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.     

面向移动自组网的分布式认知MAC协议改进设计

针对移动自组网MAC协议未考虑节点移动性、缺乏功率控制机制、算法开销较大等问题,改进设计基于信道可维持时间的分布式认知MAC协议。新协议建立了节点存储信息结构,根据节点功率与移动速度的关系,构建信道可维持时间模型,并改进信道感知和数据传输算法,增加移动性和信道增益考虑,降低速度和功率对信道感知的影响,提高协议对移动性的适应能力。结果表明,对于中低速网络而言,该协议在不增加控制开销的基础上,丢包率、时延和频谱利用率等性能得到较大改善。     

支持发射功率控制的多信道自组网MAC协议

无线自组网的介质访问控制(MAC)协议是与物理层密切相关的,大多数MAC协议都要求物理层具备载波感知能力.但在一些以小型手持设备为终端的自组网应用系统中物理层无法提供载波感知.为此,在MACA和DCA-PC的基础上,提出了一种不需要载波感知的支持功率控制的自组网多信道MAC协议,通过调整发射功率实现节能,并在一定程度上支持实时传输.     

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。     

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。     

基于预约的信道接入机制的功率控制

在移动自组网突发性业务中,功率控制能达到节省节点能量或是提高信道复用率的作用.为了为实时业务或混合业务提供功率控制,文章提出了两个解决方案.在预约信道接入方式下,方案一采用动态链路测量方法改进PCM协议,提出了适合实时业务或混合业务的功率控制T_PCM;方案二采用优先级方法改进PCMA协议,提出了适合实时业务或混合业务的功率控制T_PCMA.利用MAISIE仿真软件对T_PCM协议的节能效率、实时业务中断率,对T_PCMA协议的信道复用率进行仿真.仿真结果显示T_PCM达到了节能目的,_PCMA达到了提高信道复用率的目的.所以,_PCM协议和T_PCMA协议是适合实时业务或混合业务的功率控制方法.     

无线自组网中功率控制协议研究与实现

研究和分析了无线自组网中的功率控制的问题.从无线自组织网络中数据通信过程入手,分析了其MAC协议中功率控制的基本思想,并提出了'功率控制算法,同时根据该算法改进了CSMA/CA协议的接入机制.详细介绍了改进后的CSMA/CA功率控制原理,推导了改进后的协议中数据发送功率的计算公式,以及改进后的CSMA协议的工作流程.最后对功率控制协议进行性能分析,分析表明信道利用率改进后的CSMA/PC协议比传统的CSMA/CA协议的一般高10%左右,改进后的协议能够达到提高网络容量,降低网络功耗的目的.     

基于定向天线的飞行自组网定向路由协议综述

近年来,以无人机为节点的飞行自组网因其在各个领域的不同应用而受到广泛关注.为满足复杂任务的服务质量需求,飞行自组网的路由需要提供足够高的网络性能.相比于基于全向天线的全向路由,基于定向天线的定向路由能提升信道利用率,扩大通信范围,可以使飞行自组网获得更好的网络性能和服务质量.文中综述了基于定向天线的飞行自组网定向路由,分析了在飞行自组网中应用定向天线的优势和所带来的问题,而后对现有单路径定向路由和多路径定向路由从定向天线控制机制、路由算法、使用场景和优缺点等多个方面进行详细介绍,并从天线类型、控制机制、网络性能和关键参数等多方面对这些路由协议进行定性比较,最后讨论了基于定向天线的飞行自组网定向路由协议在实际应用中和未来发展中所面临的挑战.     

一种基于信噪比的自组网功率控制算法

能量是影响无线自组网性能的一个很大的瓶颈,作为事实上的无线自组网媒体接入协议,802.11并没有动态调整传输功率的能力,网络在实际应用中的节能效果不好.为了降低网络节点的能量消耗,在媒体接入层802.11协议基础上,,提出一种功率控制算法,以物理层信噪比为基础估计控制帧和数据帧的发送功率.通过OPNET网络仿真软件对算法进行了计算机仿真,仿真结果表明.相比802.11协议,算法有效降低了节点能量消耗,提高了能量利用率,延长了网络的生存时间,同时保持了网络的吞吐量性能,对自组网的理论研究和实际应用提供了一定的参考价值.     

一种基于认知无线电的自组网多信道MAC协议

针对节点具有多个可用信道的自组网的信道资源利用率问题,提出了一种基于认知无线电的MAC接入协议.协议根据网络中节点的邻居关系,通过认知推理对两跳邻居范围内的不同网络节点分配不同的驻留信道.驻留信道的选择考虑了避免信道干扰和冲突,每个节点只需要两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,同时只需很少的控制信息开销.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,能很好地适用于节点密集的应用场合.     

移动Ad Hoc网络功率感知路由协议研究综述

移动自组网是一组带有无线装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的自治系统。节能是自组网设计的最为重要的目标之一,是当前研究的热点。现与节能有关的研究主要集中在:状态控制、MAC层功率控制、功率感知路由协议和拓扑控制。综述现有比较重要的几种功率感知路由协议,并进行较为详细的分析与比较,最后对功率感知路由协议做了总结和展望。     

移动自组织网络MAC层能量有效性分析*

移动自组织网的网络寿命很大程度上依赖于节点电池的有效利用,设计能量有效的算法来延长网络寿命成为其核心的问题。分析了MAC层的能量消耗,模型包括了节点的发送、接收、空闲和睡眠等状态,分析了冲突引起的重传以及节点偷听导致的能量消耗。最后给出了移动自组织网减少能量消耗的策略。     

基于多模电台的SDMANET网络组网方法

软件定义网络（SDN）在有线网络和数据中心网络等多种网络场景中正在快速发展,然而在移动自组织网络（MANET）中SDN的使用仍然处于起步阶段。因MANET网络拓扑变化频繁、资源受限以及采用分布式组网方式等特点使得在其中应用SDN变得具有挑战性。为此,本文提出一种基于多模电台的软件定义移动自组织网络（SDMANET）组网方法。该方法使用支配集算法计算骨干节点,仅由骨干节点使用带外信道和SDN控制器通信,并在MAC层基于骨干节点进行TDMA时隙动态分配。实验结果表明,与OLSR协议和直接带外控制的SDN方法相比,本方法具有更低的网络控制开销和信道访问时延,在大规模MANET网络中性能较好。     

车载Ad Hoc网络MAC协议研究

在移动自组网中,MAC协议是保证移动终端能够公平有效地共享无线信道所不可缺少的手段.近年来,随着车载通信系统的不断发展和自组网技术日益成熟,如何将二者有机结合成车载自组网已引起业界的极大关注.由于VANET自身的特点,以及其支持的业务应用种类非常丰富,现有自组网的MAC协议并不能直接用于VANET中.在简要介绍Ad Hoc网络中MAC协议的基础上,对VANET的MAC协议研究进展进行了综述,并指出了该领域的发展趋势.     

移动自组网节能自适应分级功率调控技术研究

针对移动自组网的节能问题,提出基于接收信号强度的链路层分级功率控制方法,通过在通信双方的物理层和链路层添加针对接收数据包的处理功能,应对特定的信道状况和通信状况采用合适的发送功率进行通信,使数据包的接收功率处于合理的范围,并采用睡眠机制应对同步通信之间的干扰,确保实现良好的通信性能。通过NS-2环境下的仿真实验,分析了该功率控制方法在能量节省和网络性能提升上的有效性。     

移动自组网多速率MAC协议吞吐量分析及优化

针对移动自组网（MANET）多速率媒体接入控制（MAC）协议吞吐量和公平性偏低问题,推导不同发送速率节点吞吐量表达式,定量分析限制协议性能的关键在于低速率节点和高速率节点信道占用时间的不公平性。基于时间公平性最大化考量,在不影响低速率节点性能的前提下,提出低速率节点竞争窗口和分组长度最优化两种机制,最大化高速率节点吞吐量,使网络饱和吞吐量最优。实验结果表明,发送速率为1 Mb/s和11 Mb/s且Jain公平索引值最大时,低速竞争窗口仿真和理论最优值为320和340,分组长度为64 B和60 B,且低速节点吞吐量基本不变,但饱和吞吐量理论值比仿真时高0.2~0.5 Mb/s,公平性和吞吐量均得到改善。     

Handling asymmetry in power heterogeneous ad hoc networks

Traditional MAC and routing protocols, which are primarily designed for homogeneous networks wherein all nodes transmit with the same power, suffer performance degradations when employed in power heterogeneous networks. The observed degradations are due to link asymmetry, which arises as high power nodes that do not sense the transmissions of low power nodes can potentially initiate transmissions that interfere with the low power communications. Link layer asymmetry in power heterogeneous networks not only disrupts the functioning of the routing protocol in use, but also results in unfairness in medium access. In this paper, we develop a cross-layer framework to effectively address the link asymmetry problem at both the MAC and the routing layers. At the MAC layer, the framework intelligently propagates low power control messages to the higher power nodes, so as to preclude them from initiating transmissions while there are low power communications in progress within their sensing range. At the routing layer, the framework facilitates the efficient use of unidirectional links. We perform extensive simulations to study the performance of our proposed framework in various settings, and show that the overall throughput in power heterogeneous networks is enhanced by as much as 25% over traditional layered approaches. In addition, we show that our schemes are also beneficial in power homogeneous settings, as they reduce the extent of false link failures that arise when the IEEE 802.11 MAC protocol is used. In summary, our framework offers a simple yet effective and viable approach for medium access control and for supporting routing in power heterogeneous ad hoc networks.     

移动自组网自私行为闭环惩罚模型设计

针对移动自组网MAC层开环模型缺乏自私行为惩罚机制的不足,设计一种包括报文信息统计、统计信息共享和判决惩罚模块的闭环改进协议PDCF。报文信息统计定义转发率、丢弃度等指标衡量节点行为,修改仿真软件内置函数实现节点行为信息的统计。统计信息共享定义行为量化等级,改进DCF预留字段和CSMA/CA机制,实现节点行为信息的全网覆盖。判决惩罚模块对节点行为建立一维马尔科夫链惩罚模型,限制节点自私行为。仿真结果表明,与DCF相比,PDCF时延、丢包率和控制开销基本不变,但稳态时自私节点比例得到有效控制,且吞吐量增加2.7Mbps,网络性能得到改善。     

移动自组网基于跨层协作的负载均衡队列调度算法

传统的路由协议都是基于"最短路径"的考虑,节点在对数据包进行调度转发的时候,无条件的为路由控制消息赋予较高的优先转发权,这样就会导致网络中处于骨干位置的节点负载过重,从而进一步影响整个网络的性能.本文提出一种新的基于跨层协作的负载均衡队列调度算法(CLLBS),通过在MAC层与网络层监视节点网络负载,配合路由协议,根据节点的负载状况实时动态地对数据流的转发优先权进行调整,在整个网络进行负载均衡,缓解那些拥塞节点的负载压力.仿真结果表明本文算法较之传统的简单优先权算法有明显的性能提高,可以有效地提高网络的吞吐量,降低丢包率.