MANET中动态自适应DCF的仿真研究

MANET由于节点的易接入性和移动性,容易导致数据发送冲突严重,或者因链路断开而误认为是冲突,影响网络TCP协议的性能。为此设计一种动态估计无线网络中的活动节点数来调整MAC层的初始竞争窗口的大小,并根据活动节点数及节点的活动特性调整竞争窗口尺寸的DCF机制。通过使用NS2进行仿真,实验结果验证了该改进的DCF机制的有效性,并表明相对于标准DCF机制,在可接受的端到端延迟下,吞吐量得到10%到15%的提升。     

一种基于约束策略的无线传感器网络定位算法*

节点定位技术是无线传感器网络的关键支撑技术之一,对于无线传感器网络的基本理论方法和应用研究都具有重要意义。在深入研究分析距离无关定位算法的基础上,提出了基于约束策略的无线传感器网络定位算法。该算法无须测距,采用跳数估计节点间距离,并针对未知节点到锚节点距离计算中的不足,对锚节点的平均每跳距离作了修正;在估计未知节点坐标时,根据该未知节点通信范围内的锚节点对其所在位置进行约束。仿真结果表明,该算法具有较好的性能,比已有算法的定位精度有所提高。     

一种有效提高节点定位精度的改进DV-Hop算法

免测距的DV-Hop算法的硬件开销小,但定位精度不高.为改进DV-Hop算法,分析和强调了三点近似共线问题对免测距定位的影响,给出了允许最大跳距误差率和最大跳数下检查锚节点组合有效性的三点近似共线准则.基于该准则和按未知节点与锚节点间的跳数对平均跳距进行加权计算的估计方法,提出了当未知节点得到的有效锚节点数达到给定阈值才定位并扩充为新锚节点的改进算法.仿真结果与分析表明,新算法能有效改善节点定位性能.     

基于典型相关回归的多跳非测距定位方法

多跳非测距定位方法是一种有效的、简单的节点定位方法,然而其一般仅适用于各向同性,节点密集网络。针对在各向异性网络中,多跳非测距定位方法定位性能低的问题,提出了基于典型相关回归非测距定位方法。该方法通过典型相关回归获得节点间跳数与欧氏距离精确的映射模型,并利用该映射获得未知节点到已知节点估计距离。仿真实验表明,该方法与现有算法相比具有更高的定位精度和定位稳定性。     

基于信息矩阵加权一致策略的分布式Kalman 滤波器

本文提出采用信息矩阵加权的方法改进基于一致性策略的分布式Kalman 滤波算法,提高其在传感器 网络估计融合应用中的性能．此方法中,节点根据其自身及其邻居节点估计的不确定信息融合估计值．在此基础上, 文中还讨论了通过优化一致加权系数进一步提高算法性能的方法．仿真实验表明,本文所提算法不仅改进了节点状 态估计的精确度,而且显著提高了各个节点状态估计的一致性．     

基于跳数分类的改进DV-Hop节点定位算法

在传统DV-Hop节点定位算法中,不同的网络节点密度使得节点之间不同跳数的平均每跳距离差异较大,跳数越多误差越大.为了减小平均每跳距离差异对节点定位精度的影响,提出一种DV-Hop改进算法.改进算法首先提出跳数分类的策略对网络中不同的跳数进行分类,以减小不同跳数之间平均每跳距离差异的影响,提高节点的定位精度;然后对加权最小二乘估计进行改进,采用改进的权系数取值策略来适应累积误差的非线性变化,从而更好地控制不同跳数在最小二乘估计中的权重,以减小因跳数增加而产生的累积误差,进一步提高节点的定位精度.实验结果表明,改进算法可以有效地减小平均每跳距离差异以及高跳数对节点定位的影响,节点定位性能显著优于传统DV-Hop节点定位算法,相较于对比文献也有一定的提升,并且对不同的网络节点密度具有更好的适应性.     

一种兼顾性能与能耗的DV-Hop改进算法

现有DV-Hop改进算法对节能考虑不够,研究提高精度并节能的改进方法很有必要。在边定位边扩充锚节点的定位方式中,跳数和扩充锚节点生成时的轮数(简称升级代数)都影响节点平均跳距的估计。提出结合这两个因素进行加权的节点平均跳距估计方法以提高精度;从锚节点组合的有效性和节点早定位能减少因等待锚节点信息所耗的时间和能量两方面考虑,进一步提出有效锚节点组合中含两个初始锚节点和一个扩充锚节点时即可正确定位的优选组合。以定位误差率和完成定位所需轮数为评价指标,通过仿真将新算法与其他DV-Hop算法进行性能比较,结果表明新算法能提高定位精度并节能。     

节点重要程度感知的分布式DTN结构检测机制

间断连接无线网络具有较强的社会属性,感知网络结构能够有效改善网络性能。提出一种节点重要程度感知的网络结构检测机制,节点根据转发消息数量和邻居数量估计自身的重要程度,并以分布式的方式选取社区中心节点,进而依据与中心节点的共同邻居数确定本社区的邻居节点,完成网络结构检测。仿真结果表明,本机制检测准确率相较于HCDA提高大约45%,且所提出的方法扩展性较强,适用于各种混杂网络场景。     

一种基于跳数修正的DV-HOP定位算法

节点定位技术是无线传感器网络的关键支撑技术之一,传统DV-Hop定位算法中节点间跳数只以整数增加,从而降低了定位精度。针对传统定位算法定位误差较大的问题,提出了一种新的基于跳数修正的DV-Hop定位算法。该算法从两方面进行了改进:对锚节点间的跳数进行修正,使得跳数不再只是整数;对未知节点与锚节点间的跳数进行修正,使得未知节点与锚节点之间的估计距离更加准确。最后,对传统算法和改进算法的性能进行了仿真,结果表明在不增加额外硬件开销的前提下,改进算法可以有效地提高定位精度。     

多阻挡因素下无线网络非均匀分布节点部署

由于无线网络分布节点部署中的阻挡因素较多,因此从多种阻挡因素出发,提出一种无线网络非均匀分布节点部署方法.以概率感知模型为基础,进一步改善环境与节点感知能力的关系,构建统计节点感知模型,并估计需要部署的总节点数.综合多种阻挡因素对任意点在监测区域的联合探测概率,初步确定覆盖空洞的区域,进而确定覆盖空洞位置.构建赋权二部图调度移动节点,使得移动节点向覆盖空洞处移动,以实现非均匀分布节点的部署.实验结果证明,该方法的动态节点与静态节点的节点覆盖程度均较高,能够实现良好的无线网络性能;能量消耗低于原有方法,交换信息包数大于原有方法,具备良好的节点定位性能,实用性较强.     

最优常数竞争窗口对WLAN的性能优化研究*

在IEEE 802.11网络中可通过监控信道获得系统中竞争节点数目,而IEEE 802.11DCF协议的设计并没有利用这一参数。因此,首先分析了在IEEE 802.11DCF中使用常数竞争窗口的可行性,提出了DCF/CCW这一改进协议,并对其进行系统吞吐量和接入时延分析。在此基础上,提出根据网络中竞争节点数目来选择最优常数竞争窗口的optimal-DCF/CCW协议。在optimal-DCF/CCW中,各终端首先利用S-DCF算法估算网络中竞争节点的数目,据此选择所应采用的最优常数竞争窗口Wopt的值。仿     

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.     

多速率最优竞争窗口的WLAN退避算法

在对原有的IEEE 802.11 DCF多速率退避算法研究的基础上,提出了基于多速率的最优竞争窗口退避算法（Multi-rate Optimized Contention Window algorithm,MOCW）。该算法的核心思想是在多速率时间公平性的基础上,利用理论上的最优窗口值作为节点的初始窗口值,以此来减小多节点同时发送数据时的碰撞概率。仿真实验表明,该算法在饱和状态下,无论在时间公平性还是系统吞吐量的性能上都有所提高。     

RSAD: A Robust Distributed Contention-Based Adaptive Mechanism for IEEE 802.11 Wireless LANs

Previous researches have shown that Distributed Coordination Function (DCF) access mode of IEEE 802.11 has lower performance in heavy contention environment. Based on the in-depth analysis of IEEE 802.11 DCF, NSAD (New Self-adapt DCF-based protocol) has been proposed to improve system saturation throughput in heavy contention condition. The initial contention window tuning algorithm of NSAD is proved effective in error-free environment. However, problems concerning the exchanging of initial contention window occur in error-prone environment. Based on the analysis of NSAD's performance in error-prone environment, RSAD is proposed to further enhance the performance. Simulation in a more real shadowing error-prone environment is done to compare the performance of NSAD and RSAD and results have shown that RSAD can achieve further performance improvement as expected in the error-prone environment than NSAD (i.e., better goodput and fairness index).     

Energy and delay optimized contention for wireless sensor networks

In wireless sensor network (WSN) studies, the main objective is minimizing the energy consumption so that the lifetime is maximized under the limited battery capacity constraints. Additionally, in most event-driven WSN applications, the end-to-end delay, and hence, the medium access delay should be minimized. Majority of the WSN MAC protocols are contention-based wherein contention window size setting involves an important trade-off between the collision probability and idle listening durations in contentions where both are aimed to be lowered for efficient network operation. In this paper, the energy optimizing and the delay optimizing contention window sizes are derived as a function of the number of contending nodes. For this purpose, we present separate analyses for the contention delay and for the energy consumed which are verified with detailed simulations. In order to obtain close to optimal performance values in a distributed manner, we propose a method for estimating the number of contending nodes since the individual wireless sensor nodes do not have this information readily. Simulations of an event-driven WSN application verify that the proposed method successfully improve both delay and energy efficiency of the contention-based medium access. The end-to-end network performance is also investigated by employing a geographical routing protocol. Results show that using the heuristic method proposed that use the optimum contention window size analyses presented, the overall network performance can be improved without incurring any overhead to the system.     

Ad Hoc网络中基于DCF的MAC协议能量效率分析

素的前提下,提出了一种对分布式协调功能DCF的基本访问控制、RTS/CTS访问控制机制以及混合访问控制机制的能量效率进行分析的有效方法,并研究了网络中终端数量、平均数据包长度、最大后退次数以及初始竞争窗口大小对能量效率的影响。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

An adaptive medium access control scheme for mobile ad hoc networks under self-similar traffic

An important function of wireless networks is to support mobile computing. Mobile Ad hoc NETworks (MANETs) consist of a collection of mobile stations communicating with each other without the use of any pre-existent infrastructure. The self-organization characteristic of MANETs makes them suitable for many real-world applications where network topology changes frequently. As a result, the development of efficient MAC (Medium Access Control) protocols in MANETs is extremely challenging. Self-similar traffic with scale-invariant burstiness can generate bursty network loads and thus seriously degrade the system performance. This paper presents an adaptive MAC scheme which dynamically adjusts the increasing function and resetting mechanism of contention window based on the status of network loads. The performance of this scheme is investigated in comparison with the legacy DCF (Distributed Coordination Function) under self-similar traffic and different mobility models. The performance results reveal that the proposed scheme is able to achieve the higher throughput and energy efficiency as well as lower end-to-end delay and packet drop probability than the legacy DCF.     

一种无线Ad hoc网络MAC协议优化算法

通过对IEEE 802.11DCF中最优最小竞争窗口的分析,推导出最小竞争窗口的自适应调整公式,并给出一种估计网络竞争站点数目的算法,即S-DCF。将以上两点改进应用于无线Ad hoc网络MAC协议。仿真结果表明,这种自适应优化算法对无线Ad hoc网络有足够的精度和有效性,在系统饱和情况下,优化之后的系统吞吐量、系统时延和系统丢比特率均有明显改善。     

基于竞争窗口递减因子自适应调整退避算法

包括IEEE802.11、802.15.4标准在内的许多无线网络协议都采用二进制指数退避机制管理数据的重发。在动态分布式的网络环境中,二进制指数退避算法固定的竞争窗口递减方式难以适应动态变化的网络规模。针对这一问题,提出了一种改进的回退机制,该机制通过引入竞争窗口递减因子,自适应地调整无线节点的等待时间,以实现网络吞吐量的最大化。同时,在算法实现上提出一种启发式算法以跟踪网络中竞争节点数量的改变。在IEEE 802.11DCF协议中以相同的物理层参数进行仿真,结果表明改进算法提高了网络吞吐量,降低了分组平均接入时延。     

DCF及其自适应竞争窗口改进算法的仿真研究

基于Ad Hoc网络IEEE 802.11协议原理,对Ad Hoe网络标准DCF算法进行了改进,提出了一种自动调整最小竞争窗口的退避算法(adaptive minimum contention window binary exponential backoff algorithm,AWBEB算法),建立了AWBEB算法的二维Markov链模型,依据 DCF 和 AWBEB 算法模型思想设计了一个多参数选择仿真程序,并应用编程仿真方法对 DCF 和AWBEB 算法的网络吞吐量和系统延时等性能进行了仿真研究.研究结果表明,论文设计的仿真程序可普遍适用 DCF 和AWBEB算法,编程仿真结果正确;与标准DCF算法相比,AWBEB算法具有更好的吞吐量、时延性能.