基于单跳通信的802.15.4 WSNs数据传输可靠性优化

针对802.15.4 WSNs数据传输可靠性优化问题,提出了一种基于单跳通信的信道竞争算法模型。基于模型的数学推导,研究了MAC层数据包传输可靠性的影响因素,然后建立了可靠性性能指标的数学分析式。最后研究了协议参数minBE、NB和N对可靠性的影响,并分析了参数配置对信道接入失败和重传次数的影响。研究表明,相对于无休眠态的信道竞争算法,在网络规模较大时可靠性提高了94.5%。提出的算法模型能够有效改善数据传送的可靠性性能。     

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。     

无线多跳网络结合功率控制的物理载波侦听分析模型

载波侦听阈值的选取对无线多跳网络MAC层的协议性能有着重要影响.已有研究中忽略了确认报文、累积干扰在不同的载波侦听阈值下对系统性能的影响,并在分析中夸大了隐藏节点所导致的信道冲突.针对上述问题,提出了一种结合功率控制的物理载波侦听分析模型.该模型以网络整体性能为优化目标,对全网的累积干扰与空间复用度进行分析,给出节点的平均信道容量.此外,对信道状态建立马尔可夫链模型,提出了4类载波侦听范围内发生的信道冲突以及两类全网累积干扰所引发的信道冲突.分析上述各类冲突对信道利用率的影响,并结合节点的平均信道容量给出优化的载波侦听阈值以及传输功率.与已有研究相比,模型中明确分析确认报文、累积干扰以及隐藏节点对信道冲突的影响.分析结果表明,如果不考虑上诉因素将无法获得最优的载波侦听范围,并且会导致网络性能的下降.     

S-MAC与IEEE802.15.4的MAC层信道利用效率研究

提出一种计算MAC层信道利用效率的方法,从成帧效率、信道共享效率和冲突避免三个方面建立模型,对无线传感网络MAC层应用协议S-MAC和IEEE802.15.4进行计算分析,并将此两种协议的信道利用效率与IEEE802.11的信道利用效率进行对比,结合软件仿真说明S-MAC与IEEE802.15.4两种协议的适用范围.     

基于802.11的多信道MAC协议性能分析

为了改善无线网络中信道带宽的利用率,提高网络的吞吐量性能,已有研究提出了采用多信道MAC协议的方法,将单个信道分割成控制子信道和数据子信道进行联合使用.针对基于802.11DCF的该类型MAC协议,采用离散Markov链对DCF的退避机制进行建模分析,研究了多信道下两种MAC机制的饱和吞吐量性能与信道带宽分配比例的关系,分析了网络节点数、数据分组大小和DCF竞争窗口等对优化多信道带宽分配的影响,并将多信道MAC机制下的网络性能与单信道MAC机制进行了对比.分析和仿真结果表明,采用优化的信道带宽分配,多信道的MAC机制可以一定程度上提高网络的吞吐量性能.但是,当允许控制帧以最大信道速率传输时,多信道MAC机制吞吐量性能并不比单信道MAC机制好.     

无线IEEE 802.11网络多信道MAC性能建模与分析

IEEE 802.11动态频谱接入网络是当前协议和模型在无线网络研究中一直受到广泛的关注.虽然它的物理层支持多信道,但其MAC层对多信道的支持仍面临挑战.目前的多信道MAC研究大多基于仿真实验,缺乏性能分析模型.本文设计了一种简单通用的信道切换机制,将IEEE802.11MAC扩展成为一种多信道MAC.本文提出了三维马尔可夫链分析模型描述多信道MAC性能,刻画单信道内重传次数和多信道间切换对性能的影响,支持基本和RTS/CTS两种接入方式.仿真结果表明,该多信道MAC模型能够很好地预测系统的饱和吞吐量,系统性能随着重传次数的增加能得到提高,而切换信道数量的增加并不能总是带来性能的提高.     

Investigation of malware propagation model over wireless sensor network based on nodes' diversity

针对目前无线传感网络中恶意软件模型化工作的不足,在二维元胞自动机基础上提出了节点差异性的恶意软件传播模型.该模型引入了MAC无线信道争用机制和邻域通信距离因素,描述了节点差异度对恶意软件在无线传感网传播扩散的影响.分析仿真实验表明,大规模无线传感网络的节点差异度、无线信道争用机制都对传播行为产生了重要影响,降低了恶意软件的传播速度.与传统传播模型相比,该模型更能够准确描述恶意软件在无线传感网络环境下的传播行为,为无线传感网络安全防御研究提供基础.     

基于节点差异性的无线传感网恶意软件传播模型研究*

针对目前无线传感网络中恶意软件模型化工作的不足,在二维元胞自动机基础上提出了节点差异性的恶意软件传播模型。该模型引入了MAC无线信道争用机制和邻域通信距离因素,描述了节点差异度对恶意软件在无线传感网传播扩散的影响。分析仿真实验表明,大规模无线传感网络的节点差异度、无线信道争用机制都对传播行为产生了重要影响,降低了恶意软件的传播速度。与传统传播模型相比,该模型更能够准确描述恶意软件在无线传感网络环境下的传播行为,为无线传感网络安全防御研究提供基础。     

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。     

基于进化博弈论的水声传感器网络介质访问控制协议

为降低水声传感器网络低带宽、高延迟的特性对介质访问控制(MAC)层性能的影响,提出一种基于进化博弈论的MAC协议。该协议中,每个传感器节点可以采用空间复用和时间复用两种策略,并利用复制动力学方程得到进化稳定策略,达到进化稳定均衡,提高信道利用率和数据传输效率,进而实现MAC协议的性能优化。仿真实验结果表明,与传统的水声传感器网络MAC协议相比,基于进化博弈论的MAC协议可以提高网络吞吐量以及数据包发送成功率。