率,获得较好的网络性能。     

一种基于动态约束发送门限退避算法

为了改进IEEE 802.11 DCF协议的二进制退避算法,提出一种基于动态约束发送门限退避算法。算法根据网络中站点对信道资源的争用程度设置动态门限,适当地约束部分站点数据的发送。一方面,算法没有对二进制退避算法的竞争窗口调整机制进行修改,保留了其简单、容易实现的优点;另一方面,有效地解决了传统二进制退避算法在完成退避过程后,没有考察网络状况而直接进行数据传输,容易产生冲突的缺点。仿真结果表明,该算法能够提高饱和吞吐量和降低分组平均接入时延。     

井下人员定位系统防碰撞算法改进

为解决井下人员定位系统中多个标签向接收器发送信息时产生的数据碰撞问题,提出了一种改进的二进制指数退避算法。该算法采用乘法增加、线性减小的碰撞窗口调整方式,设定了两个阈值,并根据不同网络流量制定了不同的退避发生器值更新规则,同时同步更新优化窗口值,使标签能够自适应快速接入信道。测试表明,改进后的算法最大并发识别数量为150,最大位移速度为10m/s,均优于经典的二进制指数退避算法。该算法提高了数据传输率,减少了漏卡率,有效地解决了井下多目标识别的防碰撞问题。     

DSRC中一种考虑剩余时间的信道访问退避算法

IEEE 802.11p协议是DSRC技术的下层标准,而该协议采用的仍然是传统的二进制指数退避算法（BEB）。BEB算法虽已广泛使用,但并不能很好地适应DSRC中车载节点的高速移动及其拓扑结构快速变化的特点,易出现信道访问不公平,网络丢包率增加等问题。针对这些问题,提出一种考虑剩余时间的退避算法,由车辆节点的当前速度计算其剩余时间,优化退避机制。实验表明,提出的机制在改善信道访问公平性,提高网络吞吐量等方面均有较好的改善。     

Efficient contention-based MAC protocol using adaptive fuzzy controlled sliding backoff interval for wireless networks

Efficient medium access control (MAC) protocol should be able to provide high throughput performance and efficient share of the medium. In this paper, a new contention-based MAC protocol based on adaptive fuzzy controlled sliding backoff interval is proposed to maximize the channel throughput and improve the fairness of random access channels. In the proposed protocol, every node that experiences packet collisions increases its sliding backoff interval (SB) range by a forward sliding factor (FSF). In case of successful transmission the node decreases its SB range by a backward sliding factor (BSF). Forward and backward sliding factors are controlled by the channel offered traffic using a fuzzy controller. Furthermore, the operation of the proposed backoff algorithm does not depend on the knowledge of the number of active nodes. A computer simulation is developed using MATLAB to evaluate the performance of the proposed algorithm and compare it with other backoff schemes. Simulation results show that the proposed algorithm significantly outperforms other backoff schemes, such as binary exponential backoff (BEB) and the fast collision resolution (FCR) scheme. It provides a significant efficient fair sharing performance improvement which converges to the ideal fairness performance while providing high throughput performance.     

Ad Hoc网络基于地理位置的双信道功率退避策略

在地理位置信息的基础上,提出一种双信道功率退避的Ad Hoc网络节能方案。基本思想是控制信道功率由大到小退避,数据信道功率由小到大“退避”。并利用地理位置提供的便利,较好地解决了链路的不对称问题。此外,介绍了功率退避算法,简要分析了成功传输的概率。仿真结果表明,该协议能够满足Ad Hoc网络近距离节点优先通信的设计需求。     

基于GDCF的竞争窗口快速增加退避算法

竞争窗口（Contention Window,CW）的调整策略在很大程度上决定了退避算法的性能。针对节点碰撞时CW固定调节方式存在的不足,将节点的连续碰撞次数作为衡量信道竞争激烈程度的标志并将其引入到CW的调整策略中,在GDCF基础上提出一种具有自适应特点的CW快速增加退避算法（Fast Increasing GDCF,FI-GDCF）,节点碰撞时按照其连续碰撞次数的指数律调整CW大小。理论分析和仿真结果表明,与BEB和GDCF算法相比,FI-GDCF算法在两种接入模式尤其是基本接入模式下,其碰撞概率、归一化网络吞吐量以及分组平均接入时延等性能均可获得不同程度的提升。