基于Ad Hoc的改进型多信道接入协议研究

为了解决目前多信道接入协议面临的多信道隐藏终端和多信道Deafness问题,加入了探测报文和等待报文,采用节点状态表和信道空闲状态表的方法,并采用NS2仿真软件对该协议进行性能仿真。仿真结果表明,该协议解决了多信道隐藏终端和多信道Deafness问题,与DPC协议相比提高了网络吞吐量和信道利用率,降低了网络传输的延迟,增强了网络的性能。     

DLSOMAC:一个面向分布式无线链路调度技术的MAC协议

无线网络分布式链路调度技术通过发掘无线传输间的复用达到提高吞吐量的目的. 链路调度策略的形成需要节点间公平地交互含有如节点ID、队列长度等信息的短报文,并且这些短报文同步传输,导致信道拥挤.由于存在信道空闲侦听开销,在拥挤信道中频繁后退,以及隐藏终端和暴露终端的问题,传统的CSMA/CA (Carrier sense multiple access with collision avoidance)协议传输性能低下,难以为分布式无线链路调度技术服务. 针对链路调度策略形成期间报文短、信道拥挤以及公平性要求的挑战.提出了一个简单的随机MAC (Media access control)协议DLSOMAC (Distributed link scheduling oriented MAC). DLSOMAC协议没有信道侦听过程,以降低短报文的传输延迟开销;基于分布式息票收集算法,均匀分散传输时刻来降低冲撞概率和提高公平性,以满足分布式链路调度技术对MAC层的需求.用排队论分析了DLSOMAC的报文传输延迟性能.仿真实验表明, 在短报文情况下,无论网络负载轻重与否, DLSOMAC协议的报文传输延迟明显优于CSMA/CA,并且报文越短,性能相对越好.即使在长报文的情况下,当网络负载很重时, DLOSMAC协议也稍优于CSMA/CA协议,适合于为自组织网络的分布式链路调度技术服务.     

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。     

基于接收端信号的水声网络MAC协议

水声网络的信道具有数据速率低以及传播时延长的特点,如果采用握手机制减少数据冲突,将降低信道利用率和网络的吞吐量。提出了一种基于接收节点发送短信号告知邻居节点其接收状态的水声网络MAC协议,即当接收节点接收数据时,向邻居节点发送短信号通知其当前时刻不要发送数据,解决了隐藏终端和暴露终端的问题,并提高了网络吞吐量;除此之外,使用短信号还能够降低能量损耗。仿真结果表明该协议能够实现上述目的。     

自组网中一种基于显式通知的信道接入协议

提出一种基于显示通知的信道接入协议.通过采用发送CCS帧的方法通知竞争失败的节点进行适时通信,能有效降低退避节点盲目等待时间,同时也减少了隐/显接收终端造成报文冲突丢弃的概率.仿真结果表明,该协议能有效地提高自组织网络的吞吐量、公平性和业务流的稳定性能.     

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。     

基于报文监听的Ad Hoc网络双信道接入协议

首先提出了基本的报文监听协议DCMA_BPS,并对控制报文的长度和协议的特性进行了分析,又提出了信道接入协议DCMA_PSBI,通过BI控制报文来阻止隐终端发送数据报文。仿真分析表明,DCMA_PSBI是一种非常高效实用的基于报文监听的Ad Hoc网络双信道接入协议。     

移动Ad hoc网络改进型FAMA多址接入协议*

提出了一种改进型FAMA（floor acquisition multiple access）协议,用节点竞争失败次数（无效RTS）对信道争用情况进行估计,动态调整FAMA协议中的报文序列长度,实现移动节点公平接入,并保障较好的网络吞吐率。     

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。     

基于智能天线并具有QoS保障的Ad hoc网络MAC协议*

基于智能天线技术的发展,提出一种基于智能天线并具有QoS保障的MAC协议。该协议首先把信道划分为数据信道与控制信道,节点通过业务的优先级与时延来发送预报突发竞争信以保证QoS质量,随后按照RTS/CTS握手机制预约节点进行数据传输,又采用发送Busy Tones来防止聋节点和隐藏终端的问题,大大提高了网络容量与性能。通过分析与仿真,并且与IEEE 802.11协议以及DMAC协议比较,证明QTDMAC协议在吞吐量以及实时业务时延上都有很大的优越性。     

一种基于跳变预约的多信道自组网MAC协议

文章提出了一种新的基于跳变预约的AdHoc网络多信道媒体接入协议(NHRMC),它综合了基于ATIM窗口的同步机制和基于等级的信道预约算法,有效地解决了多跳网络环境下隐终端问题。吞吐量性能分析和仿真实验结果表明,与IEEE802.11DCF的RTS/CTS机制相比,在一定假设条件下,网络的性能得到了明显的改善。     

多跳分布式无线网络环境下自适应获取冲突避免的多址接入协议

该文为多跳移动的分布式无线网络提出了一种新型的媒质接入控制（MAC）协议，即公共－发送信道式自适应获取冲突避免（AACA－CT）协议，在该协议中，每个节点预先监测记录周邻节点的信道使用情况，从而自适应地为自己选择发送信道，并且利用在公共信道上发送的RTS分组唤起收方使用各自的发送信道而实现无冲突的通信，它的主要思想在于资源预约可以简便地利用半双工无线电台以异步方式灵活，有效地在多个频段，多个跳频（FH）码或多个直接序列扩频（DSSS）码上实现，而且不依赖于功能强大的基站或中心控制器以及有线骨干网的帮助，性能分析和仿真结果表明，它能有效地克服隐藏终端和暴露终端问题，并且可以完全解决侵入终端问题。     

基于预约和反馈的无线传感器网络MAC协议研究

针对无线传感器网络中对通信实时性要求较高的应用环境,引入信道预约机制和反馈机制到S-MAC协议,提出了一种低时延的RF-MAC协议。该协议在有数据需要发送时先预约信道,各节点根据预约时间表进行数据传输。采用在数据传输过程中向源节点发送反馈信息的方法,实现后续数据的提前发送。通过仿真实验表明:RF-MAC协议有效地降低了数据传输的时延,同时改善了丢包率和网络吞吐量。     

基于显式阻塞通知的自组织网络MAC协议

IEEE802.11 DCF协议利用RTS/CTS握手机制解决无线网络中重要的隐终端问题.但是该协议并不能解决所有的隐终端问题,如隐接收终端问题.本文提出一种显式阻塞通知（Explicit Blocking Notification,EBN）机制的握手协议来解决无线自组织网络中的隐接收终端问题.通过采用RTS/CTS/BN/DATA/ACK握手序列来提前通知邻居节点隐终端的当前状态,避免邻居节点盲目的分组传输.仿真结果显示,EBN机制可以获得比IEEE802.11 DCF协议更加稳定的流量,同时节约带宽资源,减小分组延迟.     

基于压缩感知的水下传感器网络预约多址接入协议

相比于陆地无线传感器网络, 水下传感器网络拥有更大的传播时延, 导致许多已经比较成熟的MAC协议不能直接应用于水下。提出了基于压缩感知的水下传感器网络预约多址接入协议, 充分利用水下环境中的长传播时延, 使网络中各节点能够在时间和空间上对信道资源进行共用, 实现多个用户同时进行信道预约, 提高了信道的利用率。在考虑多用户分集基础上, 该协议使成功预约到信道的用户可以利用有限的全部带宽资源进行高速传输, 以此来提高整个网络的吞吐性能。仿真结果表明, 与传统的RTS/CTS方案相比, 该协议具有更高效的信道预约能力, 更高的数据传输效率, 以及更好的吞吐性能。     

Double sense multiple access for wireless ad hoc networks

In wireless ad hoc networks, the major quality of service (QoS) concern and challenge in the design and analysis of contention-based medium access control (MAC) protocols is to achieve good throughput and access delay performance in the presence of hidden terminals, which are defined as the terminals out of the radio coverage area of an intended transmitter but within that of the receiver. We propose and analyze in this paper a new dual-channel random access protocol, called “Double Sense Multiple Access” (DSMA), for improving QoS support in wireless ad hoc networks. By separating the transmissions of ready-to-send (RTS) and data packets into two time-slotted channels and by introducing a novel double sense mechanism, DSMA completely solves the hidden terminal problem and can guarantee the success transmission of data packets. By taking into account the most complex network scenario in which all transmitters are hidden terminals with respect to each other, key QoS metrics such as throughput, blocking probability and access delay are derived mathematically for the proposed DSMA protocol. These analytical results are verified by extensive computer simulations.     

A reliable opportunistic routing for smart grid with in-home power line communication networks

The topology of in-home power line communication (PLC) networks varies frequently, which makes traditional routing algorithms failure. To solve this problem, an end-to-end transmission time for remaining path (TTRP) metric-based opportunistic routing (TTRPOR) is proposed. Since a local broadcasting scheme is adopted, the algorithm can find the optimal path for forwarding packets in a dynamic PLC network. The closed-form of the outage probability for a PLC channel is derived to estimate the TTRP. It is proved that the average throughput can achieve maximum as the metric TTRP is utilized to sort candidate forwarding nodes. Numerical results show that the end-to-end throughput of networks with TTRPOR, outperforms that of the network adopting DSR and EXOR, especially for the case of varying-topology in-home PLC networks.     

一种用于多跳分布式无线网络的多址接入协议及其性能分析

为多跳分布式无线网络提出了一套灵活而有效的自适应获取冲突避免(AACA)的多址接入协议．它综合了多信道和随机附带预约的思想，有效地解决了多跳网络环境下出现的隐藏终端和暴露终端问题以及由于节点的移动而造成的侵入终端问题．在该协议中，各节点自适应预约所要使用的空闲业务信道，预约之后的通信过程不会受到其它节点的干扰．AACA协议有三种形式，即AACA-SDT／MDT／RDT协议，它们使用任意确定数目的信道，在总带宽相同的情况下表现出比单信道RTS／CTS协议更好的网络性能．     

应用累积系数确认的网络编码机会路由协议

在无线mesh网络中,机会路由通过高效使用无线传输的广播特性显著地提高了无线网络的吞吐量.引入网络编码,使得机会路由协议可以避免复杂的调度,更加易于实现.然而,网络编码的引入给机会路由协议带来新的问题：转发节点应该发送多少编码包?MORE等协议依据平均链路状况信息来预计节点转发编码包数目的方法,无法准确判定发送的冗余.以CCACK为代表的研究采用逐跳反馈的方式来减少编码包的冗余发送.首先,针对采用正交向量确认的CCACK机制进行分析,说明了CCACK尽管可以减少确认开销,减少误判,但却带来了“信息空间已覆盖而无法正交”的漏判问题.在此基础上,提出了一种基于累积编码系数反馈确认的网络编码机会路由协议CFACK.该确认机制中转发节点通过侦听下游节点的编码系数向量,并与来自上游节点的编码系数向量进行相关性分析,从而获知下游节点信息是否覆盖自身信息.证明了在无差错网络环境下该确认机制不存在误判和漏判的可能,同时,在有差错网络环境下对该确认机制的有效性进行了分析.结果表明：在一般节点分布情况下,利用额外的一次携带确认,可以确保90%以上的准确性.仿真测试结果表明：CFACK相比CCACK,显著提高了网络的吞吐量,平均提高率为72.2%,同时在编码计算、存储和包头开销上都少于CCACK.