认知无线电网络分布式多信道MAC协议*

在认知无线电网络中,MAC协议用于信道感知、选择和接入控制。以单网卡多信道MAC（MMAC）协议为基础,依据IEEE 802.22标准定义的静默期管理的两阶段感知策略,提出一种认知无线电网络分布式多信道MAC（CR-MMAC）协议。将两阶段感知机制和分布式协商融入MMAC协议,利用空闲频谱进行数据传输,并在MMAC协议ATIM窗的数据信道协商阶段引入预约机制,以避免选择同一信道的认知节点对在后续数据传输阶段再利用CSMA/CA造成的竞争碰撞。仿真对比分析表明,CR-MMAC协议能提高网络吞吐量、降低通信时     

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。     

WLAN Mesh网络多信道速率自适应MAC协议

针对多种传输速率的链路共存于同一信道时引发的性能瓶颈,以及单接口多信道网络中接收端忙的问题,在DCF协议的框架内提出一种适用于WLAN Mesh网络的分布式多信道速率自适应媒体控制接入(MAC)协议。该协议允许发送节点的邻居节点通过协作应答的方式告知相应接收节点所处信道,接收节点根据当前信道质量合理选择传输速率和传输信道反馈给发送节点。通过上述机制,将不同传输速率的链路分配在不同的信道上。仿真结果证明,该协议能避免不同传输速率链路之间的相互干扰,解决接收端忙问题。与现有典型多信道速率自适应MAC协议相比,能有效提高网络的总吞吐量。     

低速Ad Hoc网络多信道接入协议设计

在每个终端仅配置一套无线信号收发装置且信道速率较低(1 Kb/s~10 Kb/s)的情况下,信道需要划分成多个不重叠的子信道组建Ad Hoc网络。针对上述要求,提出一种改进的基于多信道的MACA-BI协议——RIMA-MC。该协议通过减少控制开销、增加信道空间复用度等方法提高低速Ad Hoc网络的吞吐量。在低速、高业务量网络中分析该协议的吞吐量,通过与MACA-BI及基于RTS/CTS的协议比较,证明RIMA-MC具有更好的表现。     

认知Mesh网络中的多信道MAC协议设计

现有认知无线Mesh网动态信道接入协议在利用空闲授权信道进行数据传输时,冲突概率较大。为此,提出一种基于声望模型的信道分配算法。该算法通过对各个授权信道传输的历史经验进行学习,使认知用户能够获取每个授权信道的声望值。在信道协商阶段,接收方认知用户根据信道的声望值大小,从可用信道集合中选取出期望传输成功率最高的信道,能较好地减少多个认知用户在同一空闲授权信道上的竞争,并有效降低认知用户与主用户发生冲突的概率。仿真结果表明,该算法能有效提高认知用户传输数据报文的成功率,增加网络的整体吞吐量。     

认知无线电网络信道选择机制

认知无线电网络通过动态频谱接入来提高无线频谱资源利用率,而节点目标信道选择的优劣直接决定了频谱接入性能的好坏. 本文首先综合考虑信道增益和空闲时间两种因素,设计以实现最大化系统容量的目标信道选择机制,然后引入信道热度概念,提出一种多属性决策信道选择机制. 仿真结果表明,多属性决策信道选择机制在系统吞吐量和频谱利用率性能上都有明显的提高.     

支持QoS保障的Ad hoc网络多信道MAC协议

提出了一种提供QoS保障的多信道MAC协议,该协议把不同种类业务划分优先级和帧 间隔时间,以保障优先级高的数据较早接入信道,同时把高层数据按目的地址的不同建立发送链表,采用自动重传技术,实现数据信道上连续的帧交换过程.仿真结果表明,该方法大大提高了数据信道利用率,改善了系统性能.     

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.     

认知无线电网络信道交汇研究综述

认知无线电技术被认为是解决目前频谱资源利用率低下问题最有前景的技术,基于该技术,认知无线电网络采用动态频谱接入方式有效地提高了授权频段的利用率.然而,动态变化的信道可用性极大地增加了认知无线电网络组网的难度.信道交汇旨在为用户通信提供公共传输媒介,是实现无线网络组网的基础.介绍了认知无线电网络信道交汇的基本概念和特点,并阐述了信道交汇策略设计面临的挑战以及应考虑的性能指标.提出了信道交汇策略的分类标准和系统模型,根据该分类标准,详细剖析了当前信道交汇策略相关的研究工作.最后,讨论了认知无线电网络信道交汇研究的开放性问题,以期为未来的研究指出可能的方向和重点.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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 decentralized MAC protocol for opportunistic spectrum access in cognitive wireless networks

Cognitive MAC protocols are designed to efficiently utilize the scarce spectral resources without affecting the performance characteristics of primary users. The use of spectrum opportunities can often require stochastic approaches due to difficulty in predicting their appearance. Infrastructure based coordinated access techniques are not viable for many applications and spectrum bands, especially in the case of wireless local area and sensor networks. In this article, we describe CogMAC, a decentralized cognitive MAC protocol, which is based on the multichannel preamble reservation scheme. The protocol dynamically selects an available communication channel using a distributed channel selection scheme and allows nodes to be completely asynchronous to each other. CogMAC does not require a common control channel or a cooperative infrastructure. The MAC design addresses practical issues such as network dynamics and traffic awareness. We have carried out the performance evaluation of our CogMAC protocol on Wireless Open Access Research Platform (WARP) SDR testbed. Experimental results indicate that our protocol is able to achieve reliable data communication by opportunistically utilizing the available spectrum holes even in harshly interfering environments.     

Optimal MAC based cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks

This paper considers a cognitive radio (CR) system in non-ideal fading wireless channels and pro-poses cooperative spectrum sensing schemes based on coherent multiple access channels (MAC),serving as an alternative way to improve the cooperative spectrum sensing performance and provide space diversity for spec-trum sensing.Sufficient statistics are transmitted using a common channel from the secondary users (SUs) to a fusion center (FC) where the global decision is obtained.The optimal scaling factors of the proposed schemes are obtained by maximizing the detection probability under a target false alarm probability and a transmit power constraint.Because the proposed optimal MAC scheme has high computational complexity,a sub-optimal solu-tion based on maximization of the deflection coefficient (DC) is also proposed.Simulation results show that the proposed algorithms can significantly improve the spectrum sensing performance and approach the detection baseline.     

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.