Internet无线接入网络中应用智能天线的多址协议及性能分析

该文研究将智能天线应用于Internet无线接入网络的中心接入点(CAP)。提出了基于轮询的自适应波束形成多址接入协议(PB-ABFMA)．该协议中,CAP接收或发送数据分组前,由CAP引导用户节点发送训练序列,CAP的智能天线据此计算出与用户节点对应的权矢量．CAP以轮询及动态TDMA方式为各节点安排发送时隙。采用微时隙为处于空闲状态的节点保持连接以降低时延．设计了一种简单有效的竞争接入算法,保证新用户能快速接入信道．针对Internet中主要的“请求一回应”(request-reply)式业务,分析了协议的信道利用率与平均“请求一回应”时延．结果表明,PB-ABFMA协议能有效支持智能天线应用并具有较高的信道利用率与良好的时延性能。     

一种适用于自组网的多信道轮询多址MAC协议

本文针对节点具有多个可用信道的自组网,提出了一种基于令牌环的多信道轮询多址MAC协议,协议在控制信道上采用令牌轮询接入方式来实现节点公平接入信道,通过令牌的传递预约数据信道来实现动态按需分配信道的数据传输,并对该协议进行了性能分析。     

中小型Ad hoc网络信道接入协议研究

在介绍了Ad hoc网络的概念及特点的基础上,系统地论述了Ad hoc网络的多址接入技术,并针对基于时分多址接入的网络系统提出了一种改进的无线自组网信道接入协议--信道预约多址接入协议.该协议通过对物理信道的动态划分,将控制信道与业务信道相分离,实现了网络控制信息和业务信息的无冲突发送,改善了网络的信道利用率和传输的可靠性.     

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.     

基于信道预约及信道感知的复合多址接入协议

随着计算机网络技术的不断发展,无线局域网得到了广泛的应用.由于在无线信道中,通信环境不稳定,用户间分组冲突及分组误帧经常发生,造成了网络性能的下降.为了改善上述现象,提出了一种基于信道预约及信道感知的复合多址接入协议,即CA-DIBCR(Channel Awareness-Distributed In-Band Channel Reservation).协议通过预约及感知信道来减少分组冲突及误帧的发生,从而提高网络的性能.利用OPNET仿真工具对CA-DIBCR进行了仿真,结果表明方案对网络吞吐量以及平均分组时延等性能指标均有明显改进,使得嘲络资源得到更加充分的利用.因此,CA-DIBCR算法是一种能有效提高无线网络性能的多址接入算法.     

车载自组织网络中基于时分复用的异步多信道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信道利用率低的问题,提出一种时分复用机制的异步车载自组织网多信道MAC(Media Access Control)协议-ATMP (Asynchronous TDMA-based multi-channel MAC Protocol).ATMP协议采用时分复用的异步接入机制实现节点分时段接入控制信道,减少并发接入控制信道的节点数目,降低碰撞概率;进一步,为了解决多信道协调信息丢失问题,ATMP协议使用节点协作机制来获取节点遗漏的信道协调信息,有效降低因协调信息缺失造成的数据信道服务信息碰撞概率.仿真结果表明,ATMP协议在碰撞概率、安全消息时延及控制信道吞吐量指标上优于IEEE 1609.4标准、AMCP协议和AMCMAC协议.     

基于多步信道预约机制的多址接入协议研究

无线自组织网络(Ad Hoc网络)中实时业务的传输需要网络协议提供较为可靠的服务质量保证(Qos保证),而现有多址接入协议一般未能提供较好的Qos支持。在单步信道预约思想的基础上,提出了一种基于更为可靠的多步信道预约机制的多址接入协议,其利用实时业务分组的周期性特点,对无线信道资源进行多步预约,从而保证了实时业务的可靠传输。仿真实验表明,相较于单步信道预约机制,多步信道预约机制对网络的多址接入性能有较好的改进。     

一种基于认知无线电的自组网多信道MAC协议

针对节点具有多个可用信道的自组网的信道资源利用率问题,提出了一种基于认知无线电的MAC接入协议,协议根据网络中节点的邻居关系,通过认知推理对两跳邻居范围内的不同网络节点分配不同的驻留信道,驻留信道的选择考虑了避免信道干扰和冲突,每个节点只需要两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.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,能很好地适用于节点密集的应用场合.     

一种基于认知无线电的自组网多信道MAC协议

针对节点具有多个可用信道的自组网的信道资源利用率问题,提出了一种基于认知无线电的MAC接入协议.协议根据网络中节点的邻居关系,通过认知推理对两跳邻居范围内的不同网络节点分配不同的驻留信道.驻留信道的选择考虑了避免信道干扰和冲突,每个节点只需要两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,同时只需很少的控制信息开销.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,能很好地适用于节点密集的应用场合.     

基于水声传感器网络的MACA改进协议

水下网络使用水声信道进行通信,但水声信道低带宽和高传播时延的特点使介质访问控制协议的设计存在较多难点。为此,对冲突避免多址接入(MACA)协议进行改进,提出PE-MACA协议。根据优先权原则使节点同时与多个邻居节点通信,在数据传输时使用高响应比优先算法,并利用半争用算法进行信道切换。仿真结果表明,与MACA协议相比,PE-MACA可有效提高信道利用率和网络吞吐率。     

多跳分布式无线网络环境下自适应获取冲突避免的多址接入协议

该文为多跳移动的分布式无线网络提出了一种新型的媒质接入控制（MAC）协议，即公共－发送信道式自适应获取冲突避免（AACA－CT）协议，在该协议中，每个节点预先监测记录周邻节点的信道使用情况，从而自适应地为自己选择发送信道，并且利用在公共信道上发送的RTS分组唤起收方使用各自的发送信道而实现无冲突的通信，它的主要思想在于资源预约可以简便地利用半双工无线电台以异步方式灵活，有效地在多个频段，多个跳频（FH）码或多个直接序列扩频（DSSS）码上实现，而且不依赖于功能强大的基站或中心控制器以及有线骨干网的帮助，性能分析和仿真结果表明，它能有效地克服隐藏终端和暴露终端问题，并且可以完全解决侵入终端问题。     

Performance Analysis of CSMA/CA Protocol for High-speed Wireless LANs

In this paper, we present an exact analysis to numerically evaluate the performance of the multiple random access method with non-persistent carrier sense multiple access with collision-avoidance (CSMA/CA) protocol for high-speed and realizing fully-distributed wireless LANs. The collision-avoidance portion of CSMA/CA in this model is performed with a random pulse transmission procedure, in which a user with a packet ready to transmit initially sends some pulse signals with random intervals within a collision-avoidance period before transmitting the packet to verify a clear channel. The system model consists of a finite number of users to efficiently share a common channel. The time axis is slotted, and a time frame has a large number of slots and includes two parts: the collision-avoidance period and the packet-transmission period. A discrete-time Markov process is used to model the system operation. The number of slots in a frame can be arbitrary, dependent on the chosen lengths of the collision-avoidance period and packet-transmission period. The influence of possible length of the collision-avoidance period and packet-transmission period, and pulse transmission probabilities on the network performance are discussed, based on the results of the utilization of channel and average packet delay for the different packet generation rate.     

无线传感器网络RMAC协议的研究与改进

针对RMAC(Routing-enhanced Medium Access Control)协议丢包处理机制的缺陷,采用重传机制,提出了一种高效多跳传输的MAC协议(Efficiency-RMAC,E-RMAC)。根据在规定时间T内的接收值判断是否传输失败,当控制帧传输失败则采用单次重传机制,并引入睡眠模式,由此减小了网络能量消耗;当数据包传输失败时采用的是多次重传机制,由此保证了数据包实时可靠的单周期多跳传输,提高了信道利用率。仿真结果表明,在传输时延和网络吞吐量上E-RMAC均优于RMAC,实现了协议的高效性,延长了网络生命周期。     

An underwater acoustic MAC protocol using reverse opportunistic packet appending

Underwater communication primarily utilizes propagation of acoustic waves in water. Its unique characteristics, including slow propagation speed and low data rates, pose many challenges to Media Access Control (MAC) protocol design. In most existing handshaking-based underwater MAC protocols, only an initiating sender can transmit data packets to its intended receiver after a channel reservation through a Request-to-Send (RTS)/Clear-to-Send (CTS) handshake. This conventional single-node transmission approach is particularly inefficient in underwater environments, as it does not account for long propagation delays. To improve channel utilization in high latency environments, we propose a novel approach that exploits the idle waiting time during a 2-way handshake to set up concurrent transmissions from multiple nodes. The sender can coordinate multiple first-hop neighbors (appenders) to use the current handshake opportunity to transmit (append) their data packets with partially overlapping transmission times. After the sender finishes transmitting its packets to its own receiver, it starts to receive incoming appended packets that arrive in a collision-free packet train. This not only reduces the amount of time spent on control signaling, but it also greatly improves packet exchange efficiency. Based on this idea, we propose an asynchronous, single-channel handshaking-based MAC protocol based on reverse opportunistic packet appending (ROPA). From extensive simulations (single- and multi-hop networks) and comparisons with several existing MAC protocols, including MACA-U, MACA-UPT, BiC-MAC, Slotted-FAMA, DACAP, unslotted Aloha, we show that ROPA significantly increases channel utilization and offers performance gains in throughput and delay while attaining a stable saturation throughput.     

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。     

Decomposition approach to evaluate CSMA/CD protocol performance with asymmetric workload

A model is proposed for the analysis of a p-persistent, slotted CSMA/CD protocol on a local area network consisting of a finite population of buffered stations with different workloads. The analysis of the protocol is performed using a decomposition strategy, and considering each station as an M/G/1 queueing system. Since stations interact with each other in channel contention, the interference is modelled through the service time probability-density-function L-Transform of the queueing system. The average packet delay characteristics and the stability station behaviour are obtained; to prove the model accuracy, numerical results from both analysis and simulation are given. The influence of scheduling probability p on system stability and average packet delay are analysed. Furthermore, an assignment strategy for probability p is proposed to improve system performance with asymmetric workloads. Finally, the analysis is extended to the transmission of packet bursts on the channel.     

无线传感网中数据传输延时优化的路由协议

针对无线传感器网络中存在的数据包丢失严重以及端到端延时较高的问题,提出了一种数据传输延时优化的路由协议（RPODTD）。首先,根据数据包传输结果对信道探测情况进行分类,引入有效探测占比与传输效率作为节点的评价指标;然后,通过实际延时以及理论延时的差值估算数据包的排队延时;最后,给定最大和最小排队延时阈值,根据排队延时所属的区间判断是否更改传输路径。在OMNeT++上进行的仿真实验中,与基于链路质量和延时的复合负载均衡路由协议（ComLoB）和拥塞避免多路径路由协议（CA-RPL）相比,RPODTD节点的平均端到端延时分别降低了78.87%和51.81%,节点丢包率分别降低了40.71%和68.43%,节点的死亡率分别降低了25.42%和44.62%。仿真结果表明,RPODTD能有效地减少端到端延时,降低丢包率,延长网络生命周期。     

无线Mesh网络中基于信道流量干扰感知的路由协议*

为了更精确地捕捉流量干扰、提高网络容量与实时性,针对多接口无线Mesh网络,提出了一种新的基于信道流量干扰的路由准则,该准则不仅能更精确地捕获两跳内的负载干扰,而且还集成了传输时延、丢包率和传输速率等因素.基于新准则,还提出了一种新的无线Mesh网络路由协议,该协议使用新准则选择路由.仿真结果表明,新协议相比AODV协...     

基于网络编码的输电线路WSN传输协议

根据输电线路监测对无线传感器网络实时性和可靠性要求高的特点,设计了一种基于网络编码的WSN传输协议。该协议充分利用信道广播特性和节点间的协作通信,结合了机会路由和网络编码各自优势,将网络编码经典蝶形结构应用到输电线路WSN长链拓扑结构中,在节点数据包具体接收状态不确定的情况下,采取主动网络保护机制,选择线性编码包作为冗余包进行传输,直到节点解码出源包。性能分析与仿真实验表明,该传输协议提高了数据传输可靠性和系统吞吐量,缩短了网络传输时延,提升了无线传感器网络的性能。