窄带广播信道实现IP网络互联的组网协议设计

设计一种窄带广播信道组网协议,该协议能够利用窄带广播信道实现IP网络高效透明传输。论文描述协议的网络拓扑结构、服务质量、异常情况处理和流控机制。     

无连接多级可靠传输协议的研究与设计

为满足窄带信道上各种应用对传输可靠性以及实效性的不同需求,设计并实现了一种面向无连接且具备多级可靠性的传输协议(CMRTP).对该协议的格式、处理机制进行了阐述,最后通过在特定环境下的测试,将CMRTP协议与UDP协议和TCP协议进行了对比.该协议具有多级可靠性,这在窄信道特别是无线信道传输上有着较广阔的应用前景.     

一种高能效无线传感器网络MAC协议研究

为了解决无线传感器网络中MAC层空闲侦听、冲突和控制开销所带来的无效功耗等问题,提出了一种高能效无线传感器网络动态非等分时隙MAC新方法;该方法依据网络拓扑和监测类型分析了覆盖率模型,设计了通过选举最低剩余能量节点为休眠节点的动态选举算法,推导得到了非等分配时隙协议的算法公式,同时,采用簇内单向广播的时钟同步算法保证了网络节点拥有相同的时间基准;在无线传感器测试床上进行仿真对比实验,结果表明该方法较好地实现了动态调节工作节点数量和非等分传输时隙的协议功能,MAC层的能量有效性显著提高;该方法可有效使用网络能量,延长网络生命周期,是一种高能效的无线传感器网络MAC协议。     

无线多路视频传输调度协议模型的设计

针对无线视频传输中如何对多个场景实现实时监控的问题,提出一种无线多路视频流传输调度的协议模型。该协议模型主要包括视频传输起始阶段通信双方的确立方式、基于连接状态的多路视频传输调度以及通信数据流的加密控制方法。该模型适用于任何面向IP网络的无线多路视频传输,已在基于窄带CDMA1x网络的无线视频传输系统中取得了良好的应用效果。     

采用渐进式预留机制的Ad Hoc网络MAC协议

实时业务传输的服务质量(QoS)保障问题一直是限制Ad Hoc网络发展的瓶颈.在分布式网络环境下,分组冲突十分普遍,节点很难在限定的时间内成功接入信道.现有很多算法(如FPRP)虽能很好的消除冲突,却需要非常多的控制分组,同样造成过高的接入时延.在研究动态时隙分配类MAC协议的基础上,设计了一种采用渐进式预留机制的MAC协议,协议通过分级预留、协同竞争和空闲时隙的时隙重构来达到分组冲突的充分化解,信道资源的高效利用,以及不同优先级业务的有效接入.仿真表明,与现有时隙类协议相比,新协议可以显著减少分组冲突,提高信道利用率,实现较低的分组接入延迟,并且能够较好的支持数据报业务.     

面向编码机会路由的无线Mesh 网络广播信道接入

编码机会路由是有损无线Mesh网络中提供高吞吐量和高可靠性传输的理想方案.该路由机制建立在无线广播的多用户分集优势和随机网络编码的纠删特性之上,为广播MAC的设计引入了新的机会和挑战.基于最优停止理论,研究面向编码机会路由的机会广播信道接入问题,提出一种在接入延迟和信道交付能力之间加以折衷,以获得最优的平均有效速率的方法,并在IEEE 802.11 DCF协议基础上设计实现面向NCOR的广播MAC协议O-BCast.仿真结果表明,该协议显著提高了编码机会路由的端到端吞吐量,具有网络负载自适应的良好特性.     

一种IEEE 802.11接入机制的新退避算法

无线传感器网络采用类似开放式系统互联模型的协议栈,作为第一个完全针对无线传感网络设计的MAC协议,S-MAC采用了IEEE802.11DCF的接入机制。本文在分析了IEEE802.11协议的二进制指数退避算法(BEB),以及倍数增线性减退避算法(MILD)后,提出了一种基于网络性能指标的新退避算法。新算法将无线信道中的时隙利用率映射网络性能指标传输概率,对网络中连续两次发送的时隙利用率进行平均滤波处理,改变重传节点的发送优先级,来调整节点在竞争使用窗口的退避值,以达到有效减少网络的碰撞、提高无线信道的使用效率和网络吞吐率的目的。仿真结果表明,新退避算法能更准确地估计网络当前的竞争状态,有效地提高了网络吞吐率,获得较好的网络性能。     

无线Mesh网络路由协议的研究进展

在简要介绍无线Mesh网络特性的基础之上,对路由协议中若干关键技术的研究状况进行了总结和综述,重点讨论面向无线Mesh网络的路由度量的设计思路、多信道多无线接口环境下节点的自适应信道分配策略以及结合无线介质的广播特性的寻路算法的分析.详细讨论了上述因素对于路由协议性能的具体影响,深入分析了当前研究的优缺点.同时,鉴于无线链路上传输的不可靠和高误码率,详细介绍了跨层协议设计的相关内容.     

一种适于Ad Hoc网络的改进型MAC协议

AdHoc网络在很多重要领域有着广泛的应用,而AdHoc网络的信道访问控制（MAC）协议对AdHoc网络的运行和性能具有重要影响。该文针对AdHoc网络对业务流量均衡性和QoS保障机制的要求,提出了一种基于TDMA的改进型MAC协议——E—AGENT协议。该协议采用一种新的帧结构,由时隙竞争列表获得两跳范围内的邻节点信息,避免节点间的冲突,通过竞争判决列表实现动态时隙分配,提高了信道利用率,较好的均衡了负载。仿真结果表明,与AGENT协议相比,该协议在平均分组延迟以及分组传输成功率等性能上都有明显提高。     

无线传感网络的广播时效性研究

无线传感网络的节点采用时隙CSMA/CA协议获取信道并广播数据.为了度量信息广播的时效性,提出了广播信息年龄(broadcast age of information,bAoI)的概念.广播信息年龄等于当前时刻减去刚刚广播成功的那个数据包的生成时刻.bAoI量化了每个节点的数据包的新鲜度,并且描述了节点在网络上快速广播...     

面向工业无线网络的动态TDMA系统设计与实现

随着工业4.0的发展, 不同种类的新型工业应用被部署到工厂中, 这对现有工业无线技术提出了实时性和高速率的要求. 为了同时满足这两种需求, 本文在支持高速率的IEEE802.11的基础上, 提出了基于软件定义的动态时分多址(Time division multiple access, TDMA)机制无线接入系统. 首先, 为了提供时延有界的传输服务, 设计并实现了基于MAC (Medium access control)层的动态TDMA接入机制. 然后, 为了满足工业无线网络中的动态变化的带宽需求, 考虑设备数据量的动态变化, 在SDN (Software defined network)控制器上通过基于最小二乘法的线性回归算法预测设备时隙需求, 再将动态时隙分配问题转化为优化问题以最大化网络中所有设备动态时隙需求. 最后, 通过仿真对比TDMA时隙分配算法的性能, 并在实际网络环境中开展系统部署与测试. 结果表明, 相对于其他TDMA接入机制, 动态TDMA机制在保障时延有界的同时能有效提升传输性能.     

LoRa无线网络的多模式时隙分配算法研究

针对LoRa自组网络传输过程中动态改变指定区域所有节点的传输频率、所有区域内或指定区域中A类传感器采集数据传输频率的需求,在LoRa无线网络MAC协议的基础上,提出一种基于LoRa的多模式时隙分配算法,将时隙接入阶段分为普通模式和观察模式。其中,普通模式主要为正常情况下的传输任务分配时隙,观察模式同时要为正常情况下的传输任务和动态增加的传输任务分配时隙。实验结果表明,该分配算法在应对传输频率多变的情况时,提升了通信过程中的时隙利用率,降低了通信过程中的平均时延。     

太赫兹无线个域网高时隙利用率跨PAN数据传输协议

针对现有跨PAN数据传输机制存在的业务量分布不均衡造成的时隙浪费、协调超帧开始时刻不明确、超帧统一机制所需控制开销较大等问题,提出了一种高时隙利用率太赫兹无线个域网跨PAN数据传输机制HTSU-PAN（high time slot utilization cross PAN data transmission protocol for Terahertz wireless personal area network）。该协议通过采用隐式TDMA时隙分配、基于无beacon的空闲时段启用以及基于网桥节点超帧统一这三种新机制,有效提高时隙利用率,降低数据传输时延从而提升网络吞吐量。     

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...     

基于TDMA的LoRa通信网络设计

针对LoRa通信技术具有长距离传输和抗干扰能力强但只支持半双工通信的特点,提出一种基于TDMA的通信组网方法。该方法通过划分信道和时隙可在同一个信道下容纳多个通信设备,在信道资源有限的情况下可充分利用信道。基于LoRa的UE设备以星型组网的方式接入基于LoRa的中心基站,中心基站可以控制接入的设备以及对信道时隙管理,加上适当的网关还可以接入互联网。为提高信道时隙的利用率以及手持UE人员的活动范围,采用随机接入中心基站的方法。根据该通信组网方式的特性,设计出对应的上下行通信协议和对UE添加唯一标号,这很好地解决了接入基站过程中的竞争冲突。实验测试表明基于TDMA的LoRa组网能随机接入中心基站扩大使用人员的活动范围,并提高信道利用率。     

面向最小延迟的无线mesh网络时隙分配问题研究

在基于IEEE802.15.4的工业无线传感器网络中,通过时分复用技术来实现节点间并行通信,以提高网络的吞吐量.通常,网络中的管理器根据全网拓扑对网络中的每个连接分配一个超帧中相应的时隙.不同的时隙分配方案中,连接在超帧中活动的顺序也不同,对网络性能的影响也不同.本文研究了不同时隙分配方案在网络吞吐量和数据延迟方面对网络的影响,定性分析了时隙分配方案与数据延迟的关系,并根据mesh结构的特点提出一种使用粒子群优化的算法,用于在网络管理器上对时隙分配进行优化,使得数据延迟最小化,以满足工业无线网络实时性应用的要求.     

TDMA网络的时隙同步技术

TDMA(时分多址接入)协议是利用时间的正交性实现信道共享,网内各个站点按照时隙方式工作,不存在发生碰撞和相互竞争问题。TDMA网络是一种同步网络。必须有统一的时间基准,各站点的时隙必须与时间基准同步。因此,时隙同步技术是TDMA网络协议的关键技术。     

宽带网MAC层协议UniLINK的分析

介绍了适合当今有线电视网（ＨＦＣ）体系结构的介质访问协议ＵｎｉＬＩＮＫ，并通过具体测试，分析了ＵｎｉＬＩＮＫ协议提供的三种动态使用时间槽策略使得该协议在长距离高速传输数据方面具有其合理性和有效性。该协议的设计适用于树型拓扑结构的宽带网络，其支持的距离从主控端到客户端可达１６０ｋｍ。     

WSN中利用蚁群路径优化的时隙选择重排算法

针对无线传感器网络(WSN)汇聚传输中的数据传输时间和功耗问题,提出了考虑时间同步和唤醒延迟的汇聚传输时隙选择重排算法。将时分多址接入(TDMA)用作介质访问协议,并允许每个节点在传输时隙期间可以发送或接收数据;设计新的WSN数据收集树模型,将传感器节点生成的数据通过无线链路形成的多跳网络发送到汇聚节点,在数据收集树的每条链路上分析时隙顺序,优化时隙选择,并基于蚁群算法优化路径选择,减少传输能量消耗和均衡簇头能量。实验结果表明,提出的算法可以实现显著的数据传输性能提高和功耗节约。     

VANET中利用未分配TDMA时隙协助重发数据的方法

车载自组网(vehicular ad hoc network, VANET)中的分布式TDMA方法通常多出没有被节点利用的空闲时隙,未能充分利用无线信道资源,且不能避免由于信道条件差所导致的丢包现象.与此同时,协助通信近年来引起了学术界和工业界的广泛关注,该方法利用了无线信道的广播特性,能够有效地修复信道,提高无线通信的可靠性.针对VANET应用场合,提出了一种MAC层数据协助重发方法,即协助分布式TDMA方法(cooperative distributed TDMA, Co-DTDMA).在Co-DTDMA中,如果源节点未成功发送数据,则附近的邻居节点利用未分配的空闲时隙协助重发源节点数据.与传统的协助通信方法不同,Co-DTDMA中的所有操作都以分布式方式进行,不依赖任何中心控制节点,因而适应于VANET应用场合.此外,Co-DTDMA仅利用未分配的空闲时隙协助重发数据,不影响网络中的正常数据传输.理论分析和仿真实验表明：Co-DTDMA显著地提高了数据成功接收概率,降低了数据传输时延.