非时隙CSMA/CA性能分析与研究

通过对基于IEEE802.15.4的无线传感网络的非时隙CSMA/CA的算法进行分析,建立了适合于大部分无线传感网络实际应用的具有单步转移概率分布的离散马尔可夫链模型。并给出了在该模型下数据包延时、退避次数两个主要的网络性能评价指标的计算公式。最后通过仿真实验分析了CSMA/CA 算法的三个网络参数对系统性能的影响。     

CSMA/CA算法的退避失败概率的分析

当网络节点采用CSMA/CA算法竞争访问信道时,会引起退避失败,停止发送数据。针对退避失败概率的问题,提出一种基于马尔可夫链的分析方法。首先,建立饱和负载状态下的离散马尔可夫链数学模型,然后推导退避失败概率与退避次数、退避指数、节点数量之间的关系,最后分析CSMA/CA算法的参数和网络规模对退避失败概率的影响。实验结果表明,利用NS-2仿真器评价的结果和数学模型分析的结果大致相同,该数学模型能够有效分析退避失败概率。     

IEEE802.15.6无线体域网CSMA/CA接入机制建模与性能分析

无线体域网是由附着在人体表的可穿戴传感器或植入人体内的生物传感器组成的无线网络.IEEE 802.15工作组于2012年正式发布了用于无线体域网的IEEE 802.15.6通信标准.该标准面向窄带通信主要采用支持QoS区分服务的时隙CSMA/CA接入机制.为深入理解该机制的内在特性,利用Markov链对饱和状态下的退避过程进行建模,并在此基础上分析了各个优先级的吞吐量、成功收包率和延迟等性能.仿真结果验证了模型分析的准确性.分析和仿真结果表明,该标准为不同优先级提供了区分服务,但在饱和状态下最高优先级会抢占大部分信道资源,造成其他优先级的资源短缺.     

基于CSMA/CA协议的UWB系统性能研究

超宽带(UWB)技术为无线通信领域带来了巨大的变革,但同时UWB技术固有的特点给UWB系统的设计也带来了挑战.其中,毫秒级的信道捕获时间导致了UWB系统性能的下降.因此,介质接入控制(MAC)协议的设计中应当考虑捕获时间的影响.本文研究了UWB系统中标准MAC协议CSMA/CA的性能,并将其与窄带系统进行比较,分别讨论了不同分组大小和分组到达时间的影响.仿真结果显示,在现有的CSMA/CA协议框架下,UWB系统并不能获得很好的性能,同时可以看出,大的信道业务量更适合UWB环境.     

基于模糊马尔可夫链预测的CR频谱接入算法

基于认知无线电（CR）的动态频谱接入技术,近年成为研究热点,但大部分算法都是根据当前授权用户的频谱活动情况来指导认知用户的频谱接入。本文研究了一种基于模糊马尔可夫链预测模型的动态频谱接入算法,该算法结合授权频段空闲时长的统计规律和模糊理论对信道状态进行预测,认知用户结合自身要求和信道状态的预测结果选择接入。仿真结果验证...     

一种ZigBee网络中基于优先级的CSMA/CA优化算法

本文针对ZigBee网络中的MAC层核心算法CSMA/CA不能区分业务优先级和在高网络负荷中性能较差的问题,提出了根据网络负荷设置竞争窗口的方法来确定网络中不同业务的优先级;同时,根据网络负荷来自适应调整算法中的退避指数,进一步优化网络性能.对网络模型进行了数学建模和分析,并且利用NS2软件建立仿真场景进行了网络仿真,仿真结果表明改进后的算法以较小的时延代价提高了网络吞吐量,并降低了丢包率,从而使网络整体性能得到优化.     

一种短距离无线传输的CSMA/CA协议实现方法

在无线通信过程中,首先要面对的是在一个通信域内,可能存在几十乃至几百个无线终端同时工作。在这样繁忙的无线网络中,无线数据发送频繁发生碰撞不可避免。当数据发送发生碰撞,意味着有数据帧丢失。为了尽可能地避免由于数据发送碰撞而导致的数据帧丢失,必须引入一种可以避免发送碰撞的机制。以射频芯片MC13213为例,详细说明了CSMA/CA协议的实现过程和主要的代码实现。     

基于CSMA/CA协议的隐藏终端问题的改进

在无线局域网中,当节点采用竞争方式访问信道时,隐藏终端和其他节点可能同时利用信道发送数据,引起数据碰撞。在CSMA/CA协议中,增加数据收发的控制分组,正确表示数据收发开始和停止的时间,代替网络分配矢量(NAV),使得隐藏终端和其他节点按照先后顺序发送数据,实现可靠的数据传输。在CC2530芯片设计的方法中,实验结果表明降低了隐藏终端干扰造成的误码率;在NS-2仿真器评估的方法中,仿真结果表明控制分组对于网络其他性能影响小。通过两种方法验证了改进MAC协议的有效性。     

一种应用于桥载设备监控网络CSMA/CA机制算法

在机场桥载设备在线监测管理网络的现场应用测试中,针对网络突发事件中高优先级节点传输延时长,节点能耗利用率低的问题,采用基于优先级调度策略思想的网络节点能量优化机制,对网络MAC层协议中的CSMA/CA算法参数做出调整,达到数据快速传输的目的,利用NS2软件进行网络仿真,结果表明该方法提高了高优先级节点的信道访问率,均衡了网络能耗并延长了网络生命周期.     

基于优先级的IEEE 802.15.4 CSMA/CA建模与分析

针对基于IEEE 802.15.4协议CSMA/CA机制的实时监测系统,为了分析CSMA/CA参数设置对网络性能的影响.建立了一个引入优先级信号处理的马尔可夫链数学模型.分析和比较了分别设置优先级信号和普通信号的协议参数.对优先级信号实时性和整体网络性能的影响.结果表明,综合考虑网络规模和网络中信号产生情况,合理地分别设置两种信号的CSMA/CA协议参数,可以提高优先级信号的实时性,而对普通信号的影响较小.     

An Improved Markov Model for IEEE 802.15.4 Slotted CSMA/CA Mechanism

IEEE 802.15.4 protocol is proposed to meet the low latency and energy consumption needs in low-rate wireless applications,however,few analytical models are tractable enough for comprehensive evaluation of the protocol.To evaluate the IEEE 802.15.4 slotted CSMA/CA channel access mechanism in this paper,we propose a practical and accurate discrete Markov chain model,which can dynamically represent different network loads.By computing the steady-state distribution probability of the Markov chain,we obtain a...     

CSMA/CA在CSMA/TDMA混合网络中的性能分析

CSMA/CA机制与TDMA在同频段共存时会存在相互干扰,为评估混合网络中CSMA/CA的性能表现,将TDMA视为周期性的干扰提出改进的二维Markov分析模型,能够计算不同条件下的CSMA/CA饱和吞吐量,并通过仿真实验证明了模型的有效性。同时讨论了TDMA时隙分配方式对系统性能产生的影响,仿真结果表明时隙均匀分配方式能保证较低的时延和时延抖动,而连续分配方式能使CSMA/CA获得较高的吞吐量。提出将基于最低信道需求时间的阈值计算方法与吞吐量分析模型相结合,用于在不同应用场景下进行时隙分配方式的选择。     

非饱和状态下时隙CSMA/CA机制改进与性能分析

针对无线传感器网络中有重要信息的高优先级数据包需要尽快传输,且IEEE 802.15.4协议本身不支持任何优先级机制的情况,结合优先级调度策略和差分服务机制,对具有优先级级的时隙CSMA/CA机制进行全面数学建模,包括节点马尔科夫模型和信道马尔科夫模型,据此提出了一种非饱和状态下具有优先级的IEEE 802.15.4时隙CSMA/CA机制性能的分析方法。通过比较分析,改进的机制对提高网络中高优先级数据包的传输性能具有积极作用。