基于智能天线并具有QoS保障的Ad hoc网络MAC协议*

基于智能天线技术的发展,提出一种基于智能天线并具有QoS保障的MAC协议。该协议首先把信道划分为数据信道与控制信道,节点通过业务的优先级与时延来发送预报突发竞争信以保证QoS质量,随后按照RTS/CTS握手机制预约节点进行数据传输,又采用发送Busy Tones来防止聋节点和隐藏终端的问题,大大提高了网络容量与性能。通过分析与仿真,并且与IEEE 802.11协议以及DMAC协议比较,证明QTDMAC协议在吞吐量以及实时业务时延上都有很大的优越性。     

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。     

一种基于预约的无线传感器网络MAC协议

无线传感器网络要求的能量高效,低延时,使得MAC协议的设计充满挑战.近来已经提出了很多基于簇的MAC协议,为减少冲突在簇内部采用TDMA方式来协调簇内各个节点的传输.本文提出了一种在采用簇结构的基础上,使用预约方式来发送数据的R-MAC(Reservation-MAC)协议.当争用节点少的时候,采用随机争用方式来预约数据的发送;在争用节点多的时候,采用时隙争用方式来预约数据的发送.分析表明,R-MAC能够有效的降低能耗和减少延迟.     

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。     

一种高效的水下传感器网络MAC协议

水声信道具有窄带宽、高传播延时等特点,为有效减少水声信道冲突,信道预约型MAC协议成为水下传感器网络的首要选择.通过分析信道预约型MAC协议节点在高负载网络条件下的RTS-CTS控制包的交换过程,给出了多个节点对同时取得信道使用权成立条件,设计了一种在一次RTS-CTS握手后,拥有信道使用权的多个节点对依次进行无碰撞数据传输的MAC协议.最后通过仿真实验验证协议的性能,结果表明:该协议具有更高的网络吞吐量和更低的网络时延.     

降低控制开销的太赫兹无线个域网双信道MAC协议

针对现有的太赫兹无线个域网双信道媒体访问控制(Medium Access Control, MAC)协议在节点需要双向通信时采用半双工通信方式和对于已通信过的节点再次通信且位置未发生改变时信息控制开销较大而影响网络性能的问题,提出一种低控制开销的太赫兹无线个域网双信道MAC协议(Low Control Overhead dual-channel MAC protocol, LCO-MAC).LCO-MAC协议通过在通信双方节点同时有向对方发送数据的需求时,采用点对点全双工通信机制通过一次信息控制帧的交互完成信道预约和自适应省略允许发送帧/测试帧机制,降低信息交互过程的控制开销,提高吞吐量来提升网络性能.仿真结果表明,与TAB-MAC协议和EF-MAC协议相比,本文所提出的协议信息控制开销降低了至少12.6%、网络吞吐量和信道利用率提升分别不少于11.3%和12%.     

短波地空IP网络的MAC协议设计与仿真

合适的多址接入MAC(multiple access)协议是提升网络性能的关键。根据短波地空IP网络通信覆盖范围广、难同步,空中节点信息可能丢失的特点,设计出该网络一种新型的带预约短波令牌协议HFTP-R(High Frequency token protocol with reserve)。该协议在初始化时由空中节点随机加入地面节点形成的簇,并通过预约信道向地面节点发送预约信息,从而获取令牌接入信道,地空之间不需要保持逻辑环的"封闭性"。最后,利用OPNET软件构建了HFTP-R的仿真框架,与其他MAC协议作了仿真比较。仿真结果表明,HFTP-R减少了短波令牌协议HFTP(High Frequency token protocol)的令牌丢失次数和传递开销,能提供较好的实时性、较高的网络吞吐量和业务传输成功率,在特定需求下较其他MAC协议更有优势,可满足网络需要。     

移动Ad Hoc网络中基于ID的信道预约多址接入协议

为了在移动ad hoc网络中有效利用无线信道资源,提出一种基于ID的信道预约(ID-based channel reservation,简称IDBCR)多址接入协议.该协议在公共信道上发送Request-To-Send/Clear-To-Send(RTS/CTS)分组实现握手,采用基于节点ID的信道选择方案选择无冲突的业务信道传输数据分组,目的节点成功接收完数据分组后在另一个公共信道上回复acknowledgment(ACK)分组,有效避免了暴露终端问题.最后,仿真实现了IDBCR协议,并与CAM-MAC(cooperative asynchronous multi-channel MAC)多信道协议比较.结果表明,在总信道利用率、平均信道利用率和平均分组延迟性能上,IDBCR多址接入协议明显优于CAM-MAC协议.     

WLAN Mesh网络多信道速率自适应MAC协议

针对多种传输速率的链路共存于同一信道时引发的性能瓶颈,以及单接口多信道网络中接收端忙的问题,在DCF协议的框架内提出一种适用于WLAN Mesh网络的分布式多信道速率自适应媒体控制接入(MAC)协议。该协议允许发送节点的邻居节点通过协作应答的方式告知相应接收节点所处信道,接收节点根据当前信道质量合理选择传输速率和传输信道反馈给发送节点。通过上述机制,将不同传输速率的链路分配在不同的信道上。仿真结果证明,该协议能避免不同传输速率链路之间的相互干扰,解决接收端忙问题。与现有典型多信道速率自适应MAC协议相比,能有效提高网络的总吞吐量。     

基于预约和反馈的无线传感器网络MAC协议研究

针对无线传感器网络中对通信实时性要求较高的应用环境,引入信道预约机制和反馈机制到S-MAC协议,提出了一种低时延的RF-MAC协议。该协议在有数据需要发送时先预约信道,各节点根据预约时间表进行数据传输。采用在数据传输过程中向源节点发送反馈信息的方法,实现后续数据的提前发送。通过仿真实验表明:RF-MAC协议有效地降低了数据传输的时延,同时改善了丢包率和网络吞吐量。     

一种分布式的基于预留的多信道MAC协议

无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)已经广泛应用于各个领域。许多领域利用了周期性数据汇聚,传感器节点周期性地产生数据包,通过一系列中继节点传输到汇聚节点。提出了一种分布式的基于预留的多信道MAC协议,称为R-MMAC协议,其中利用了预留机制和多信道通信机制,在多信道条件下,每个节点传输数据包时都将预留下一个数据包的传输,根据接收信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)值选择自己的最佳信道进行预留。另外,还提出了针对预留时发生冲突的解决算法,利用信干噪比(signal to interference and noise ratio,SINR)和数据包接收率(packet reception rate,PRR)得到了预留的传输时间,从而降低了传感器节点到汇聚节点的传输时延和未来数据包的冲突概率。利用OMNET++5.3仿真工具对R-MMAC协议、X-MAC和EM-MAC协议进行了比较,结果表明R-MMAC协议实现了更低的端到端时延。     

分布式无线网络中依据用户妥善安排的多址接入协议

基于有效竞争预约接入、无冲突轮询传输的思想，提出了支持节点移动性和多跳网络结构的UPMA(User—dependent Perfect—scheduling Multiple Access)协议．其指导思想是仅有发送分组的节点才竞争接入使用信道资源，无业务发送的节点将立即被取消占用信道的资格，因此它极大地提高了信道的使用效率；同时，提出了一种冲突避免和分解协议来保证节点能快速接入信道；最后，以星型拓扑结构的网络为例考察了它对Internet数据业务的支持性能，并且给出了相关的结论．     

基于压缩感知的水下传感器网络预约多址接入协议

相比于陆地无线传感器网络, 水下传感器网络拥有更大的传播时延, 导致许多已经比较成熟的MAC协议不能直接应用于水下。提出了基于压缩感知的水下传感器网络预约多址接入协议, 充分利用水下环境中的长传播时延, 使网络中各节点能够在时间和空间上对信道资源进行共用, 实现多个用户同时进行信道预约, 提高了信道的利用率。在考虑多用户分集基础上, 该协议使成功预约到信道的用户可以利用有限的全部带宽资源进行高速传输, 以此来提高整个网络的吞吐性能。仿真结果表明, 与传统的RTS/CTS方案相比, 该协议具有更高效的信道预约能力, 更高的数据传输效率, 以及更好的吞吐性能。     

一种用于多跳分布式无线网络的多址接入协议及其性能分析

为多跳分布式无线网络提出了一套灵活而有效的自适应获取冲突避免(AACA)的多址接入协议．它综合了多信道和随机附带预约的思想，有效地解决了多跳网络环境下出现的隐藏终端和暴露终端问题以及由于节点的移动而造成的侵入终端问题．在该协议中，各节点自适应预约所要使用的空闲业务信道，预约之后的通信过程不会受到其它节点的干扰．AACA协议有三种形式，即AACA-SDT／MDT／RDT协议，它们使用任意确定数目的信道，在总带宽相同的情况下表现出比单信道RTS／CTS协议更好的网络性能．     

多跳移动Ad Hoc无线网络中UPMA协议的仿真

基于有效竞争预约接人、无冲突轮询传输的思想,该文改进了支持节点移动性和多跳网络结构的依据用户妥善安排的多址接人（UPMA）协议,然后利用网络仿真工具OPNET构建了UPMA协议的仿真框架,并仿真了由自组织分群算法所获得群的群内无线传输情况。该仿真框架为UPMA协议详细配置了物理层和数据链路层模型,可以设置不同的信道特性以及应用场景。在此基础上,该文分析了UPMA协议的信道吞吐量、平均消息时延和平均消息丢弃率,并将其与带冲突避免的载波侦听多址接人协议（CSMA／CA）、轮询协议进行了性能比较。仿真结果表明,UPMA协议可以提供较高的吞吐量、较低的平均消息时延和较小的平均消息丢弃率。     

认知无线电网络分布式多信道MAC协议*

在认知无线电网络中,MAC协议用于信道感知、选择和接入控制。以单网卡多信道MAC（MMAC）协议为基础,依据IEEE 802.22标准定义的静默期管理的两阶段感知策略,提出一种认知无线电网络分布式多信道MAC（CR-MMAC）协议。将两阶段感知机制和分布式协商融入MMAC协议,利用空闲频谱进行数据传输,并在MMAC协议ATIM窗的数据信道协商阶段引入预约机制,以避免选择同一信道的认知节点对在后续数据传输阶段再利用CSMA/CA造成的竞争碰撞。仿真对比分析表明,CR-MMAC协议能提高网络吞吐量、降低通信时     

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,同时为得到最大网络吞吐量,给出最优退避窗口值的理论表达式。仿真结果表明,与RC-FAMA、S-FAMA等协议相比,该协议能有效提高水声传感网络的吞吐量,降低传输冲突,从而延长水下节点的工作时间。