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。     

移动AdHoc网络退避算法的改进与仿真研究

移动AdHoc网络由于没有固定控制中心,信道访问冲突十分严重,传统有线网络退避算法不适合于无线的移动.为了减少信道访问冲突,提高网络吞吐量,提出一种移动AdHoc网络的退避算法.算法根据网络状态和冲突节点发生情况,对竞争窗口大小分别采用线性、重增长线性和多重下降等方式进行动态调整,改善网络的性能.利用NS2仿真工具对网络退避算法进行了仿真,结果表明,网络退避算法减少网络信道访问冲突发生概率,提高了网络的吞吐量,网络系统性能更好.     

基于业务区分的IEEE802.15.4 MAC协议分析及改进

针对多种业务并存的动态网络,提出网络负荷概率判断的自适应业务区分动态退避算法——PJNL_ASDB算法。其通过概率机制判断当前网络状况,引入权值参数对优先级不同的业务采用自适应的动态退避方案,以实现不同优先级业务更合理的退避。二维离散时间的马尔科夫链模型数值分析与NS2仿真结果表明,PJNL_ASDB算法在网络状况不断变化的情况下不仅能够保证高优先级业务的传输性能要求,而且提高了低优先级业务的网络性能。     

CSMA/CA算法的退避失败概率的分析

当网络节点采用CSMA/CA算法竞争访问信道时,会引起退避失败,停止发送数据。针对退避失败概率的问题,提出一种基于马尔可夫链的分析方法。首先,建立饱和负载状态下的离散马尔可夫链数学模型,然后推导退避失败概率与退避次数、退避指数、节点数量之间的关系,最后分析CSMA/CA算法的参数和网络规模对退避失败概率的影响。实验结果表明,利用NS-2仿真器评价的结果和数学模型分析的结果大致相同,该数学模型能够有效分析退避失败概率。     

IEEE 802. 11无线局域网中基于最优窗口的退避算法

首先通过把资源分配看成效用最大化的优化模型,说明在IEEE 802. 11无线局域网中各个节点争用信道的退避窗口应当一样,然后通过最小化节点间的冲突概率,得出节点个数与最优退避窗口之间的关系,由此提出一种基于最优共享退避窗口的重传算法。由于各个节点的退避窗口一样,算法有效地解决了I3EI3(I3inary Exponential Back-off)算法的不公平性问题;并且退避窗口根据网络的状况置,吞吐量也得到了较大的提高。仿真试验验证了算法的有效性。     

改进的退避算法在战术业务流中应用研究

研究战术的网络业务流问题。针对传统的网络退避算法由于网络信道访问频率过大,容易造成节点缓存队列拥塞等问题,特别是退避算法中的参数选择问题严重影响网络性能传输。提出了一种改进的退避算法应用于战术网络业务流中。改进的算法首先为结点引入适当的竞争系数,使得对于信道的访问可以根据当前网络的突发状态合理分派,同时根据网络状态和冲突节点发生情况,对竞争窗口大小分别采用线性和多重下降等方式进行动态调整,有效地改善网络的性能。仿真结果表明,改进后的退避算法具有较好的性能,有效降低了网络信道访问冲突发生概率,提高了网络系统的吞吐量。     

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。     

一种基于自适应退避窗口的S-MAC协议改进算法研究

在分析S-MAC协议的工作过程以及退避算法的基础上,针对二进制指数退避机制的缺点进行了改进。通过当前退避窗口值和信道忙计数器来反映当前信道的拥塞状况,使节点自适应地调节退避窗口的大小以减少再次碰撞。仿真结果表明,改进后的S-MAC在高速网络环境中提高了网络的吞吐率,并且减少了能量损耗,表现出更好的网络性能。     

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。     

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.     

Real-time performance analysis of non-saturated and non-slotted Ethernet based on a two-dimensional collision state model

This paper proposes a new method to analyze Ethernet performance. Currently, most studies on Ethernet performance assume that the channel is divided into time slots, or the network load is saturated with little attention to a non-slotted channel and the non-saturation status. However, this situation is more consistent with the practical application of Ethernet. This paper first calculates the original collision probability and the retransmission collision probability in the original load, then obtains the retransmission load of the network based on those two collision probabilities, and finally acquires the actual load of the network by an iterative method. In addition, the accuracy of the analysis is checked against simulation results.     

扩频因子数目公平分配机制

LoRa网络使用宽带线性调频技术,利用设置不同的扩频因子（SF）来实现不同的传输速率.当网络中节点较多、发生碰撞时,具有高扩频因子的节点由于传输速度低、传输时间长,更易发生碰撞,传输成功率也相对较低.所以当网络中每种扩频因子分配同等数量的节点时,对于低速率的传输不够公平,因为其信道占用时间更长,碰撞概率更大.提出了一种基于扩频因子的分配机制（FSA）.高扩频因子由于更易发生碰撞,传输成功率较低,因此给高扩频因子分配较少的节点、低扩频因子分配较多的节点,这样,不同扩频因子传输成功率相同.该机制有效地解决了碰撞网络中节点扩频因子分配不合理带来的公平性问题,降低了高扩频因子节点重传的概率,网络的稳定性大为提升.     

3-维Mesh网络容错性的概率分析研究

Mesh network is very popualr and important topological structure in parallel computing. In this paper,we focus on the fault tolerance of 3-dimensional mesh. We use the probability model to analyze the fault tolerance of mesh. To simplify our analysis, we assume the failure probability of each node is independent. We partition a 3-dimensional mesh into smaller submeshes and compute the probability with which each submesh satisfies the condition we define. If each submesh satisfies the condition, then the whole mesh is connected. We then compute the probability that a 3-dimensional mesh is connected assuming each node has a failure probability p. We use mathematical methods to derive a relationship between network node failure probability and network connectivity probability. Our simulations show that 3-dimensional mesh networks can remain connected with very high probability in practice. For example, the paper formally proves that when the network node failure probability is bounded by 0.05%, 3-dimensional mesh network of more than two hundred thousand nodes remain connected with probability larger than 99%. Theoretical and experimental results show that our method is powderful technique to calculate the lower bound of the connectivity probability of mesh network.     

一种利用信道侦听的IEEE 802.11自适应优化算法

提出一种适用于DCF(distributed coordination function)机制的自适应优化算法.该算法基于网络节点侦听信道得到的网络状态信息进行相关参数的自适应调整以获得最优的网络性能,称为CSB(channel sensing backoff)算法.算法采用了对节点的信道接入请求以概率参数P_T进行过滤的方法控制节点竞争接入信道的激烈程度.不同于已有的DCF机制优化方法,CSB算法的特点在于,在优化调整过程中不需要进行计算复杂的网络节点数量估计,并且可以在不同网络状态下始终围绕确定的优化目标进行参数优化调整.仿真实验结果表明,算法能够针对网络节点数量和分组大小改变等网络状态变化作出自适应的网络优化调整,并获得了系统吞吐量、碰撞概率、延迟、延迟抖动、公平性等多方面的性能改善.     

基于马尔可夫链的IEEE802.15.4网络防丢包信道访问机制研究

为了降低802.15.4MAC层数据帧丢包率,在分析丢包率的原因基础上,提出了一种基于Markov链的信道竞争机制模型。通过对网络发送、退避和信道检测状态的稳态概率进行数学推导,研究了信道碰撞和数据帧的丢包率分析式;最后研究了参数数据包到达速率、节点数量、误码率、后退指数、后退等待次数对碰撞概率和丢包率的影响。实验结果表明,与节点无休眠态的802.15.4网络相比,节点丢包率平均降低了23.7%,模型较好地描述了提出的MAC层信道访问机制,合理的网络参数设置能够优化数据帧丢包率,研究结果对无线传感网的应用提供可靠传输优化参考。     

差错信道下无线局域网的自适应MAC协议

深入分析了差错信道下802.11DCF在饱和状态下的条件冲突概率对吞吐量的影响.研究表明,在基本接入模式下,对于给定的网络配置,存在最优的条件冲突概率使饱和吞吐量最大,并且该最优值近似与站点数、误码率及分组负载长度(100～4000B)无关.在此基础上,提出一种信道自适应MAC协议,其中主要包括竞争窗口调整方法和帧长控制机制,前者主要通过调节竞争窗口使条件冲突概率接近最优值,后者根据信道的误码率选择最优帧长.分析和仿真结果表明,与标准DCF及其优化算法(SBEB和OPL)相比较,该协议在差错信道下不仅能有效改善吞吐量,同时对信道与负载条件的变化表现出良好的适应能力.     

基于碰撞受限的最佳聚合子信道数方案研究

针对动态频谱资源分配过程中采用载波聚合的方式出现的信息碰撞问题,提出一种碰撞受限下的最佳子信道数聚合方案。通过分析聚合子信道数分别对系统的信道容量和信道间碰撞概率两个方面因素的影响,同时综合考虑了系统的静态信道和动态信道的性能参数,推导出动态子信道数的最佳聚合数目。并对比分析在不同聚合信道数下的系统容量和碰撞概率,结果表明该方案在提升信道容量和降低碰撞概率方面都有很大的改善,促进了频谱资源的有效利用。     

基于1坚持指数退避算法的时隙CSMA/CD协议的排队模型的建立与分析

建立了1坚持指数退避算法的CSMA/CD协议的离散时间排队模型,基于该模型分析了网络吞吐量(S)、等待时间(W)等性能指标,并通过建立相应的马尔可夫链(MarkovChain),计算了信道忙的概率及产生冲突的概率。     

饱和状态下IEEE 802.11e EDCA机制的建模分析

建立了一个合适的IEEE 802.11e EDCA信道接入机制的数学分析模型。首先深入研究了IEEE 802.11e EDCA机制;在此基础上提出了一种新型的饱和状态下EDCA分析模型。该模型采用二维Markov链的分析方法,分别考虑了不同业务在进行退避时,检测到信道忙的概率以及不同业务退避到零,发送数据帧时发生冲突的概率在多业务竞争中产生的影响。进一步地,对该模型进行了延迟分析。数学分析和仿真实验的对比表明,该模型能够很好地描述IEEE 802.11e EDCA信道接入机制的MAC接入延迟。