一种改进的基于最少信道切换的路由算法

在Ad Hoc网络中,如何基于多信道有效地利用网络中的频谱资源,提高网络的性能,已经成为近几年来研究的热点。在DSDV路由协议的基础上,提出了一种基于减少网络中的信道切换的路由算法——OLCH-DSDV,该算法采用最小切换时延的信道分配策略,尽量减少信道切换产生的时延,从而降低了网络时延,提高了吞吐量。该算法要求源节点通过自身维护的路由和信道使用信息,选择到达目的节点的最优路径,也就是需要最少信道切换的路径。仿真结果表明该路由改进算法在有效提高系统吞吐量的同时,也有效地减少了网络中的传输时延。     

基于状态着色的水声网络 ＭＡＣ 协议

水声网络中的MAC协议主要采用RTS/CTS机制,然而RTS/CTS控制包不仅限制了并发传输的可能性进而降低了信道利用率和吞吐量,而且造成信道资源分配不公平。为了提高吞吐量、信道利用率和公平性,提出了一种基于状态着色的水声网络MAC协议（State Coloring based MAC, SC-MAC）。在SC-MAC协议中,每个节点根据自身一跳邻居表构建本地分层图,通过侦听数据帧或ACK帧获知邻居节点状态来为本地分层图中的节点着色,并根据本地分层着色图调度包的发送,减少数据帧的碰撞与重传。SC-MAC协议在避免冲突的前提下实现了并行传输。同时,给出基于公平性的退避方案以提高SC-MAC协议的公平性。仿真结果表明,SC-MAC协议与R-MAC协议和slotted-FAMA协议相比在端到端延迟、吞吐量和平均能耗等方面有明显的优势。     

基于时分复用的车载自组织网多信道MAC协议

为解决车载自组织网络负载较重时控制信道拥塞和IEEE1609.4标准中信道利用率低的问题,提出一种使用时分复用机制的VANET多信道MAC协议。协议采用节点分时段接入控制信道的机制来降低冲突概率,规定每个节点使用两部收发机来避免数据信道空闲;使用一个优化模型确定退避过程参数,以最大化饱和吞吐量。仿真结果表明该协议具备优良的吞吐量性能,能给出较低的,稳定的安全信息时延。     

基于多信道的快速数据收集MAC协议

现有的单信道和多信道介质访问控制（MAC）协议不能很好地满足大规模数据收集应用场合对数据速率和时延的要求。为解决该问题,提出一种基于多信道的快速数据收集MAC协议,结合多信道和时分多址复用消除节点问的干扰,在节点进行时槽分配时充分考虑节点半双工通信方式和数据收集公平性,尽可能地在空间上实现信道的复用,提高数据传输的并行性。在时序调度过程中,引入网络时延能耗平衡因子,实现不同应用场合对时延和能耗的平衡调节,增强协议的灵活性。仿真结果表明,该协议在大规模数据收集应用中具有高吞吐量、低时延的特性。     

基于蚁群优化的AdHoc网络生存时间和其他网络性能平衡路由协议

本文提出了基于蚁群优化(ACO)算法的Ad Hoc网络生存时间和其他网络性能平衡路由协议(ABEAR)。协议按需发送人工蚂蚁进行路由发现,综合节点残留的信息素浓度、下一跳节点剩余能量、节点周围链路质量和拥塞情况选择下一跳节点来转发数据包,尽量避开信道使用频率较高的路径,减少了因信道冲突、数据包丢失和数据包重传所造成的能量损失,还缩短了网络传输时延,提高了网络吞吐量。协议还采用跨层机制根据MAC层通信活动情况,在保证网络连通性的前提下使部分空闲节点转入睡眠状态来节省能量消耗。仿真表明,与AODV协议相比,ABEAR协议在网络生存时间、数据包交付率和端到端平均时延方面均有较大改善。     

一种新的拓扑无关的按需分配多信道自组网MAC协议

本文针对节点具有多个可用信通的自组网,提出了一种与拓扑无关的多信道MAC接入协议,协议采用按需预约的方式进行动态的信道分配,通过携带在信道预约消息中的节点邻居状态信息实现节点信道状态的更新。该协议所需信道数与网络的拓扑和度无关,克服了拓朴相关的多信道MAC协议不适用于节点密集的应用场合的问题。在协议开销增加很小的情况下,每个节点只需要一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,不需要节点间的时钟同步,极大地降低了对网络节点设备的硬件要求,具有良好的应用前景。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。     

基于部分可观测马尔可夫决策过程的水声传感器网络介质访问控制协议

针对水声传感器网络低带宽、高延迟特性造成的空时不确定性以及网络状态不能充分观察的问题,提出一种基于部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)的水声传感器网络介质访问控制协议.该协议首先将每个传感器节点的链路质量和剩余能量划分为多个离散等级来表达节点的状态信息.此后,接收节点通过信道状态观测和接入动作的历史信息对信道的占用概率进行预测,从而得出发送节点的信道最优调度策略;发送节点按照该策略中的调度序列在各自所分配的时隙内依次与接收节点进行通信,传输数据包.通信完成后,相关节点根据网络转移概率的统计量估计下一个时隙的状态.仿真实验表明,与传统的水声传感器网络介质访问控制协议相比,基于POMDP的介质访问控制协议可以提高数据包传输成功率和网络吞吐量,并且降低网络的能量消耗.     

一种适用于Ad hoc网络的基于概率负载均衡算法

为解决移动自组织网络(MANET)中网络拥塞导致的网络时延增大和吞吐量下降, 提出一种基于概率的负载均衡算法, 节点利用历史负载信息映射网络负载状态, 用概率算法进行路由准入, 从而完成负载均衡。基于历史状态的负载映射有效解决了分布式独立运算中存在的负载状态判断困难等问题, 概率算法能有效克服门限准入法则存在的模糊判别问题, 同时大量减少广播包的洪泛, 节省信道资源。结合经典的按需路由协议, 设计了H&P_DSR(history and probability based dynamic source routing)协议。仿真和理论分析一致表明, 该负载均衡算法能够准确有效地对网络负载进行均衡, H&P_DSR协议在没有增加任何信道开销的情况下显著提高了网络吞吐量, 降低了时延。     

WSN中基于中继选择的DH-MSMR-CARQ时延与吞吐量分析

为提高无线传感器网络（WSN）的时延和吞吐量性能,提出了一种两跳多源多中继协同自动重传请求（DH-MSMR-CARQ）协议。建立最大比合并（MRC）下两种不同中继选择的DH-MSMR-CARQ协议Markov链模型,分别给出状态空间。基于截短,由各自的平均分组差错率和状态转移概率矩阵推导协议的平均传输时延和吞吐量解析表达式。数值模拟结果表明,源节点数、分组长度及最佳中继节点到目的节点的分组差错率是影响平均传输时延的关键因素,采用第一种中继选择方式具有更高的吞吐量。另外,在非极端恶劣信道环境下（源节点到中继节点的分组差错率小于0.8）,DH-MSMR-CARQ协议比可直达的SSSR-CARQ、MSSR-CARQ和MSMR-CARQ协议具有更高的吞吐量。     

基于功率控制的无线传感器网络MAC协议研究

本文提出了一种无线传感器网络自适应功率控制MAC协议APC-SMAC。APC-SMAC协议首先通过建立基于最优邻居节点数的功率调度表,提高信道利用率,减少通信能耗,另一方面对干扰节点发送反馈帧控制其进入睡眠,从而提高了网络数据吞吐量,减少了网络延迟。实验结果表明该协议在网络吞吐量、网络时延和平均能耗上均有了较大的提高。     

适用于飞行自组网的闲置时隙预约TDMA协议

在飞行自组网中,固定时隙分配时分多址接入（TDMA）协议存在闲置时隙无法成功使用的问题。通过对TDMA协议引入闲置时隙预约机制,提出一种支持业务优先级传输机制的闲置时隙预约TDMA协议。采用短帧长的方式满足协同与控制业务的低时延传输需求,并利用闲置时隙预约机制允许节点使用闲置时隙传输感知业务,从而满足感知业务的高吞吐量传输性能要求。仿真结果表明,与CF-MAC和CTMAC协议相比,该协议能够在降低传输时延的同时,有效提高信道利用率和网络吞吐量。     

Dynamic game with perfect and complete information based dynamic channel assignment

The nodes in Ad Hoc networks compete for channels when communicating, with the features of no center and self-organization. In traditional channel assignment strategy of MAC layer, nodes do not consider the demands to channel resources of other nodes, which hinders improving the network performance. Practically, in the network based on competitive MAC protocol, each node tries to maximize its payoff, while this interferes with the behavior of other nodes at the same time. Game theory is an effective tool to solve problems of distributed resources, which can be used effectively in channel assignment. In this paper, we propose a new protocol, namely, DGPCI-DCA (Dynamic Game with Perfect and Complete Information based Dynamic Channel Assignment). When all the nodes are rational and greedy, each node selects channels dynamically by backward induction according to strategies of other nodes, thus Nash equilibrium can finally be achieved. Experiments show that the network performance is effectively improved, i.e., the throughput and saturation throughput can be increased, and the packet loss rate and network delay can be reduced.     

适用于水声传感网络的多链路传输MAC协议

针对水声传感网络存在的高时延、低信道利用率等问题,提出一种新的多链路传输介质访问控制协议.该协议节点通过RTS/CTS握手协议交互时延信息和传输计划,实现多条链路传输数据.在汇聚节点接收多个节点的数据时,汇聚节点根据节点的时延和接收的数据帧大小规划节点之间的发送顺序,避免传输冲突造成的能量损失和低信道利用率,同时为得到...     

基于蚁群算法和BP神经网络的信道分配策略的研究

研究无线传感器网络信道分配策略的主要目标是提高网络吞吐量和容量,减小网络的传输时延,最大限度的利用有限的网络带宽资源。多信道MAC协议的应用,可以有效地提高网络通信的可靠性和吞吐量,以及解决由于信道受干扰而造成的网络瘫痪等问题。根据无线传感器网络多信道的特点提出了一种基于蚁群算法的动态反馈负载均衡信道分配策略。本策略首先应用BP神经网络对信道负载情况进行预测,然后通过基于蚁群算法的负载均衡算法对信道进行筛选,最后利用最大离散化算法进行信道分配。在NS2平台下对所设计的协议进行了仿真实现,并与应用最为广泛的多信道MMAC协议以及SMAC进行了对比分析。根据仿真结果可知,本文设计的MAC协议在网络吞吐量、网络传输时延等性能方面比MMAC协议及SMAC都有了很大程度的提升。可以有效减小网络传输时延,提高网络吞吐量和抗干扰能力。     

一种节点任务活动状态感知的改进型S-MAC协议

S-MAC协议设计的主要目标是减少能量消耗。该协议具有良好的扩展性,不要求严格的时间同步,但它也存在着节点活动时间无法根据通信负载动态变化和节点休眠带来的延迟问题。提出一种基于节点任务活动状态感知的MAC协议,通过收集节点自身和相邻节点的任务活动状态来估算无线传感器网络的网络负载,并根据网络负载来确定节点进行信道访问的概率,以此来提高能量效率和吞吐量。仿真结果表明:提出的改进方法可以减少能量消耗,并通过消除不必要的碰撞来提高网络的吞吐量。     

短波地空网中一种动态TDMA协议设计与仿真*

针对传统TDMA网络节点间业务量不均匀时,会造成信道资源严重浪费的问题,设计了一种基于邻居时隙调动的短波地空网动态TDMA协议(TDMA protocol based on neighbour timeslot remove,NTR-TDMA),以可靠性较高的地面节点作为控制中心,实现时隙分配可控下的动态利用。提出了邻居时隙调动算法(neighbour timeslot remove algorithm,NTR-ALG),地面节点根据时隙估计过程后生成的节点时隙请求数,调动相邻业务时隙节点间的空闲时隙,重新划分节点业务时隙界限。利用OPNET平台进行性能仿真,并与HFTP协议和TDMA协议作了对比分析。仿真结果表明,NTR-TDMA相比HFTP协议和TDMA协议,在消息投递率、平均时延和吞吐量方面具有更优异的性能。     

一种短波地空网MAC协议设计与仿真

针对传统TDMA固定分配方案在节点间业务量动态变化时,存在着信道利用率较低的问题,设计了一种基于全局时隙转让的短波地空网动态TDMA协议（TDMA protocol based on Whole Timeslot Transfer,WTT-TDMA）,以可靠性较高的地面节点作为控制中心,实现时隙分配可控下的动态利用。提出了全局时隙转让算法（Whole Timeslot Transfer algorithm,WTT-ALG）,地面节点根据时隙评估过程后生成的节点时隙请求数,按需协调全局空闲时隙的转让,重新分配节点业务时隙数。利用OPNET平台进行仿真建模,并与HFTP协议和TDMA协议作了对比分析。仿真结果表明,WTT-TDMA相比HFTP协议和TDMA协议,在消息投递率、平均时延和吞吐量方面具有更优异的性能。     

基于链路质量的认知无线电网络路由研究

针对认知无线电网络中多信道特性,提出了一种基于链路质量的多信道路由协议。该协议在充分利用频谱集合、提高网络吞吐量的同时,缩短了传输时延。给出了路由指标的具体计算过程,在选路的同时进行频段分配,使可用信道达到有效分配,并在降低时延的同时提高了网络吞吐量。仿真实验证明了该算法的有效性。     

一种低延时的无线传感器网络MAC协议

针对典型无线传感器网络X-MAC协议在多跳环境下累积延迟问题,提出一种具有低时延的Ex-MAC协议。利用管理邻居节点工作周期和虚通道算法,使得虚通道中的所有节点近似于同步,从而减少数据传输延迟,而且不需要交换同步控制帧。仿真结果与X-MAC协议相比,减少了端到端的延迟和数据包冲突的几率,提高了网络的吞吐量。