高性能水下传感器网络多信道MAC协议

为解决水下无线传感器网络中由于水声信号传播的时-空不确定性引起的空间公平性问题,并有效实现多信道通信,提出了一种基于单收发器的水下多信道MAC协议,即SFM-MAC。该协议利用水下定位信息进行时空信息转换,避免全网同步;通过RTS/CA/CL/CTS握手机制避免多信道隐蔽终端问题,并实现公平接入。采用马尔科夫链构建了控制信道的预约模型,理论分析并计算了考虑预约碰撞条件下的多信道MAC协议的理论吞吐量。仿真实验表明:SFM-MAC的网络公平性指数较传统RTS/CTS类协议提高15%;在2个业务场景下,网络有效吞吐量较单信道水下MAC协议SFAMA和多信道水下MAC协议UMMAC分别提高60%~70%及12%~15%,证明SFM-MAC可以有效提高网络公平性与网络吞吐量。     

基于预约的数据队列水下无线传感器网络MAC协议

为了有效地减少水声信道冲突提高网络吞吐量,提出基于预约的数据队列水下无线传感器网络MAC协议.该协议在数据传输前设置了信道预约周期与预约确认周期,利用RTS-CTS握手过程完成信道的预约、确认与数据传输的排序工作.当全部预约得到确认后,所有发送端按事先排好的顺序以接龙的方式传输数据队列,完成多对节点间的数据传输任务.这些方法降低了节点的平均预约时间,减少了节点发送数据的等待时间,有效提高了网络吞吐量.仿真实验结果表明,当网络负载较高时,该协议能够较大程度地减少控制包开销,提高网络吞吐量.     

一种新的移动Ad Hoc网络的单忙音码分多址协议

针对移动Ad Hoc网络(MANET),提出了一种新的多址接入协议——单忙音码分多址协议(SBT－CDMA)．协议综合使用了RTS/CTS短分组握手机制、忙音信号、功率控制和CDMA技术来提高网络性能．利用RTS/CTS分组进行码字分配和功率控制信息交换,利用忙音信号计算值与测量值之间的区别,来决定节点是否可以进行RTS分组的发送．该协议减少了分组碰撞,提高了网络的吞吐量,并降低系统功耗,同时有效解决了在MANET中采用CDMA组网方式时的远近效应问题．     

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。     

MIMO链路ad hoc网络中一种新的MAC协议

针对支持MIMO的并行RTS处理(PRP)MAC中分组的冲突导致网络通过量减小的问题,提出了基于五阶段预约的改进MAC协议(FPR-PRP MAC).该协议采用同步的时间结构,通过五阶段预约使网络节点获得传输时隙号.在信息时隙,根据预约的结果,一部分节点可以优先发送RTS分组,其他节点再通过竞争发送RTS分组.接收节点根据收到的全部RTS决定允许各发送节点使用的数据流数目,并将此允许值携带在CTS中回复给发送节点.FPR-PRP MAC将预约与竞争相结合的机制减少了网络中RTS冲突,同步的时间结构消除了控制分组和数据分组的冲突,因此可以有效地改善网络性能.仿真结果表明,在网络比较繁忙的情况下,与PRP MAC相比,FPR-PRP MAC可以大幅增加网络中流控方式发送的分组数,并提高网络的通过量.     

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.     

有效支持智能天线在MANET中应用的多址接入协议

在充分考虑智能天线与MANET特点的基础上提出了自适应定向CSMA/CA(AD-CSMA/CA)协议,该协议利用RTS/CTS短分组对话实现信道预约;在RTS与CTS分组中设置了训练序列,收发节点的智能天线基于训练序列进行自适应波束形成并传输数据分组与ACK;使用改进的"虚拟载波监测"机制进行冲突避免(CA)与分组发送过程的合理安排.用仿真方法对该协议的性能进行了评估,讨论了节点传输距离,数据与控制分组长度以及天线模式切换时间对网络性能的影响.仿真结果表明,AD-CSMA/CA协议与智能天线的结合能够有效实现信道的空分复用(SDMA)从而显著提高整个网络的信道利用率.     

THBP：支持可靠广播业务的无线多跳网络同步MAC协议

提出了一种单信道无线多跳网络同步MAC—three-handshake broadcast protocol(THBP)．采用基于收节点冲突发现机制的三握手过程,解决无线多跳网络中难以保证广播业务传输可靠性的问题．通过控制分组三次交互,可为节点调度可靠广播信道．广播信道调度过程中,信道冲突由收节点探测并报告．分析结果表明,该协议能够利用较小的开销,保证广播分组的可靠发送．     

天线选择在Ad Hoc网络中的应用

文章通过对Ad Hoc网络的分析,在MIMA-MAC协议基础上引入天线选择技术,提出改进型协议(MIMA/ASMAC).该协议规定:接收节点估计信道,选择发射节点天线,并通过CTS反馈.仿真证明:该协议能够显著提高多天线条件下AdHoc网络的信道容量和后处理SNR.     

基于LFM信号信道估计的水声MPSK信号盲Turbo均衡方法

为提高水声多进制相移键控(Multiple Phase Shift Keying,MPSK)信号盲解调过程中的信道失真补偿能力,提出一种利用水声线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号进行信道盲估计的水声MPSK信号的盲Turbo均衡方法.该方法利用水声通信的前导LFM信号进行信道...     

基于CDMA的水下传感器网络MAC协议设计

水下传感器网络( UWSN)中节点采用声波通信,水声信道的高误码率、长延迟、低带宽、多径效应、多普勒频散等技术,据此提出一种动态的、分布式的基于码分多址( CDMA)的水下传感器网络介质访问控制层( MAC)协议。该协议不但节能,还能够提高CDMA扩频码的重用率,并且能够适应网络拓扑的动态变化。同时,协议使用了功率控制机制,有效解决CDMA系统中普遍存在的“远-近”效应问题。仿真实验表明,与经典的静态编码分配协议和ALOHA相比,该协议在冲突率、交付率、端到端的延迟、能耗等方面具有更好的性能。     

基于DSPN的IEEE 802.11通信过程的建模与性能分析

目的针对基于四向握手的RTS/CTS方式的IEEE 802.11通信协议系统进行建模与性能分析.方法应用确定与随机Petri网DSPN,对单节点进行了确切的描述,进而构成复合模型,采用伤停补时的思想有效地描述退避行为.结果仿真实验获得了IEEE 802.11通信系统中负载与端到端信息时延和吞吐量之间的定量关系,即平均端到端信息时延随着信息到达间隔的增加而增加,端到端吞吐量随着信息到达间隔的增加而减少.结论所建模型能够有效地描述和分析IEEE 802.11通信机制,为协议的改进和实际工程应用提供指导.     

无线传感器网络中基于广播坐标的静态链簇路由算法

提出了一种基于广播坐标的无线传感器网络静态链簇路由算法SCTC。该算法在节点地理信息未知的情况下,利用双基站把网络划分为若干静态簇以降低网络动态成簇的能耗,采用簇内成链及簇间并行通信的方式减少簇内通信的能量损耗并降低传输时延,以轮换汇聚层的方法均衡节点能量消耗。仿真实验结果表明,该算法可以大幅度降低网络的能耗并延长网络的生存时间,降低了网络通信的时延。     

基于虚拟骨干网的MANETs地址分配方法

针对无线自组网 (MANET)的地址自动配置问题,在分析虚拟骨干网技术以及预分配（PA）算法的基础上,提出了基于虚拟骨干网的IPv6地址自动配置方法。在骨干节点范围内执行PA算法选择子网标识（ID）;叶子节点根据ID完成自身配置,整个配置过程开销小、时延小,地址结构分层,非常适合基于虚拟骨干网的MANET。最后采用NS-2仿真验证了算法的性能。     

通用可组合认证密钥交换协议

物理不可克隆函数是指对一个物理实体输入一个激励,利用其不可避免的内在物理构造的随机差异输出一个不可预测的响应．针对传感器节点的计算、存储和通信能力有限等问题,基于物理不可克隆函数提出物理不可克隆函数系统的概念,并在此基础上提出一个新的用于无线传感器网络的认证密钥交换协议,最后在通用可组合框架内给出新协议抵抗静态敌手的安全性证明．相比于传统基于公钥加密的认证密钥交换协议,新协议不使用任何可计算的假设,而是基于物理不可克隆函数系统的安全属性实现,因此在很大程度上减少了计算和通信开销．该协议涉及较少的交互次数,认证协议计算仅仅需要散列函数、对称加密和物理不可克隆函数系统．     

基于协作式MIMO的无线传感器网络MAC协议设计

基于传感器网络的S-MAC协议,提出一种协作式MIMO通信协议.这个协议能改善无线传感器网络的能量问题,协议中,传统的虚拟簇网络结构与协作式MIMO通信技术相结合,簇间节点选择合适的协作节点搭建等效的MISO系统.并基于能耗模型分析了此协议的能量消耗.结果表明,此协议可以降低节点的传输能量,延长网络寿命.     

无线Ad Hoc网络节能机制研究

针对当前Ad Hoc网络中节能机制多为单跳环境设计,提出了一种适用于多跳环境的节能MAC协议DCF-PS.该方案基于这样一个思路:在调制方式不变的情况下以更低的速率发送RTS分组和CTS分组,能扩大正确解调RTS分组和CTS分组的区域,合理的选择调制速率就能实现干扰区域中的所有节点正确解调RTS分组或CTS分组,从而根据RTS或CTS中的NAV睡眠一段时间,降低能耗.结果表明DCF-PS能够大大降低系统的能耗,同时基本消除隐藏终端的影响,提高网络吞吐量.     

基于Starfabric的集群系统通信协议设计与实现

节点机之间的互联和通信协议直接影响集群系统性能。Starfabric是一种新型总线,具有高带宽、低时延和可扩展性好等优点,可有效改善集群互联系统性能。为此,研究采用Starfabric技术,构造集群系统;为提高集群系统效率,利用Starfabric远程直接存储器访问技术,设计了高效的通信协议;为方便应用软件的移植,提供了通用的套接字接口,且在Linux环境中实现了通信协议的编程接口。实验表明,该编程接口的吞吐量明显优于TCP/IP协议。     

适合多源组播的改进型ODMRP

为解决按需组播路由协议（ODMRP）在多源组播应用时开销较大的问题,提出一种仅由转
发节点和后备节点参与的改进型路由维护机制. 该机制借鉴后备路径的概念,利用无线信道
的广播特性和ODMRP周期维护的特点,限制了路由维护时的分组泛洪范围. 仿真结果表明,
该机制尤其适合于群组中组播源个数较多以及接收成员个数与网络规模之比较小的情况,能
有效减少控制分组发送次数,显著提高多源组播发送的分组递交率(PDR).