机载自组网信道占用统计预测机制

在机载自组网随机竞争类MAC协议中,信道忙闲程度可以作为不同优先级分组接入信道的阈值,通过限制低优先级业务的接入,保证高优先级业务的QoS,从而克服重负载下分组盲目接入信道导致网络性能恶化的问题。提出一种信道占用统计预测机制,在对信道忙闲程度等级划分的基础上,采用滑动窗口机制、加权-马尔科夫链预测模型,通过统计信道负载的历史信息,将负载的多步预测值和真实值的差值作为当前时刻预测值的修正,以当前时刻信道负载的预测值判定信道忙闲,从而为不同优先级分组接入信道的阈值设置提供理论依据。仿真结果表明,该机制对信道负载的正确预测率在90%以上,能够为多优先级业务提供区分服务,并且可以明显改善随机竞争类协议在重负载下的性能。     

单收发器分布式多跳认知媒体接入控制协议优化设计

针对移动自组网（MANET）媒体接入控制（MAC）协议中存在的多收发器限制、信道负载失衡等问题,并兼顾多跳和控制开销等性能,提出一种单收发器多跳分布式认知MAC协议优化模型。首先基于功率节省模式（PSM）机制,利用通知传输指示消息（ATIM）窗口和DATA窗口时间分割实现认知MAC协议的信道感知和数据传输功能;其次对功率值非均匀量化和格雷编码,降低移动性导致的浮点型开销;然后设计了多跳分布式信道协作机制,以此为基础,重定义信道切换规则,确保信道之间负载均衡;最后对信道空出时间（CVT）、信道开启时间（COT）、吞吐量和信道负载时间进行仿真。结果表明,新协议无需多收发器支撑,各信道之间CVT、COT、负载时间差值分别降低了13 ms、20 ms和100 s,对应吞吐量提高了1.5%,实现了协议在收发器数、信道负载均衡、吞吐量和控制开销等性能方面的优化。     

一种基于负载均衡的动态多信道自组网MAC协议

自组网的信道是多跳共享的,使用传统的单信道接入协议会带来隐终端和暴露终端等问题,而目前提出的多信道协议没考虑到负载均衡问题会导致系统性能下降.在本文中提出一种基于负载均衡的动态多信道接入协议,该协议将可用频带分为一个控制信道和多个数据信道,源站与目的站在控制信道上交换控制分组信息来决定在最佳的数据信道上传输数据分组,信道选择是基于信道接收功率最大的原则.仿真结果表明,它比单信道协议有更好的性能.     

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。     

6LoWPAN网络节点信道接入延时性能研究

为了优化6LoWPAN网络MAC协议性能,提出了一种基于饱和负载的时隙CSMA/CA机制的Markov链模型,并对协议主要网络参数进行了数学推导。基于该模型对节点平均接入延时及网络的信道接入概率等参数进行数值计算,重点分析了协议参数对网络延时性能的影响。数学分析表明,该模型较好地描述了基于饱和负载的IEEE 802.15.4 MAC协议的信道竞争接入机制,而合理的协议参数设置能够有效地改善网络节点平均信道接入延时性能。     

Ad-hoc网络的负载自适应MAC协议

基于Ad-hoc网络,提出一种负载自适应MAC协议——LAP。该协议综合考虑了站点个数、帧长度和帧到达率对网络负载的影响,并引入负载因子评估当前网络的负载状况。当负载因子小于切换阈值时,LAP采用基于竞争的CSMA/CA机制;反之,则采用基于非竞争的Token-Ring机制。仿真证明,该协议能在重负载和轻负载环境中有效控制接入延时,最终提高网络实时性。     

自适应低轨卫星MAC协议性能分析

针对低轨卫星通信信道碰撞检测能力弱,时延较长和大业务量的特点,提出一种具有接入控制机制的自适应APRMA MAC协议。通过对信道负载和业务优先级判断来确定不同业务的接入概率函数,并且接入概率在每个时隙中通过更新来动态适应系统资源的变化。该MAC协议确保多个终端合理共享有限的无线资源同时,系统能达到高容量。通过仿真对语音业务丢包概率、数据包平均时延和数据业务吞吐量三个衡量协议性能指标与传统协议进行分析对比,证明了APRMA MAC协议显著改善系统性能。     

Ad Hoc网络中多信道MAC协议研究

提出了一种新的用于Ad Hoc网络的多信道媒体接入控制(MAC)协议。此协议以跳频通信为基础,采用独立信道RTS-CTS"握手"机制,可有效解决信道接入控制中存在的一些问题。通过模拟仿真,对系统性能进行了分析。     

基于负载测量机制的低轨卫星接入协议

低轨卫星通信网络存在用户呼叫不均匀及信道碰撞检测能力较弱等问题,为确保业务质量,提出一种基于负载测量机制的低轨卫星接入协议。分析呼叫服务等待概率、呼叫数量和测量参数对网络性能的影响。仿真实验结果验证了协议的适用性,该接入协议能有效简化特定业务的描述。     

一种REB & PMDS的无线MAC协议

针对分散无线网络的媒质访问控制,提出了一种新的MAC算法;算法根据几何分布采用随机长度的突发来重复消除信道访问节点,其中每个发送节点能够在每个时隙中执行载波侦听操作或执行一个短突发或干扰发送;计算了在单次消除和重复消除中n个节点中有m个节点在消除阶段存活下来的概率以及重复消除中一个节点成为唯一获胜者的概率;并基于基本优先级向量提出了一种实现差异化服务的相对优先级机制,从而提高整个网络的信道总利用率;仿真实验结果表明,提出的协议算法相比于目前广泛采用的几种MAC协议在信道接入成功率、信道利用率和信道分配公平性方面都有明显的优势。     

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.     

OAR速率自适应机制的改进与实现

以最大化AdHoc网络吞吐量为目标,研究了基于IEEE802.11协议的物理层和MAC层信道接入机制和速率选择机制,分析了经典的速率自适应机制,但这些速率自适应机制绝大多数是针对数据帧提出的,而针对控制帧的速率自适应机制还非常少见。在研究基础上提出了一种控制帧速率自适应机制,详细阐述了实现过程,并对改进机制进行了仿真。仿真结果表明:通过控制帧速率自适应能有效地降低系统总开销,提高网络吞吐量。     

无线传感器网络流量自适应混合MAC协议

提出一种应用于无线传感器网络的流量自适应混合介质访问控制协议(THMAC)。结合TDMA与CSMA的优势,通过预测机制跟踪网络负载和冲突变化情况,在不同负载下选择合适的信道访问方式,实现CSMA与TDMA的自适应混合,在降低数据冲突概率的同时尽力保持较高的信道利用率。仿真结果表明,THMAC在多竞争节点的情况下,能够有效降低数据冲突率,维持较高的吞吐率。     

Channel access and traffic control for dynamic-spectrum networks with single-transmit, dual-receive radios

Cognitive radios have a great potential to improve spectrum utilization by enabling dynamic spectrum access. A key challenge in operating these radios is how to implement an efficient medium access control (MAC) mechanism that adaptively and efficiently allocates transmission powers and spectrum according to the surrounding environment. In this work, we propose a distributed MAC protocol for operating spectrum-agile radios in a multi-hop ad hoc network. Our protocol is unique in that it exploits the “dual-receive” capability of radios, which is used to overcome channel access problems that are common to multi-channel designs. We conduct theoretical analysis of the protocol and study its performance via simulations. To further improve the system throughput, we propose a framework for joint adaptive load and medium access controls. Simulation results show that the proposed scheme achieves more than 90% of the maximum (global) system throughput that is achieved at saturation, while guaranteeing low collision rates.     

改进的VANET分布式自适应时分多址分配机制

在车载自组织网（Vehicular Ad-hoc Network,VANET）环境下,针对多节点同时接入信道时的竞争冲突问题,将分布式时分多址（Time Division Multiple Access,TDMA）和空分多址（Space Division Multiple Access,SDMA）思想相结合,提出改进的分布式自适应时分多址分配机制（Modified Decentralized Adaptive TDMA Scheduling mechanism,MDATS）.MDATS协议的节点通过帧信息（Frame Information,FI）的交互,获取两跳范围内其他节点时隙使用情况,从而筛选出空闲时隙集.竞争区域将根据空闲时隙数在空间上均分成多个逻辑区段,节点则根据所处的逻辑区段与空闲时隙的对应关系确定竞争使用的时隙.该协议通过对空闲时隙在空间上的分散化,降低同时接入节点之间的竞争冲突.仿真结果表明,MDATS协议与其他类似MAC协议相比,能够达到更高的信道接入成功率、更低的接入时延性能以及更高的时隙利用率.     

基于马尔可夫链的IEEE802.15.4网络防丢包信道访问机制研究

为了降低802.15.4MAC层数据帧丢包率,在分析丢包率的原因基础上,提出了一种基于Markov链的信道竞争机制模型。通过对网络发送、退避和信道检测状态的稳态概率进行数学推导,研究了信道碰撞和数据帧的丢包率分析式;最后研究了参数数据包到达速率、节点数量、误码率、后退指数、后退等待次数对碰撞概率和丢包率的影响。实验结果表明,与节点无休眠态的802.15.4网络相比,节点丢包率平均降低了23.7%,模型较好地描述了提出的MAC层信道访问机制,合理的网络参数设置能够优化数据帧丢包率,研究结果对无线传感网的应用提供可靠传输优化参考。     

Opportunistic medium access control for maximizing packet delivery rate in dynamic access networks

One of the key challenges to enabling efficient cognitive radio (CR) communications is how to perform opportunistic medium access control (MAC) that maximizes spectrum efficiency. Several CRN MAC protocols have been designed assuming relatively static primary radio (PR) channels with average idle durations largely exceed CR transmission times. For such CR environment, typical multichannel MAC protocols, which select the best quality channel, perform reasonably well. However, when such mechanism is employed in a CRN that coexists with highly dynamic licensed PR networks (PRNs), where PR channel idle durations are comparable to CR transmission times, the forced-termination rate for CR transmission can significantly increase, leading to a reduction in network throughput. To reduce the forced-termination rate, many MAC protocols have been proposed to account for the dynamic time-varying nature of PR channels by requiring communicating CR users to consistently perform channel switching according to PR activities. However, such channel-switching strategy introduces significant overhead and latency, which negatively affect network throughput. Hence, in this paper, we propose a probabilistic channel quality- and availability-aware CRN MAC. Our protocol uses a novel channel assignment mechanism that attempts at maximizing the packet success probability of each transmission and hence avoids the significant overhead and latency of channel switching. Simulation results show that by being quality- and availability-aware, our protocol provides better spectrum utilization by decreasing the forced-termination rate and improving network throughput.