战术数据链系统自适应轮询MAC协议

基于战术数据链的应用背景,针对传统轮询协议信道利用率低以及无法满足紧急情况下的实时通信需求等不足,提出了一种自适应轮询MAC协议(APMP)。通过基于贝叶斯估计的轮询调度算法,APMP能够自适应地以高选择指数选择具有较多高优先级报文的节点进行轮询,进而提高信道利用率和提供业务区分服务。同时,APMP还能适应网络拓扑结构的动态变化,较好地解决了节点超出网控站覆盖范围而造成的空轮询问题。仿真表明,相比较于现有典型战术数据链集中式轮询协议,APMP可以更加有效地利用无线信道资源,具有较好的性能表现。     

一种改进的移动自组织网多路径路由协议

在移动自组网中,相比于单路径路由协议,多路径路由协议通过建立和维护多条备用路径,可以有效地减小通信中断的概率,降低端到端的时延。然而,目前对备用路径数目的分析方法不适合于复杂多变的无线自组网络传输环境,而且现有多路径路由协议难以满足混合业务中不同业务对传输质量的不同要求。为解决上述问题,对单路径与多路径路由协议进行建模研究,分析维护备用路径数目参量对多路径路由协议性能的影响;基于此建模分析的结论,提出一种面向业务的多路径路由协议,根据不同业务的服务质量（QoS）需求,综合考虑跳数、平均连接度、最小带宽等参数,选择针对本业务QoS需求的最优路径。仿真结果表明,调整权值系数,数据类业务的投递率最多可提高25%,语音类业务的平均时延可减少10%~20%,证明该协议针对不同业务能选择性地带来时延、可靠性、可用带宽等性能的提升。     

适用于弹载网络数据链的规模可扩展时分多址接入协议

对远程空空导弹网络运行模式进行了分析,在此基础上提出了一种适用于弹载网络数据链的规模可扩展时分多址接入协议.该协议通过载机与导弹间控制帧的交互,实现导弹无冲突地接入信道,达到他机协同制导的目的,并且能为多种优先级业务提供QoS保证.QualNet网络仿真环境下的仿真试验证明了该协议的有效性.     

TDMA 战术数据链混合时隙分配建模仿真

时隙分配是影响战术数据链性能优劣的重要因素。混合时隙分配方式兼具固定和动态时隙分配的优点,是一种较为新颖的时隙分配思想,但在报文时延和冲突率方面还有优化空间。以时分多址（TDMA）模式的战术数据链为例,提出了一种基于优先级的混合时隙分配策略,并以排队论为基础构建了其报文传输模型,通过仿真研究不同优先级报文的时延特性,结果表明,该时隙分配策略能较好地适应报文突发率高的复杂战场环境。     

一种适用于水雷组网的MAC协议

水声通讯网的媒质访问控制协议(MAC)要求避免各个节点使用信道时产生冲突,减少同信道干扰,且要尽量提高信道利用率,减少平均时延,增加吞吐量。提出了一种基于轮询的负载可感知的轮询协议,描述了该协议的工作流程,并对协议进行了仿真。该协议在避免冲突的同时能够根据网络中每个节点的负载情况为它们分配不同的信道占有时间,从而改善了信道利用状况,适合用于集中式小型水雷网络。     

面向无人机网络的媒体接入控制协议

针对无人机数据链路长、传播延迟大的特点,提出了面向无人机网络的媒体接入控制(MAC)协议。该协议利用远距离无线链路传播延迟大的特点,实现了同一竞争域内多数据包的并发传输。以系统吞吐量最大化为目标,设计了一种无冲突的时隙分配算法,并从理论上分别分析了系统在饱和不饱和状态下的吞吐量。仿真及实验结果表明,该MAC协议的吞吐量要优于目前的动态TDMA以及IRSA协议,特别是在饱和情况下,且结果与理论分析吻合。     

基于 IEEE802．11协议的退避算法改进设计

IEEE802．11协议的随机退避机制作为协议的主要运行机制之一,在降低数据分组碰撞、减小数据传输时延以及增加节点接入信道的公平性方面都有着重要作用,因此,退避算法的设计对协议的整体性能有着重要的影响;主要针对 IEEE802．11协议的二进制指数退避算法（Binary Exponential Backoff,BEB））进行了分析研究,并在此基础上设计了新的退避算法,最后用 Matlab 软件对改进前后的协议的关键性能指标（吞吐量和传输时延）进行了仿真对比,结果表明改进后的协议具有一定的先进性。     

高服务质量两级复用算法研究

针对空间数据系统特点和性能需求,对高级在轨系统（AOS）两级复用算法进行了研究。提出了根据包长和到达率等参数选取最优化包复用效率的时间,作为包信道复用时间上限的包信道复用算法,与根据数据实时性、帧长度、到达率自适应选择调度时隙长度和时隙数的虚拟信道（VC）复用算法,并分别从复用时延、复用效率、丢失率和吞吐量等方面进行了仿真。研究结果表明：新两级复用算法能够有效地限制处理时延,降低丢包率和丢帧率,提高复用效率和吞吐量,满足未来空间数据系统低时延和高吞吐量等服务质量（QoS）需求。     

基于神经网络的无人机云服务质量控制方法研究

无人机云通过动态卸载任务到云端进行高效处理,能够极大地提高无人机的智能水平。由于设计理念、任务环境、突发事件等因素,导致卸载的任务对网络服务质量（QoS）需求不尽相同。从控制角度研究无人机云系统的网络传输QoS控制问题,提出并实现了一种基于BP神经网络的双闭环接入控制方法,在最大化能量利用率的同时,实现绝对QoS和相对QoS保证。硬件实验结果表明,该方法不仅能够在任务动态变化时提供相对QoS和绝对QoS保证,并且在网络高负载下具有更高的吞吐量和能量利用率,在网络低负载下具有更低的能耗。     

基于改进 MF-TDMA 的临近空间通信网协议设计与仿真

临近空间通信系统作为无线通信新的分支面临着为混合业务提供支持的问题,为此需要设计一种高效的多址接入协议以满足复杂的通信需求;在多频时分多址接入（MF-TDMA）协议的基础上提出了一种改进协议,通过对帧时隙进行功能划分,提出了固定时隙段加动态时隙段的设计,实现了对不同类型、不同速率业务的支持;利用 OPNET仿真软件进行了系统建模和协议性能仿真,仿真结果验证了协议设计的合理性和有效性。     

载波侦听随机分组码分多址接入协议设计与簇内多址干扰性能分析

在战术应用场景下,面向某型电台的双通道网络组网方案能够有效地减小实际码分组网存在的码分资源浪费问题。为了提高双通道网络控制通道的抗干扰能力,引入随机分组码分多址技术,提出了载波侦听随机分组码分多址接入(CSRP-CDMA)协议。并建立了基于CSRP-CDMA的时隙扩频Ad Hoc网络理论分析模型,推导了分组传输成功概率和吞吐量表达式,分析了扩频增益、分组负荷和分组头长度比值以及接收信号信噪比等因子对吞吐量性能的影响。和适用于RP-CDMA的传统MAC协议做了网络性能仿真比较。理论数值和仿真结果显示,CSRP-CDMA协议性能明显优于传统协议,其归一化网络吞吐量理论值达到0.75,能够有效保证控制通道的资源利用率。     

一种基于簇首协调的时分多址路由协议

针对现有无线移动网络中采用竞争广播交互路由、控制信息,造成路由控制信息碰撞丢包的问题,提出了一种基于簇首协调的时分多址路由协议。该协议复合设计多址接入协议与路由协议,通过保障路由、控制信息的可靠传输,降低了传输延时,提高了数据传输效率。提出了一种基于超帧结构的多址接入协议,在超帧的控制信息交互阶段以时分多址的方式交互路由、控制信息,在数据信息交互阶段,以载波侦听碰撞避免的方式交互用户数据信息。为了控制节点之间的路由控制信息交互开销,簇首节点只为成功入网的节点分配时隙,并保证入网节点稳定地占有该时隙。成员节点通过交互两跳邻节点信息建立不超过3跳的簇内路由表,簇首节点通过控制信息交互获取全簇路由信息。仿真结果表明,在群组移动模式下,与AODV、OLSR等现有路由协议相比,所提出的协议在平均时延方面降低了23%,在传输效率方面提升了30%.     

基于QUIC 的无线自组网数据同步算法

针对轮询和gossip 2 种数据同步存在的应用局限性问题,结合快速UDP 网络连接(quick UDP internet connections,QUIC)传输协议和gossip 算法的特性,提出一种基于QUIC 的无线自组网数据同步算法。介绍 QUIC-gossip 算法的核心原理、数据传输策略和动态拓扑适应性,并通过实验和性能评估进行验证。结果表明：该 算法能够降低同步数据的延迟,具有鲁棒性较强、数据传输较快和适应性较强的特点,为解决无线自组网中的数据 同步问题提供了一种新方法。     

战术数据链网络的介质访问控制层优化控制及性能分析

为解决战术数据链中优先级问题,提出一种基于完全接入策略和非对称门限接入策略的区分优先级两级轮询控制策略,用于战术数据链网络的媒体接入控制中。在该轮询控制策略中,对战术数据链中的低优先级前哨站点采用非对称门限接入策略,对高优先级前哨站点采用完全接入策略;在网络控制站点由高优先级前哨站点转低优先级前哨站点时,将传输服务与转移查询并行处理来降低查询转换期间所耗费的时间,提高轮询系统的效率。运用马尔可夫链和概率母函数方法建立了系统的数学模型,精确解析出各个前哨站点内等待发送的平均信息分组数表达式。结合循环周期2阶特性量近似方法,解析出前哨站点内信息分组平均等待发送时间的近似表达式。仿真实验结果表明,实验值与理论值大致相等且高优先级前哨站点的服务质量优于其他站点,证明理论分析正确,该模型达到了区分优先级的目的。     

基于现场可编程门阵列战术数据链中优先级轮询接入控制协议的研究

基于战术数据链在现代信息化战争中的应用背景,针对传统轮询协议存在的功能单一和不能满足实际应用中优先传输控制的问题,提出了一种具有优先级的轮询接入控制协议（PPACP）。该协议可以根据系统中站点的优先级别,设定优先级别最高的站点为网控站,其余站点为从属站。仿真结果表明,PPACP能够改善传统轮询协议存在不足,较好地适应战术数据链中对于最为紧急的作战报文的优先传输要求。利用现场可编程门阵列对PPACP进行设计,通过仿真测试,验证了该设计的正确性。     

基于无线多跳自组网的混合路由研究

随着大规模无线多跳自组网在军队通信、应急通信等领域的广泛应用,域路由协议（ZRP）作为一种混合路由协议,其灵活的路由发现和维护策略,使其在大规模网络中的应用受到了更多的关注。ZRP的域内路由协议以及域间路由协议的选取,对协议整体性能影响巨大。面向具有一定拓扑变化的大规模无线多跳自组网,基于传统ZRP框架,优化设计得到改进的域路由协议。改进协议中,域内路由协议采用具有更高路由有效性以及较小资源消耗的主动路由策略,域间路由协议则通过增加过期路由缓存机制降低网络控制开销。通过建模分析验证了改进协议的域内路由具有更高的有效性;通过软件模拟平台NS2仿真,验证了改进协议具有更优的性能。     

基于速度自适应的无线网络编码协议设计

传统网络编码方案使用固定的传输速率,没有考虑传输速率自适应对网络性能的影响,使得无线网络的性能不能进一步提升。文中提出一种基于传输速率自适应的网络编码协议,使得网络中的节点可以根据数据传输特性和无线链路质量作出路由决策,充分利用网络中空闲节点的传输能力,有效降低了节点间的通信开销,减少了重复数据包发送的概率。仿真结果表明,优化后的路由协议能够有效提升网络的吞吐量同时降低包的端到端时延。     

基于UWB 测距辅助的车载自组网链路优化

针对车载自组网(vehicular ad hoc network,VANET)拓扑结构速度过慢、处理数据过多,导致信道容易 阻塞、实时性差的问题,提出一种基于地理信息和超宽带的小型自组网链路优化算法。利用UWB 测距信息和地理 信息进行系统设计和理论分析,并搭建基于Matlab 的仿真平台。仿真结果表明：基于该优化算法的链路模型在所有 可能的链路模型中位于次优或者最优这一档,相对同样物理拓扑结构下其他可能模型,最大时延优化可达25%。     

军事通信网络QoS保障机制研究

为了提高军事通信网的服务质量,文中提出了一种基于缓冲管理的优先级队列调度算法,设计了分组分类器、队列管理和队列调度组件.将分组根据需要划分成若干个优先级,并根据优先级进行队列管理和调度.提出了一种基于RED的动态拥塞控制算法,能够动态的检测拥塞状态,并进行拥塞信息反馈和拥塞控制.通过编程实现了两个算法,并进行了仿真实验,实验结果表明能够较好的满足军事通信网的要求,提高军事通信网的服务质量.