MIMO MAC协议PHY/MAC联合仿真性能研究

多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技术是能够实现多包接收（Multi-Packet Reception,MPR）功能。提出MIMO系统的MAC协议,该协议基于数据流控制方法实现多包接收功能,并在同一通信领域内支持多对一和并行通信。网络仿真中采用调用信道模型的方法,并利用OPNET和MATLAB进行了PHY/MAC跨层动静态联合仿真分析。仿真结果表明,所提协议能够有效地提高移动Ad Hoc网络吞吐量、端到端分组延迟等性能。     

面向多跳无线网络的无冲突MAC协议

多跳无线网络中隐藏节点导致节点之间的冲突频繁、数据重传率高、网络吞吐量下降.而802.11 DCF 中的RTS/CTS(ready-to-send/clear-to-send)机制不能有效地防止隐藏节点,特别是随着网络中节点通信速率的提高,由 于节点的信噪比要求也相应提高,接收节点受到更大范围内隐藏节点的干涉,RTS/CTS 机制防止隐藏节点的效率急剧降低.首先,在考虑网络积累干涉以及环境噪音的情况下分析了多跳无线网络中的隐藏节点问题.然后,提出一种双信道无冲突MAC(media access control)协议DCCFMA(double channel collision free media access).DCCFMA 协议采用双信道结构,接收节点根据数据信道中发送节点的信号强度动态调节控制信道的发射功率,以完全覆盖接收节点周围所有的隐藏节点,保证接收节点在接收过程中不受干涉.DCCFMA 协议能够有效地解决多跳无线网络中的隐藏节点问题.仿真结果表明,与802.11DCF 相比,DCCFMA 机制下的平均网络吞吐量增加了24%.     

高效快速的太赫兹无线个域网双信道MAC协议

针对现有的太赫兹无线个域网络中太赫兹辅助波束赋形媒体访问控制（MAC）协议（TAB-MAC）存在数据传输时延较大以及信道利用率低问题,提出了一种高效快速的太赫兹无线个域网双信道MAC协议（EF-MAC）。通过目的节点向源节点发送测试帧机制来减少一个确认帧,从而减少控制开销和测试时延;采用自适应取消节点位置信息的收发机制,源或目的节点通过之前的请求发送帧/允许发送帧（RTS/CTS）帧交互过程已获得对方节点的位置信息且对方节点的位置没有发生改变,可以省去RTS或CTS中的位置信息,减少控制开销。理论分析与仿真结果表明,与TAB-MAC协议相比,所提协议能够有效减小数据传输时延,提高网络吞吐量。     

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。     

预调度流水线方式的水声传感器网络MAC协议

针对水声传感器网络中MACAW协议存在的延时问题,在传统USENIX握手协议的基础上,提出一种新的水声传感器网络媒体接入控制(MAC)协议。使用节点预调度方法对数据的传输时隙采取预约选择,在上上级节点与上级节点进行请求发送(RTS)/允许发送(CTS)握手与数据传输的同时,下级节点复用上级节点发送的CTS和数据信号作为发送给自己的RTS和确定发送信号,形成一种预调度流水线形式的M AC协议。仿真结果表明,该协议与传统的MACAW协议相比,能有效降低节点间的传输延时,提高水声传感器网络吞吐量,并且有效缓解碰撞,节约能源。     

一种适用于Ad Hoc网络的多信道能量高效MAC协议

对多信道条件下MAC协议功率控制机制进行了分析,提出一种能够根据各个接收节点的通信状况,动态地调整数据信道上数据帧的传输功率和控制信道上CTS帧的发送功率的多信道Ad Hoc网络能量高效的MAC协议(MPEMAC).仿真表明,该协议有效的节省了节点能耗,延长了网络节点的生存时间,同时还能够增大空间信道的利用率,从而进一步提高网络的平均吞吐量.     

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%.     

支持多速率自适应的IEEE 802.11网络性能分析

针对基于自动速率回退(ARF)算法的多速率IEEE 802.11网络,给出了ARF算法分析的一种离散时间Markov链模型.模型的建立,考虑了节点在发送过程中,通过Basic与RTS/CTS模式的选择,对是否因为信道传输误码导致的失败进行的区分.利用算法模型,分析了节点在以随机概率选择不同发送模式的方式下,其采用各个传输速率的稳态概率分布,并在此基础上结合协议退避机制的研究,给出了多速率网络系统吞吐量性能的计算方法.通过大量的仿真实验,验证了模型分析方法具有很好的准确性,并讨论了算法以及MAC协议参数设置对网络性能的影响.     

MIMO Ad Hoc网络中一种新的流控多址接入协议

针对PRP-MAC协议中分组冲突导致网络吞吐量减小的问题,提出一种带有冲突避免机制的流控多址接入协议SCMA-CA。该协议可用于MIMO Ad Hoc网络,其在PRP-MAC定义的控制分组基础上,新增CTS分组类型,并利用MIMO技术的流控能力实现冲突避免和最大化数据流数目。仿真结果表明, SCMA-CA协议不仅可避免发送节点数增加时控制分组和数据分组的冲突,提高网络吞吐量,同时又适用于天线多样化的环境,能有效增强网络性能。     

AD hoc网络中的机会分组调度算法

无线多跳Adhoc网络中节点在业务发送过程中需要竞争共享信道,容易发生局部拥塞导致网络性能下降,而且节点内部采用的先入先出（FIFO）队列容易使队头阻塞,影响队列中后续分组的发送。本文提出了一种机会分组调度算法CBOS,发送节点采用多播RTS的方式同时指向多个接收节点,可以支持可变长分组,提高了Adhoc网络的空间重用率,接收节点根据拥塞程度按照一定概率返回CTS,有利于节点网络的拥塞控制。仿真结果表明,该算法提高了网络端到端的饱和吞吐量和信道利用率,并提高了业务流之间的公平性。     

基于多信道跳频的Ad Hoc网络MAC层协议研究

采用多信道接人协议有效地解决了AdHoe网络中经常存在的站点隐藏和站点暴露等问题。将多信道分成控制频道和数据频道组，每个数据频道组均含有两个备用频道供跳频使用。控制频道上使用的载波监听多路访问／冲突避免（CSMA／CA）机制和RTS／CTS／Bmad机制控制信息量较少，占用控制频道的时间也很短，所以在控制频道上基本可以避免数据冲突。数据频道组采用重发和跳频机制可以多路数据并行发送而互不干扰，增加了AdHoe网络的鲁棒性和高效性。     

无线自组网中功率控制协议研究与实现

研究和分析了无线自组网中的功率控制的问题.从无线自组织网络中数据通信过程入手,分析了其MAC协议中功率控制的基本思想,并提出了'功率控制算法,同时根据该算法改进了CSMA/CA协议的接入机制.详细介绍了改进后的CSMA/CA功率控制原理,推导了改进后的协议中数据发送功率的计算公式,以及改进后的CSMA协议的工作流程.最后对功率控制协议进行性能分析,分析表明信道利用率改进后的CSMA/PC协议比传统的CSMA/CA协议的一般高10%左右,改进后的协议能够达到提高网络容量,降低网络功耗的目的.     

对IEEE 802.11 MAC层协议公平性改进的研究

Ad Hoc网络中基于IEEE 802.11的MAC层协议采用CSMA/CA机制,通过侦听只能获取一跳范围内节点的信息,存在隐终端问题,影响了网络流调度的公平性.文中对IEEE 802.11提出了一种修改方案,该方案通过邻居结点间的信息交换,使网络中每个节点具有其二跳范围内所有结点的信息,以发现网络中的隐终端,提高网络流调度的公平性.对比仿真实验结果表明,修改后的IEEE 802.11与原协议的网络吞吐量基本相当,但具有更好的公平性.     

认知车载网中基于TDMA/CSMA的混合多信道MAC协议研究

在传统车载自组网(Vehicular Ad Hoc Network, VANET)中采用认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术可以解决无线电频谱资源短缺的问题,该技术形成了新兴的认知车载网络(CR-VANET),其关键技术之一是设计高效可靠的介质访问控制(Medium Access Control, MAC)协议。MAC协议在很大程度上影响着车载移动环境的吞吐量,丢包率和传输时延等性能,基于认知车载网中MAC协议的要求,提出了一种TDMA与CSMA相结合的多信道MAC协议(CRTC-MAC)。在固定时隙分配时采用基于无竞争的TDMA访问策略,在动态时隙分配时采用基于竞争的CSMA接入方案,并在此基础之上对传统的TDMA和CSMA访问方式进行了改进。性能分析和仿真结果表明,所提出的MAC协议能有效降低节点间数据包传输时所产生的碰撞,改善网络性能。     

车载Ad Hoc网络MAC协议研究

在移动自组网中,MAC协议是保证移动终端能够公平有效地共享无线信道所不可缺少的手段.近年来,随着车载通信系统的不断发展和自组网技术日益成熟,如何将二者有机结合成车载自组网已引起业界的极大关注.由于VANET自身的特点,以及其支持的业务应用种类非常丰富,现有自组网的MAC协议并不能直接用于VANET中.在简要介绍Ad Hoc网络中MAC协议的基础上,对VANET的MAC协议研究进展进行了综述,并指出了该领域的发展趋势.     

无线Ad Hoc网络中QoS感知的跨层资源分配算法

在分析无线Ad Hoc网络资源分配模型的基础上,提出一种QoS感知的跨层资源分配算法CL-QARA (cross layer QoS aware resource allocation).其主要思想是,引入价格作为资源分配的度量指标,以QoS带宽需求为参数,将网络层的动态资源分配信息与MAC层CSMA/CA接入机制相结合,以改进MAC层的冲突退避算法.设计了改进的退避算法和呼叫接入控制算法,以实现MAC层与网络层的跨层技术.通过QoS感知的资源分配算法和跨层技术协同工作,为QoS服务提供了业务保障.仿真结果表明,CL-QARA算法具有良好的收敛性和稳定性.与其他算法相比,CL-QARA能够有效地提供QoS保证,提高了网络的效用和性能.     

基于模糊逻辑的多速率WLAN自适应MAC协议

针对DCF应用在多速率无线局域网中存在吞吐量异常和严重不公平性问题,提出了一个基于信道状态和节点速率的模糊自适应退避算法——RCFAB算法。仿真结果表明,RCFAB能够适应多速率WLAN,并有效地改善系统的吞吐量和接入公平性。     

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。     

一种剩余能量感知的异构Ad Hoc网络跨层路由协议

在DSR(Dynamic Source Routing)路由协议的基础上,提出一种基于节点供电方式和剩余能量的异构无线Adhoc网络跨层路由协议DREA-DSR(Device/Residual Energy Aware Dynamic Source Routing).在存在外部资源供电和电池供电两种节点的异构网络中,该协议在选择路由时优先选择外部供电节点和最小剩余能量大的路由,避免了一些剩余能量小的节点因为过度使用导致过早的死亡而影响整个网络的性能,从而提高了整个网络的生存时间.另外,本文在IEEE802.11的基础上提出了一种改进的MAC协议,有效地解决了由于节点发射功率不同导致的单向链路问题.GloMoSim环境下的仿真实验结果表明,在异构网络环境下,与DSR路由协议相比,DREA-DSR协议能有效提高网络生存时间.