可多跳预约信道的无线传感器网络MAC协议——CRMAC

针对无线传感器网络的特点,提出低能耗低延时的无线传感器网络MAC协议--CRMAC.该协议将节点工作时间分离为信道预约时间和数据发送时间.在信道预约时间里,有数据发送的节点发送预定信道帧通知多跳的转发节点,确定节点的数据发送时间框架.在数据传送时间里,只有需要发送或接收数据的节点被唤醒,而其它节点保持睡眠状态.     

无线Ad Hoc网络的MAC协议性能优化

IEEE802.11中最优最小竞争窗口的取值与诸多网络状态信息相关,如网络中竞争节点数目、平均碰撞数据帧长度和数据帧发送速率等.据此,文章分析得出以网络中竞争节点数目、平均碰撞数据帧长度和数据帧发送速率为参数的最优最小竞争窗口的函数表达式.无线Ad Hoc网络基于IEEE802.11 MAC协议,网络中各终端节点以此公式为基础,运行MAC协议优化算法,自适应调整自己的最小竞争窗口和退避时间至最优值,优化MAC协议,提高网络性能.仿真结果表明:对于非饱和业务的无线Ad Hoc网络,该优化算法对系统性能的改善有限;但对于饱和业务的无线Ad Hoc网络,该优化算法的精度和有效性较高,优化后系统的吞吐量和时延都有明显改善.     

Ad hoc网络中基于拥塞的机会调度算法

无线多跳Ad hoc网络中的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)队列容易使队头出现阻塞现象,影响队列中后续分组的发送。为此提出了一种基于拥塞的机会调度算法,发送节点发送RTS帧时目标指向多个下一跳接收节点,这些节点在正确解码RTS帧后根据自身拥塞程度按一定概率依照调度优先级顺序发送CTS帧。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,也提高了业务流之间的公平性。     

无线Ad hoc网络中协作重传机制的改进

基于协作式停等协议,提出了无线Ad hoc网络中改进的协作重传机制. 第一,区分协作和非协作的帧,防止应答对象的混淆和协作扩散;第二,在节点内部设定业务流优先级,确保协作重传的帧能被优先发送;第三,采用基于优先级的退避机制,选择瞬时最优节点重传数据. 理论分析和仿真结果表明,改进的协作重传机制可以有效降低重传碰撞概率,提高重传成功率,并改善系统吞吐量.     

增强型RIEMS协议及其在Ad Hoc网络中的性能

提出了增强型RIEMS变速率传输协议（RIEMS+）,在原RIEMS基础上改进了NAV更新机制,网络节点不仅利用MAC层帧头中的信道预约信息,而且也利用物理层帧头携带的帧长度和发送速率信息来设置自己的NAV值．该协议解决了在不同发送速率条件下,因MAC层帧头的传输范围不同而引起邻节点对信道状态认知产生差异的问题,从而降低了分组发送失败概率和提高了信道利用率．仿真结果显示,新方案明显地改善了网络的端到端通过量和平均分组时延性能．     

RTS多预约和自适应窗口调整的WLAN多优先级算法

为保护无线局域网中高优先级业务的服务质量, 提出了一种基于请求发送(RTS)多预约和竞争窗口自适应调整的多优先级信道接入算法(MRDCW). 该算法首先利用RTS多预约进行优先级区分, 减少因低优先级业务增多而给高优先级业务带来的影响, 并通过理论建模验证了其有效性;其次, 不同等级的业务在竞争窗口回退时都根据自身的信道接入状况自适应调节竞争窗口大小, 以减小高优先级业务自身之间的影响. 仿真结果表明, 该算法相对802.11e更能适应网络状况的变化,并且更好地保护了高优先级业务的吞吐量.     

高密度无线传感器网络中IEEE 802.15.4MAC协议的改进

考虑节点密度较高的无线传感器网络,本文针对IEEE 802.15.4 MAC协议,引入了信道繁忙率参数,提出了一种基于信道繁忙率和数据帧碰撞率的窗口退避算法.该方法采用指数加权滑动平均方法对信道繁忙率和数据帧碰撞率进行统计和预测,并根据这两个信道反馈信息提出退避窗口更新策略.其中,结合网络空闲情况,采用线性方式减小退避窗口,可避免冲突,并使节点的数据帧传输概率在最优传输概率波动.NS-2仿真结果表明:在高密度重负荷的网络中,与标准IEEE 802.15.4 MAC协议算法及KEB算法相比,TLIFB算法可改善吞吐量、时延等网络性能。     

一种基于多信道的接收节点优先的MAC算法

为了提高无线传感器网络的吞吐量并减小延迟,提出了一种基于多信道的接收节点优先的MAC算法（MCS-MAC）.在信道选择阶段,以接收节点为中心,由接收节点选择数据信道,发送节点转换到数据信道上与接收节点通信.如果接收节点不在控制信道上,邻居节点会主动发送NCTS包通知发送节点,并告知接收节点所在的信道,发送节点转换到数据信道进行通信,有效地利用了多信道,提高了网络吞吐量.在数据传输阶段,允许一次传送多个数据包,有效地减少了信道转换次数,减少了传输延迟.仿真结果表明,在较高负载的网络环境下,与经典S-MAC、MMAC协议相比,MCS-MAC明显提高网络吞吐量,同时减少了包的平均传输延迟.     

基于IEEE 802.11p的车载自组网MAC层接入算法RLBSA

基于多业务的p-persistent模型提出实时侦听的自适应算法(RLBSA)。该算法针对VANET4种优先级设置提出利用计算信道冲突/空闲比来优化信道的利用率,即当信道空闲较多时,节点根据自适应策略增加发送概率;而信道冲突较多时,则降低发送概率。该算法解决了在多种优先级业务并存的条件下需要对各个优先级发送节点数量进行估计的问题,且可以根据网络负载自适应调整刷新发送概率的时长,克服了需要预先根据网络密度设置侦听周期长度的弊端。仿真结果表明该算法可以很好解决当网络中存在大量高优先级数据时AC3业务的冲突问题,同时低优先级数据也能保证其访问信道的机会。     

采煤工作面信道衰落环境下的WSN分簇协议

针对无线信号在采煤工作面环境时变衰落特征,提出一种基于跨层设计的分簇协议(LEACH-CL),记录参与竞争节点数和设置滑动窗口,稳定簇首生成数最优.通过探测帧获取节点与基站间的信道效率,联合节点剩余能量信息,作为簇首选则的判断依据,设计一种适应无线信号衰落的成簇协议,并通过一定的衰落储备法调节节点不同时期的发送功率.仿真实验表明:与同类3种算法(LEACH、ALEACH和LEACH-SWDN)比较,LEACH-CL协议网络拓扑比较稳定,在信号衰落环境下适应性强,有效地延长了网络的生命期,降低网络丢包率,更适应于采煤工作面复杂多变环境特征.     

PRMA： A new MAC protocol for WLAN

In this paper, a new MAC protocol for WLAN is proposed. The new protocol, which is called PRMA （Priority Rotation Multiple Access） , is based on priority rotation theory. In PRMA, each access cycle consists of a contention period and a data transmission period. During contention period, a node competes for the right to control the channel according to its priority. The winner of contention can control the channel and can send data without collision in data transmission period. Analysis and simulation results show that PRMA is a stable protocol, which means that it can achieve high throughput both under high-load and under low-load conditions.     

无线传感器网络与以太网络帧结构转换

对下一代有线数字电视传送网络用户端以太数据帧,与家庭无线传感器网络数据帧相互转换进行了研究。相互转换的关键网元是汇聚节点sink,合理设计以太网侧数据帧结构,配置有线侧与无线侧帧结构比例,设计转换算法,有效完成了在sink节点上无线传感器网络与以太网络的数据帧结构转换。     

无线Ad Hoc网络中基于阈值的分布式流控制机制

由于无线Ad Hoc网络的分布式特性,当多个流通过同一个中继节点时,带宽的不公平竞争导致低优先级流的饥饿,堵塞通讯.现有算法大多依赖被动的传输超时(Timeout)来处理拥塞控制和饥饿.通过设置拥塞阈值来主动反馈拥塞状态,提出一种基于阈值的分布式流控制机制 (TDFC).在TDFC机制中,数据流抢占带宽的贪婪行为将被中继节点阻塞,由此可以有效抑制贪婪行为,实现公平分配;同时各个中继节点为每个流设置堵塞阈值(block threshold),主动反馈堵塞事件,减少带宽浪费.仿真结果表明:与IEEE 80211 EDCA协议相比,TDFC可以有效实现流之间带宽的公平分配,而且将网络吞吐量提高20%.     

利用路径优先级实现传感器网络中的拥塞避免

提出了一种基于路径优先级的多路径传感器网络拥塞避免算法.传感器节点通过监测队列剩余空间长度和拥塞状态持续时间实时更新节点的拥塞状态指数(CSI),当检测到CSI发生改变时,计算节点的路由状态指数(RP-SI)并通知其邻居节点,邻居节点更新记录下游节点的RPSI,调整下游路径的优先级.传感器节点根据信息优先级的不同,通过不同优先级的路径发送数据.仿真结果表明,提出的算法在减少网络拥塞的发生和减少网络时延等方面取得了很好的性能.     

IEEE802.11无线网络中DCF模式媒介服务状态分析

IEEE 80211标准的分布式协调功能（DCF）模式下,节点通过竞争获得无线媒介的访问权,导致媒介服务时间远大于数据帧传输时间. 通过深入分析数据帧传输、数据帧碰撞以及媒介空闲3种媒介状态的转换情况,采用近似二项分布建立媒介状态描述模型,获得了媒介服务时间估计值. 仿真结果表明,所建立的模型能够准确地衡量给定网络状态下的媒介服务时间.     

联合竞争窗口和发送调整策略优化WLAN性能

IEEE802.11标准中所采用的二进制指数退避机制不能够根据网络当前的碰撞情况有效地使用无线资源,该文提出一种联合竞争窗口和发送时间调整策略,其中自适应竞争窗口方法以被动的方式根据网络当前数据帧碰撞程度快速调整竞争窗口,动态数据包发送时间调整机制使节点能够主动地调节单位时间内注入队列的数据包数量。仿真结果表明,该调整机制能够根据网络状态快速地、自适应地优化节点数据包传输过程中的相关参数,提高无线资源使用率,降低数据包时延。     

ZigBee无线定位网络的精度分析及优化

针对CC2430/CC2431的ZigBee无线定位网络误差产生的原因,对系统精度进行分析和优化.通过研究单向误差的方法,针对不同网络拓扑结构、不同参考节点间距,进行90小组实验并对数据分析拟合.当网络参数A=78,n=16,节点间距为30m、摆放方式为矩形拓扑结构的情况下,ZigBee无线定位网络的误差均值较小,定位稳定性最高.对参考节点间距为30m时的误差拟合曲线进行了分析,发现矩形的ZigBee无线定位网络区域可以近似分为误差稳定区域和误差单向偏差区域.结果表明：在构建无线定位网络时,可以根据需要选取最佳的参考节点间距,并对有误差的区域进行补偿,从而提高ZigBee无线定位网络的可用性,降低其使用难度.     

UPMA协议在多跳分布式无线网络中的性能研究

基于有效竞争预约接入、无冲突轮询传输的思想改进了UPMA（User-dependent Perfect-scheduling Multiple Access)协议。改进后的UPMA协议支持节点移动性和多跳网络结构，能够保证发送节点快速接入信道，从而大大提高信道的使用效率。用仿真方法研究了多跳分布式无线网络中采用该协议时的网络性能。结果表明，改进的UPMA协议可以提供较高的通过量、较低的平均分组时延和较小的平均分组丢失率。     

Ad hoc网络中一种新的退避算法

为了提高Ad hoc网络中高等级节点的接入能力,提出了一种新的二进制负指数退避算法,该算法中高等级节点在分组发送成功时将竞争窗口设为普通节点的最小竞争窗口,在发生碰撞时竞争窗口随着退避次数的增加而呈负指数规律减小。仿真结果表明,该算法能够显著提高高等级节点的接入能力,提高了其业务吞吐量,并降低了端到端传输时延。