优化802.11 DCF分组传输时间的自适应RTS门限调整算法

通过分析IEEE802.11DCF的分组发送过程,分别获得了RTS和基本方式下分组传输的时间开销,通过对当前信道分组发送的成功概率Ps的预测,给出了最优RTS门限的计算公式和具体的自适应RTS门限调整算法,使终端能自动调整其RTS门限以达到或接近最优值。仿真表明自适应RTS门限调整算法有效减小了MAC分组传送的时间开销,提高了信道的传输效率。     

无线局域网中一种自适应RTS门限调整算法

媒体访问控制是无线局域网的重要部分,决定了具有受限通信带宽的无线信道的共享效率.IEEE 802.11系列标准基于现有以太网技术,具有良好的操作性和兼容性,已发展成为WLAN的主要标准.IEEE 802.11 DCF中有两种接入方式:基本方式和RTS/CTS方式.RTS/CTS方式是IEEE 802.11无线网络的可选握手过程,用于减小碰撞的可能性.决定使用RTS/CTS握手方式的RTS门限值是研究的重要参数,不同的取值对数据传送会产生不同的性能特点.文章通过分析IEEE 802.11 DCF分组发送成功和碰撞的持续时间,获得了RTS和基本方式下分组传输时间开销与分组长度的关系.给出了以最小化分组传输时间代价为优化目标的最优RTS门限的计算公式.通过对当前信道分组发送的冲突概率的预测实现了最优RTS门限的计算;给出了一个具体的RTS门限自适应调整算法,使终端能自动调整其RTS门限以达到或接近最优值.仿真表明RTS门限自适应调整算法明显减小了分组传送时收发器发送单位比特数据的时间开销.     

一种具有自适应传输门限的变速率MAC协议研究

IEEE802.11a是已得到广泛应用的无线局域网标准,可支持多种传输模式。然而,标准中并未给出如何在多种传输模式之间自适应切换的方法。基于IEEE802.11a,提出了一种Ad Hoc网络应用中具有自适应传输门限的变速率MAC,即AV-MAC(Variable rate Media Access Control protocol with Adaptive transmission-threshold)。该算法通过计算发送端所发送的RTS控制帧的接收信噪比,感知信道状态,并依据计算所得的自适应传输门限来判断是否可以发送其后的数据分组。如可以发送该数据分组,发送端将进一步根据接收信噪比选择最佳传输模式,从而优化网络的通过率。利用仿真工具OMNET++4.0对算法进行性能仿真分析,结果表明所提出的AV-MAC可显著提升网络的通过率。     

基于多用户MIMO-OFDM系统的动态有限反馈与量化算法

多用户MIMO-OFDM系统中的信道质量信息(CQI)反馈与量化算法是实现自适应资源分配的关键技术.本文利用概率论与随机过程的知识推导了反馈信息与用户服务质量(QoS)如误码率、传输速率和中断概率要求之间的数学关系,并以系统误码率要求为约束条件,给出使系统整体传输速率最大化的量化门限.仿真结果表明,本文提出的动态有限反馈与量化算法根据系统用户数及QoS要求动态调整反馈信息与量化门限,既可有效降低系统的反馈开销,还能显著提高系统的频谱效率,并且实时运算复杂度低,是一种实际可行的方案.     

一种基于动态约束发送门限退避算法

为了改进IEEE 802.11 DCF协议的二进制退避算法,提出一种基于动态约束发送门限退避算法。算法根据网络中站点对信道资源的争用程度设置动态门限,适当地约束部分站点数据的发送。一方面,算法没有对二进制退避算法的竞争窗口调整机制进行修改,保留了其简单、容易实现的优点;另一方面,有效地解决了传统二进制退避算法在完成退避过程后,没有考察网络状况而直接进行数据传输,容易产生冲突的缺点。仿真结果表明,该算法能够提高饱和吞吐量和降低分组平均接入时延。     

基于干扰估计的WSN链路自适应控制方法

针对现有的无线传感器网络传输功率控制算法未充分考虑实际信道干扰的问题,给出了基于干扰估计的最优传输功率计算方法;考虑到通信信道及活跃节点数目的时变性,提出了自适应速率调整算法;最后通过试验验证了所提方法的可行性。     

基于Q-学习算法的矿井自适应OFDM调制研究

针对传统基于固定信噪比门限的自适应OFDM(正交频分复用)调制技术应用于复杂矿井信道时,由于反馈信道状态与实际信道状态不能完全匹配,导致误码率高和吞吐量低的问题,提出了一种基于Q-学习算法的自适应OFDM调制方法,并将其应用于矿井自适应OFDM调制系统。该系统由发送端、矿井无线信道和接收端组成,发送端为矿井下装有传感器的小车,可以在狭长的巷道内自由移动。发送端利用Q-学习算法在与矿井无线信道的动态交互中不断更新状态-动作值函数,并根据更新的状态-动作值函数,采用贪婪策略来选择调制方式,逼近最优自适应调制策略,以达到降低系统误码率、提高通信吞吐量的目的。与基于SARSA算法、固定信噪比门限的2种矿井自适应OFDM调制系统性能进行仿真对比,结果表明:矿井小车在匀速和移动速度变化状态下,基于Q-学习算法的自适应OFDM调制系统平均误码率分别为1.1×10~(-3),2.1×10~(-3),总吞吐量分别为3 115bit,2 719bit,均优于基于SARSA算法和固定信噪比门限的自适应OFDM调制系统,且系统中Q-学习算法收敛速度优于SARSA算法。     

基于无线网络编码的速率自适应协作MAC协议

传统无线网络编码协议在单播传输模式中较少考虑速率自适应对网络性能的改善作用,而利用RTS/CTS握手信号进行信道估计的速率自适应机制则存在开销大、网络吞吐性能差等缺陷。为此,提出一种基于网络编码的速率自适应协作介质访问控制协议RACNC。该协议使用网络编码模型和基于ACK帧的速率自适应机制,当源节点传输的原始数据帧未被成功接收时,选取中继节点对原始数据帧进行编码处理,然后转发编码数据帧,在保证数据帧可靠传输的同时减少其在网络上的传输次数。同时利用改进的ACK帧进行速率反馈,避免在估计信道质量时发送多余的RTS/CTS控制帧。仿真结果表明,与基于网络编码的NCAC-WTC协议相比,RACNC协议可有效减小平均端到端时延,提高网络吞吐量。     

无线网络中自适应调制编码联合ARQ的性能分析

自适应调制编码(AMC)利用无线信道衰落的特点,灵活调整发射速率,能有效提高带宽资源的利用率.自动要求重传(ARQ)利用错误重传来提高传输的可靠性.对自适应调制编码联合自动要求重传这一典型跨层设计问题进行了性能分析,分析了队头分组的发送过程,数学推导了队头分组的传输时间及其概率分布和平均传输时间.最后,研究了平均信噪比和多普勒频率对传输时间的影响.     

加权轮询算法在TCP非对称网络中的应用及其性能分析

ＴＣＰ是利用接收端返回的确认信息调整发送端数据发送的传输层协议。在非对称信道存在的网络中,当传输确认信息的信道带宽远小于传输数据的信道带宽,确认信息的传输速率小于数据包的传输速率时,ＴＣＰ数据包的传输受到确认信息返回速率的限制。如何在数据包和确认包共享同一个上行信道的情况下,能够既保证上行信道上数据包传输带宽,又不使下行信道上的数据包传输受到抑制是笔者所关心的问题。文章在上行信道采用了一种加权轮询分组调度算法对其数据包和确认包的发送进行控制来解决这一问题,并通过理论分析对该分组调度算法的性能进行分析,最后用仿真验证了对该算法的分析。     

基于模糊逻辑的多速率WLAN自适应MAC协议

针对DCF应用在多速率无线局域网中存在吞吐量异常和严重不公平性问题,提出了一个基于信道状态和节点速率的模糊自适应退避算法——RCFAB算法。仿真结果表明,RCFAB能够适应多速率WLAN,并有效地改善系统的吞吐量和接入公平性。     

一种基于邻接节点信息的合作式Ad Hoc网络协议

在802.11协议中,DCF（Distributed Coordination Function）机制是节点共享无线信道进行数据传输的基本接入方式,为了解决无线网络中隐藏节点问题,使用RTS/CTS机制减少冲突,然而当网络节点数增加时,节点传输的冲突次数亦增加,从而使网络性能明显下降。因此,需要设计新的MAC协议,以适应当前Ad Hoc网络应用的快速发展。在IEEE 802.11的分布式协调功能访问机制（DCF）基础上,本文设计新的节点合作式的网络协议（C-MAC）。C-MAC节点通过控制帧获得本节点2跳内的邻接节点信息,并且根据邻接节点的信息设计调度算法,使节点以轮询的合作方式传输数据,有效地避免冲突。仿真实验表明,在改变节点速率、帧长度、网络节点数等参数情况下,分别以吞吐量、单帧传输时间和公平性为指标,对DCF和C MAC协议进行性能比较。在节点传输速率为11Mbps时,C MAC协议吞吐量比标准DCF最多可增加50%。     

Ad Hoc网络中基于DCF的MAC协议能量效率分析

素的前提下,提出了一种对分布式协调功能DCF的基本访问控制、RTS/CTS访问控制机制以及混合访问控制机制的能量效率进行分析的有效方法,并研究了网络中终端数量、平均数据包长度、最大后退次数以及初始竞争窗口大小对能量效率的影响。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

无线Ad Hoc环境下基于跨层设计和多包接收的媒体接入控制算法

利用多包接收的方法和跨层设计的思想,提出一种基于IEEE802．11接入控制策略中的RTS／CTS机制,来实现无线Ad Hoc网络媒体接入的算法,并对新算法进行了理论分析和仿真。分析结果表明与传统的RTS／CTS机制相比,该算法有效地提高了无线Ad Hoc网络的吞吐量。     

On avoiding RTS collisions for IEEE 802.11-based wireless ad hoc networks

The paper proposes an RCA (RTS collision avoidance) MAC protocol to reduce RTS collisions for IEEE 802.11-based mobile ad hoc networks (MANETs). RTS/CTS exchanging is used for the resolution of the hidden terminal problem. However, the paper shows that, even the backoff counters of two stations are different, RTS frames are also collided to each other due to the hidden terminal problem. The situation would be getting worse in high traffic load or in a dense network. RTS collisions not only result in the following CTS or ACK collisions, but also induce false blocking problem, even dead locks of transmissions. To address the above problems, an RCA MAC protocol is proposed to reduce RTS collisions. The RCA protocol utilizes a narrow band, called the tone channel, to announce the RTS transmission in advance in order to preclude the RTS transmissions of two-hop neighbors. To reduce the channel and hardware overhead, an improvement to the RCA protocol is also devised, which only uses a single channel and one transceiver to reduce RTS collisions. The RCA protocol provides a type of fast collision detection and decreases the probability of RTS collisions, which is benefit for RTS/CTS exchange scheme. Meanwhile, the RCA protocol can reduce the retransmission cost and have lower control overhead than that of IEEE 802.11 DCF. In addition, simulation results verify the advantages of the RCA protocol in comparison with IEEE 802.11 DCF.     

一种自适应无线局域网协议

研究了无线局域网IEEE802.11协议的DCF(distributed coordination function)接入方式,在建模基础上进行算法改进,提出了一种新的节点自适应链路碰撞的退避算法NSAD(new self-adaptive DCF algorithm).大量的仿真实验表明,所提出的算法在吞吐量、公平性、丢包等方面较原DCF协议都有显著提高.     

基于IEEE802.11的无线Ad Hoc网络的接入性能研究及算法改进

在研究IEEE802.11标准的基础上,查阅了Ad Hoc网络信道接入的相关资料,分析了IEEE 802.11信道接入协议的优缺点,提出了对IEEE 802.11DCF工作模式的改进建议,以提高整个系统的性能.本文所作的主要工作包括以下几个方面:1.对IEEE802.11所采用的BEB退避机制,在分析了其缺点的基础上,参照了相关的改进算法,如MILD、LMILD、EIED等,提出了基于信道状况,根据信道忙闲程度的不同来设定相应的竟争窗口的退避机制,缓解了信道接入时发生的不公平性,提高了系统吞吐量.2.对DCF的工作机制进行了改动,在延迟阶段对信道进行探测,以避免出现错误的阻塞,同时,根据节点收发RTS/CTS的情况,探测信道的状况,来确定是否可以并行传送数据,以提高吞吐量.3.对原有的IEEE8 02.11中RTS/CTS和DATA报文的重传门限进行了改进,引入了一种自适应机制来进行门限值得设定,以减少报文被丢弃的可能性,从而达到减少触发TCP拥塞控制机制可能性的目的,从而提高系统的吞吐量.4.使用网络仿真器NS2对相关的改进进行了模拟仿真,仿真结果表明,与原有的接入方案相比,改进后的方案在网络性能方面有所提高.本文针对IEEE802.11的缺陷,提出了一些改进,为Ad Hoc网络的研究,提供了一些参考,具有一定的参考价值和借鉴意义.     

一种基于IEEE802.11的无线自组网MAC协议

基于IEEE802.11DCF提出了一种应用于无线自组网的媒质接入控制协议，该协议包括网络适应性退避算法和拥塞反馈两个关键机制。协议的主要思想是根据节点周围实际竞争状况和网络拥塞情况进行包调度。仿真结果表明，提出的机制有效地降低了平均端到端时延和数据丢包率,提高了信道接入公平性。     

一种基于改进RTS/CTS的MANET高效报文转发策略

MANET网络由可自主移动的无线节点组成。节点的自主移动导致了链路路由的改变,因此需要有一个机制维护和发现路由信息。目前人们已经针对MANET网络提出了几种路由协议,但这些路由协议都是基于IP的且路由维护的代价高,这严重影响了MANET网络的稳定性、可扩展性和用户有效带宽。本文提出了一种基于改进RTS/CTS的MANET高效报文转发策略。该策略对标准IEEE 802.11协议进行了修改,利用改进的RTS/CTS报文信息,进行报文转发,从而避免了使用MANET网络路由协议给网络性能带来的影响。使用改进的NS-2模拟了基于改进RTS/CTS的MANET高效报文转发策略。模拟结果表明:该策略可以有效地降低路由维护的开销并降低报文传输的延迟。