一种基于CSMA/CA的水声网络功率控制MAC协议

水声通信网络在资源勘探、灾害预报、环境监测等方面有广阔的应用前景。由于水声通信环境传播延迟高、带宽窄,TDMA、FDMA等多址接入方式的应用受到了限制,因此在水声网络中一般采用随机接入的方式。CSMA／CA是一种得到广泛应用的多址接入协议。在CSMA／CA协议的基础上,设计了一种适用于水声网络的功率控制MAC协议-PC-CSMA／CA协议。PC-CSMA／CA协议利用CSMA／CA进行RTS／CTS预约的特点,进行数据包传输的自适应功率调整,在不影响CSMA／CA协议的性能的同时节约了能量。仿真结果表明：改进后的协议大大减少了能量消耗,且不影响网络的吞吐量。     

基于非合作博弈功率控制的传感器网络并行传输MAC协议

针对传统的基于竞争或调度的MAC协议用于节点密集部署的无线传感器网络中,会出现较低的吞吐量和累计延迟等问题,利用节点密集部署的无线传感器网络中普遍存在的捕获效应对MAC协议性能的影响,提出了一种单信道模式下工作的并行传输的新型高效MAC协议——基于非合作博弈功率控制的并行传输MAC协议.该协议运用博弈理论中非合作不完全...     

一种用于无线网格骨干网的基于控制帧的功率控制MAC协议

针对无线网格骨干网中采用相同的发射频率造成严重信号干扰的问题,提出了一种新的功率控制MAC协议.该协议通过控制接收节点发送控制帧的功率,使得对整个数据发送和接收过程真正产生干扰的节点能够正确接收到该控制帧,从而延迟发送过程,避免信号干扰.该协议能够有效提高无线网格骨干网中无线接入点的空间复用度.理论分析表明,无线接入点的空间距离越短,空间复用度提高率越高.模拟试验表明,与IEEE802.11标准的MAC协议相比,该协议明显提高了网络中并行的互不干扰的数据发送过程数量,显著提高了整个网络的吞吐量.     

无线体域网的LBT混合轮询MAC协议

在WBAN中,由于信道碰撞,多个处在活动状态的节点传输数据包给Sink节点将会造成很高的网络负载.设计具有避免碰撞的MAC协议是提高WBAN整体性能的关键所在.HEH-BMAC以能量收获作为能量来源,允许产生随机数xi相似文献   

多跳式水声通信网络数据链路层协议研究

结合水声环境的特点，对具有多跳式传输路径、对等式节点和不规则拓扑等特点的水声网络数据链路层（即MAC层）进行了理论和仿真研究。从吞吐量、延迟、丢包率和能效四个方面分析比较了改进的ALOHA和MACAW协议在多跳式水声网络中的性能。并提出了在实用网络中需要遵循的一些基本的设计原则和对协议的进一步改进有益的建议。     

分簇无线传感器网络的双时槽混合MAC协议

基于事件驱动的无线传感器网络应用,提出了一个基于分簇优化的低时延混合MAC协议--CHMAC.CHMAC采用双时槽传输调度和载波检测多路接入/时分多址接入(CSMA/TDMA)混合模式,采用适合分簇网络的时槽分配,优先保证紧急事件的最小延迟发送,并充分利用分簇网络的数据流特点,精细控制节点的侦听、睡眠以及传输功率,以提高能量有效性和网络吞吐量.理论分析和模拟试验表明,该协议能够以良好的适应性和健壮性在各种流量条件下均表现良好的性能.     

一种保证TCP上下行时间公平的新调度算法

针对无线局域网中传输控制协议(TCP)闭环拥塞控制的贪婪性、媒体接入控制(MAC)协议节点接入的公平性和无线信道的异构性导致TCP出现的上下行不公平和时间不公平问题,提出了一种在接入点上实现上下行时间公平的UDTFLAS (Up/Down Time Fair LAS)调度算法.UDTFLAS算法依据信道数据发送速率,给无线信道速率较高的TCP流提供更大的发送概率,以保证上下行各TCP流占用相等的无线信道时间.实验结果表明,UDTFLAS算法可以保护单流的吞吐率,实现上下行流的时间公平,能有效提高网络总吞吐量.     

一种吞吐量稳定能量节省的MAC协议

数据链路层协议是水声通信网研究的一个重要内容。海洋水声信道的传输条件十分恶劣,是一个随时空频变、强多径干扰、长传输时延、高环境噪声、可用带宽非常有限的信道。传统的无线电网络协议不能直接应用于水声环境中。T-Lohi是为分布式、短距离、密集型网络设计的一种数据链路层协议。它采用唤醒信号来进行信道的预约,防止数据的碰撞。理论分析和仿真结果表明,对于分布式、短距离、密集型网络,T-Lohi能提供吞吐量稳定、能量利用率高的网络服务。     

OBS接入TCP和UDP的性能分析

仿真分析了光突发交换(OBS)网络在接入TCP和UDP协议以及不同输入流量特性业务时的性能,以及端到端延迟和组装时延对TCP和UDP协议的数据发送速率的影响。结果表明：在正常负载下,OBS边缘节点对UDP协议的支持能力高于对TCP协议的支持能力;而无论在TCP还是UDP协议下,边缘节点对恒定比特率(CBR)流量的支持都要好于对指数分布(EXP)流量的支持;在TCP协议下,数据发送速率随端到端延迟和组装时延的增大而降低;而UDP协议下,数据发送速率不受延迟和组装时延的影响。     

水声通信网MAC层协议分析与仿真

利用OPNET软件进行了水声通信网的仿真试验,比较了两类MAC层协议-ALOHA及CSMA/CA协议在树形拓扑结构下的网络性能。仿真结果表明:在水声环境中ALOHA协议的性能要好于CSMA/CA,两者皆可以应用于低负载网络中。     

基于WOSS的NS-Miracle水声信道模拟方法扩展

将世界海洋仿真系统（World Ocean Simulation System,WOSS）与声射线模型Bellhop结合并引入海洋噪声经验公式对NS-Miracle仿真系统的水声传输信道模拟方法进行扩展。为了验证扩展后的仿真系统,实验采用了基于水声信道特征经验模型、Bellhop射线模型及WOSS结合Bellhop射线模型的3种仿真方法对5个节点集中式拓扑结构的水下传感器网络进行了计算机仿真。结果表明,在相同的网络环境中,利用Bellhop信道仿真模型的两组实验的平均吞吐量、平均延时非常接近,而利用经验信道模型的第一组仿真得到的平均吞吐量和延时与后两组数据的差别稍大,三者的平均误包率非常接近。同时实验仿真了3个不同海域相同结构水下传感器网络的运行情况,分析引入WOSS后对仿真结果的影响。结果显示：在不同海域引入WOSS的系统仿真结果比未引入WOSS的系统仿真结果更具有实时动态性,扩展后的NS2/NS-Miracle仿真系统能够更准确地模拟实际水声网络的相关特性。另外,实验还利用扩展后的系统对ALOHA-CS、CSMA/CA和DACAP三种MAC协议进行了仿真和分析,结果显示,CSMA/CA协议相较于其他两种协议更适合集中式结构的水下传感器网络。     

水声通信中一种有效的停等自动重传请求方案

针对水声信道,提出了一种改进的停等自动重传请求（stop-and-wait automatic repeat request,简称SWARQ）方案。为了提高传输的可靠性,分组中的每个比特连续传输Ⅳ次。对所提方案的理论上所得到的吞吐量关于信道的比特信噪比（SNR）、分组长度、每个比特连续传输的次数以及信道传输速率与信道传播时延之积进行了优化．较之于文献中所提及适合水声信道的基本SWARQ及其改进方案．所提出的ARQ方案能显著地提高水声通信系统的吞吐性能。而且．随着比特信噪比的增大,最优的N对分组长度、信道传输速率与信道传播时延之积的敏感度大大地降低。     

Dynamic non-collision packet reservation MAP for time division duplex-based wireless networks

The non-collision packet reservation multiple access (NC-PRMA) protocol was proposed by Wen and Wang to eliminate the unstable phenomenon in the PRMA protocol under heavy load conditions by allocating dedicated control mini-slots to mobile terminals (MTs). However, this does not utilise the channel resource efficiently. A dynamic non-collision PRMA (DNC-PRMA) protocol has been proposed to dynamically allocate control mini-slots to MTs such that the channel resource can be utilised efficiently. Using simulation, the proposed DNC-PRMA protocol is shown to yield significantly higher channel utilisation, lower packet dropping probability and lower channel access delay than a protocol that allocates a dedicated mini-slot to each MT.     

水声通信与水声网络的发展与应用

水声信道是迄今为止最为复杂的无线通信信道之一,其固有的时-空-频变以及窄带、高噪、强多途、长时延传输等特征,使水声通信和水声网络在性能上还难以满足人们在实际应用中的迫切需求,面临极大的技术挑战。介绍了水声通信与水声网络的特点和发展现状,分析了复杂多变的水声信道特点及水声通信所要解决的关键技术,包括调制、解调技术和信号检测技术;介绍了水声网络中的拓扑结构、多路访问、MAC协议和路由选择等方法。最后简要介绍美国Teledyne Benthos公司的水声Modem和美国海军的海网Seaweb网络及国内在此方面所取得的一些进展及应用前景。     

基于MSS-PDS和单阵元PTRM信道均衡的深海远程水声通信方案

为了提高水声通信的性能,提出了一种联合运用M元扩频（MSS）通信和Pattern时延差编码（PDS）水声通信体制,并采用单阵元被动式时间反转镜（PTRM）来实现声信道均衡的深海远程水声通信方案。该方案的M元扩频-Pattern时延差编码通信技术既能胜任远程水声通信,又能提高通信速率;单阵元被动式时间反转镜信道均衡技术既可抑制多途扩展产生的码间干扰,又能提高信噪比。根据深海声道特性分析,该方案将通信固定节点置于声道轴以获取会聚增益,提高通信距离。计算机仿真结果证明,所提出的深海远程水声通信方案具有很好的鲁棒性和可行性。     

珊瑚型环礁斜坡地形水下声传播特性分析

从岛礁斜坡地形条件下的声信号衰减和地形阻断效应分析出发,重点针对水下声场分布规律及其对声传播造成的影响开展研究。利用水声模型理论,结合某礁实测地形以及水文数据,建立岛礁斜坡地形下的多途声信道模型,基于Bellhop与RAM声学仿真方法,对不同地形下的声线轨迹、声传播损失以及信号时延等声场特性进行仿真分析,得出岛礁斜坡地形下的声场分布特征。研究结果表明：（1）岛礁斜坡地形是影响其声传播模式的关键因素;（2）斜坡外缘浅海区域的目标不易被岛礁斜坡顶端的声呐所探测; （3）陡坡地形对浅海声源的声传播有利,当声源深度足够大时,缓坡地形下的本征声线数目能够达到在陡坡地形下的5倍,对声传播有利。以上研究结果可为岛礁区水下声场的特性分析以及水下声学对抗等实践应用提供理论基础和技术参考。     

区域性海洋观测水声通信网数据链路层研究

简要介绍了水声通信网的研究现状以及常用的组网方式,比较了几种可实际应用的数据链路层协议,在此基础上提出了一种适用于区域性海洋观测的混合型网络协议,进行了仿真研究。该协议通过记录网络中数据包的发送频率来动态地调整所使用的MAC（Media Access Control）协议,当频率较高时选择查询方式的MAC协议,减少数据包的冲突;当频率较低时选择MACAW（Media Access with Collision Avoidance for Wireless）,避免查询信号带来的额外开销。仿真结果表明,对于区域性海洋观测,这种包产生速率低,但可能出现短时间通信量大的应用情况,该协议可以有效地降低每bit的能耗,适用于长时间海洋观测。     

基于伪随机序列的多波束水声探测系统的信道估计技术

多波束水声探测系统不同方向回波信号的同时检测,可以理解为通信中的信道估计问题。在水下多径传播环境中,多径信道的时延参数和幅度衰减参数的估计是多波束探测系统实现目标探测、定位和识别的基础,而抑制来自其它波束的多址干扰(MAI)是信道估计算法的重要目标。将直接序列码分多址(Direct Sequence Code-Division Multiple Access,简称DS-CDMA)通信系统模型应用于水声多波束探测系统。建立了基于伪随机序列的水下多波束探测系统的信号模型,研究了基于子空间方法的超分辨率信道估计算法。并给出了数值仿真实现,分析了信噪比、多址干扰及发射波束数等对信道估计算法性能的影响。仿真结果表明,该算法具有抑制多址干扰的性能,信道参数的估计方差逼近Cramer-Rao下界。这种信道估计技术尤其适合应用于多波束参量阵探测系统。     

波束位移射线简正波理论在双轴海洋声道中的应用

由于表面声道与深海声道间的耦合效应，声波在双轴海洋声道中的传播比较复杂，因此求解双轴海洋声道中的声场就比较困难。文章将浅海声传播的波束位移射线简正波（BDRM）理论应用于计算双轴海洋声道中的声场，进行了数值模拟并与传统简正波方法进行比较，结果表明应用BDRM理论计算的传播损失具有很高的精度和速度，可以对双轴海洋声道内声传播问题进行分析和预报。