一种基于单信道的Ad Hoc网络功率控制协议

提出了一种新的基于单信道的Ad Hoc网络功率控制协议,通过2个节点间控制包的交换来计算数据包的发送功率,采取时分复用的方式将同一节点附近的控制包和数据包分开传输,避免了冲突,减少了能量消耗。仿真结果显示:这种协议在提高网络容量、节约能量方面都取得了很好的效果。     

加权轮询算法在TCP非对称网络中的应用及其性能分析

ＴＣＰ是利用接收端返回的确认信息调整发送端数据发送的传输层协议。在非对称信道存在的网络中,当传输确认信息的信道带宽远小于传输数据的信道带宽,确认信息的传输速率小于数据包的传输速率时,ＴＣＰ数据包的传输受到确认信息返回速率的限制。如何在数据包和确认包共享同一个上行信道的情况下,能够既保证上行信道上数据包传输带宽,又不使下行信道上的数据包传输受到抑制是笔者所关心的问题。文章在上行信道采用了一种加权轮询分组调度算法对其数据包和确认包的发送进行控制来解决这一问题,并通过理论分析对该分组调度算法的性能进行分析,最后用仿真验证了对该算法的分析。     

基于双忙音的可调功率无线MAC协议

本文基于IEEE802.11DCF提出了两种基于双忙音信号的无线自组织网络MAC协议,即恒定功率双忙音(FPDBT)和变功率双忙音(VPDBT)MAC协议。这两种协议能基本解决无线自组织网络大干扰范围下的隐藏终端和暴露终端问题。本文对MAC协议进行了理论分析,并建立了OPNET仿真模型。通过仿真试验分析比较了IEEE802.11DCF、DBTMA、FPDBT和VPDBTMAC协议的信道传输性能。结果表明两种改进协议都能在大干扰范围下有效避免分组冲突,并显著提高信道利用率。VPDBT协议还能够对信道空间复用率和分组冲突避免的性能有较好的折衷。     

基于局部密度预测的传输参数自适应拥塞控制策略

在车载自组织网络中,车辆节点数量的变化和信标传输参数对信道负载有直接影响,节点数量达到一定程度时,周期性信标消息会占据整个控制信道而造成信道拥塞。针对该问题,通过预测局部密度设计传输参数自适应拥塞控制策略。根据网络中车辆节点自身所接收到的数据包和碰撞包的数量预测短期内局部密度的变化,依据信道忙时比率评估当前时刻信道负载,并将其与预设阈值进行对比,结合局部密度预测值自适应调整下一周期的传输参数。仿真结果表明,该策略能够在控制信道拥塞的同时,提高数据包递送率,降低消息传输延迟。     

移动自组网节能自适应分级功率调控技术研究

针对移动自组网的节能问题,提出基于接收信号强度的链路层分级功率控制方法,通过在通信双方的物理层和链路层添加针对接收数据包的处理功能,应对特定的信道状况和通信状况采用合适的发送功率进行通信,使数据包的接收功率处于合理的范围,并采用睡眠机制应对同步通信之间的干扰,确保实现良好的通信性能。通过NS-2环境下的仿真实验,分析了该功率控制方法在能量节省和网络性能提升上的有效性。     

基于无线信道的视频通信丢包率控制方法研究

根据3G信道高误码率的特点研究并实现了一种基于实时流控制协议RTCP的视频通信系统的丢包率控制算法,通过接收RTCP协议的RR包中的统计信息,来动态的估算3G信道的误码率和控制数据包发送长度,达到控制数据传输过程中的丢包率的目的.实践证明：该方法具有快速检测3G信道误码率、根据信道的误码率来快速调整数据包发送长度的优点.     

基于线性网络编码的802.11 DCF信道接入机制

针对实际无线网络中数据包丢失率高的问题,在IEEE 802.11DCF基本接入机制的基础上提出了一种基于线性网络编码的信道接入机制（LEC-DCF）. 该机制通过改进COPE协议的网络编码方式,提出了采用双解码方法来对编码包进行解码,大大提高了目的节点的解码成功率. 运用马尔科夫链模型对LEC-DCF进行数学建模分析. 分析结果表明：在数据包丢失率比较高的情况下,LEC-DCF机制可以明显提高网络吞吐量.     

一种基于链路级功率控制的分簇路由算法

针对非均匀网络环境下链路层的能耗控制问题,提出了一种基于链路级功率控制的分簇路由算法(CLPC算法)。CLPC算法基于最优连通功率成簇,并利用双信道机制和干扰反制策略在网络层解决链路层的冲突重传及信道访问公平性等问题,以期达到提高网络整体性能的目的。最优连通功率机制可以减少网络中节点间的冲突域,降低节点间的竞争强度;双信道机制则通过控制信道和数据信道分别对数据分组和控制分组进行收发,来降低数据传输的冲突概率,提高信道的空间复用率;干扰反制策略通过对具有高发射功率的干扰节点进行反制,来保障低发射功率的节点在共享信道上的公平性。实验仿真结果表明,CLPC算法进一步提高了网络的能量有效性和网络有效吞吐量。     

一种基于接收节点控制的无线传感器网络媒体访问控制协议

为了提高无线传感器网络数据包传输效率,提出一种基于时间同步、接收节点控制的无线传感器网络媒体访问控制协议。该协议在保持节点低功耗工作的前提下,使父节点在一个操作周期内,通过多次邀请机制和迸发传输机制,能够与多子节点进行数据包的多次传输。该多次邀请机制,使父节点具备了在单个操作周期内,从多个子节点接收数据包的能力,本质上减少了子节点之间的竞争、提高了信道利用率,增强了父节点对数据包传输的控制力。迸发传输机制,使得父节点可以在一次通讯中连续接收多个数据包,进一步提高了信道的利用率。仿真结果表明:当网络载荷强度增大时,该协议使网络中的节点能够充分利用信道,显著提高了网络中数据包的传输效率,随着网络载荷增加,使网络吞吐量增大近50%。     

联合空时需求预留和功率控制的MAC协议

提出了一种应用于移动Ad Hoc网络中的联合空时预留和功率控制MAC协议.它通过对信道时间和空间资源预留更为精确的估计优化了可用的信道资源,提高了信道的空间利用率,降低了碰撞冲突的概率.因为物理层头部采用最低的速率进行传输,把这种时空估计信息嵌在物理层帧头部,可以把信息传播到更多更远的邻节点,减少了碰撞的概率.同时结合功率控制技术对数据包传输功率进行控制,降低了节点的能量消耗.通过仿真与IEEE 802.11 MAC协议进行比较,该协议提高了系统的吞吐量,移动节点功率消耗明显降低,节点的能量利用效率得到提高.     

可调功率双忙音无线MAC协议

针对无线多跳网络大干扰范围下的暴露终端问题及无线介质访问控制(MAC)协议的多源干扰叠加现象,提出一种基于双忙音信号的可调功率MAC协议——非对称双忙音(ADBT)协议,包括BT-CTS/BT-ACK机制和BAE算法2种解决方案。基于OPNET平台建立仿真模型用于比较分布式协调功能、DBTMA、VPDBT 和ADBT四种协议的性能,实验结果证明,ADBT能在大干扰范围下更有效地避免分组冲突,提高信道利用率。     

e-MAC:一种面向Ad Hoc网络的高吞吐量MAC协议

解决ad hoc网络中隐藏节点问题、暴露节点问题的最终目的是减少节点间的冲突,提高网络空间复用率,从而提高网络吞吐量.现有MAC协议在解决隐藏节点问题时着重于彻底消除网络中的隐藏节点,忽略了网络空间复用率,即使能够彻底解决隐藏节点问题,也不能有效提高网络吞吐量.同样,现有协议在解决暴露节点问题时着重于如何允许暴露节点并行发送数据,忽略了暴露节点接收数据的问题,也影响了网络空间复用率.提出了一种高效的MAC协议e-MAC,协议采用两种方法提高网络空间复用率:首先,协议中接收节点根据接收到发送节点的信号强度动态调整忙音发射功率,使忙音恰好覆盖所有的隐藏节点,在彻底解决隐藏节点问题的同时,提高网络空间复用率;其次,隐藏节点接收到RTS消息后,通过判断RTS消息信号强度与信道中干涉信号的强度之比来决定是否接收数据,允许满足信噪比要求的接收节点接收数据,进一步提高网络空间复用率.仿真结果验证了协议的有效性,在任意拓扑结构下,e-MAC协议的平均吞吐量比DUCHA(dual channel access)协议高87%.     

Performance analysis of CSMA and BTMA protocols in multihop networks (I). Single channel case

Busy tone multiple access protocols have been used in multihop networks to reduce the effect of the hidden terminal problem. Due to complexity, the performance of these protocols for large networks has not been analyzed. In this paper, using a Markov chain model and an approximation, we are able to analyze and evaluate the throughput performance of the non-persistent CSMA protocol, the conservative busy tone multiple access (C-BTMA) protocol and the ideal destination-based busy tone multiple access (ID-BTMA) protocol for large networks. The throughput comparison of the protocols is given. The results show that in a large multihop network, the BTMA protocols have a better performance than the non-persistent CSMA protocol and the ID-BTMA protocol has a better performance than the C-BTMA protocol at light channel loads.     

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.     

RMAC: A Reliable MAC Protocol Supporting Multicast for Wireless Ad Hoc Networks

This paper presents a new reliable MAC protocol called “RMAC”supporting reliable multicast for wireless ad hoc networks. By utilizing the busy tones to realize the multicast reliability, RMAC has three novelties： （1） it uses a variablelength control frame to stipulate an order for the receivers to respond, thus solving the feedback collision problem; （2） it extends the usage of busy tone for preventing data frame collisions into the multicast scenario; and （3） it introduces a new usage of busy tone for acknowledging data frames positively. In addition, RMAC is generalized into a comprehensive MAC protocol that provides both reliable and unreliable services for all the three modes of communications： unicast, multicast, and broadcast, making it capable of supporting various upper-layer protocols. The evaluation shows that RMAC achieves high reliability with very limited overhead. RMAC is also compared with other reliable MAC protocols, showing that RMAC not only provides higher reliability but also involves lower cost.     

共享网段网络协议分析系统设计与实现

网络监控系统通过监测网络状态，采取相应的控制措施确保网络持续、稳定地运行。协议分析系统是了解网络细节的必要手段。是网络监控系统的重要组成部分，本文论述了什么是网络协议分析以及协议分析的实现原理和实现过程，并开发了一个网络协议分析系统，该系统完成了网络数据包的捕获、数据包的逐层分析统计和网络网元的发现等功功能。     

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。     

基于网络状态信息的车载网功率控制方法

针对车载自组网中,节点密度较高时,容易出现网络拥堵的情况,提出了一种动态调整消息发射功率的方法.通过信道忙闲比例(CBR)评估节点的网络状况,并在出现网络拥堵时泛洪广播拥堵信息,通知其他节点作出相应的功率调整.综合考虑功率覆盖范围和覆盖节点数两方面因素,设计了功率调整曲线.实验结果表明:方法能根据网络状况自适应地调整发射功率,降低了发生信道过载的可能性,并提高了信标消息传递的成功率.     

Performance analysis of CSMA and BTMA protocols in multihop networks (II). Multiple channel case

Busy tone multiple access protocols have been used in multihop networks to reduce the effect of the hidden terminal problem. This paper demonstrates another approach to reduce the effect of the hidden terminal problem namely the use of multiple channel schemes. A protocol that uses both the busy tone and the multiple channel techniques achieves the best performance. Using a Markov chain model and an approximation, the throughput performance of the multiple channel non-persistent CSMA protocol and the multiple channel conservative BTMA protocol in a large network is evaluated and compared. The results show that the multichannel CSMA and BTMA schemes exhibit a better performance over their single channel counterparts in a multihop network.