IEEE802.11ax基于时延敏感的上行链路自适应帧聚合传输方案

帧聚合传输技术因其高效的传输效率被广泛使用.针对密集部署环境,下一代无线局域网标准IEEE 802.11ax基于帧聚合传输技术提出多流量标识符技术,允许多种不同流量类型的数据聚合传输,提升了密集环境下帧聚合传输性能.然而,上行链路多用户随机接入机制无法保障诸如视频、语音等高吞吐率低时延的传输业务需求.因此,本文利用帧聚合多流量标识符技术,对密集部署站点流量随机到达过程建模分析,推导出帧聚合时延表达式,并提出自适应时延敏感帧聚合传输方案.该方案根据站点缓存数据包的时延约束,使用二分搜索算法动态地调整帧聚合数目来最大化网络整体吞吐率.仿真结果表明,所提方案能够有效地降低站点时延和丢包率,提升网络吞吐率.     

基于PCF的无线局域网接入时延可控系统研究

目前无线局域网(WLAN)中使用最广的是IEEE 802.11协议,该协议定义了两种信道访问机制:分布式协调功能(DCF)和点协调功能(PCF).其中,DCF采用基于竞争的信道访问机制,因此,多个连有传感器的站点采集数据在信道中传输就会出现碰撞和时延不可控的问题;而PCF采用轮询的方式来提供一种非竞争的访问机制,很好地解决时延不可控制的问题.针对这种情况,提出采用集中控制协议完成PCF访问机制,协议中定义超帧结构并将超帧划分为多个时隙,以此实现无竞争的信道访问机制.实验结果表明:整个网络中传感器采集数据最大接入时延控制在90 ms以内.     

基于特性筛选的网络视频纳什优化机制研究

为解决异构网络环境下网络视频传输中难以实现均衡传输,以及视频质量难以满足用户主观需求等难题,提出了基于特性筛选及异构网络带宽选择的网络视频数据纳什均衡优化机制。首先通过对当前用户视频数据进行基于参数的特性筛选,并通过定义裁决评价矩阵来计算参数权值矢量,从而对网络状况进行动态评估,以便选择适合网络进行传输;然后采用纳什均衡优化机制,构建效益函数并采取迭代算法获取纳什均衡解,从而得到最佳带宽。仿真实验表明,与BRA-PMEM(bandwidth resource allocation mechanism in pure market economy model)机制相比,新机制在用户视频特性及网络处于异构状态时,更能有效降低用户视频体验误差程度,改善用户PSNR(peak signal to noise ratio),提高网络的利用效率。     

基于TD-SCDMA的视频码率动态调整策略

通过对基于TD-SCDMA无线视频监控系统的研究,提出了一种无线传输环境下的视频码率动态调整策略。针对TD-SCDMA信道低带宽、高时延、高误码率的特征,该策略可以根据实时网络环境动态调整码率,以便视频数据能够适应其传输。经过TD-SCDMA无线视频系统的实际应用,证明本策略能够有效解决由于TD-SCDMA信道特征给视频传输带来的不利影响。     

基于蚁群优化的多媒体传感器网络实时视频流分发策略

视频流传输是无线多媒体传感器网络的研究热点.本文提出一种基于蚁群优化的实时视频流分发策略AVSD(ACO based video streaming dissemination),分路由建立,节点内部视频数据分发两个阶段.在现有视频编码技术基础上,利用蚁群优化寻找具有不同QoS保障的路径,进行区分优先级的数据分发.仿真结果表明,AVSD策略可有效降低端到端时延,合理利用全网资源,提高网络性能并能够为无线多媒体传感器网络提供较好的视频传输性能.     

IEEE 802.15.4 MAC协议能耗与时延均衡的GTS调度新算法设计

简述了IEEE 802.15.4 MAC协议中超帧结构和保护时隙(GTS)分配机制,分析了星状网络中信标使能模式下设备节点利用GTS方式通信时超帧结构中各参数对能耗与时延性能的影响.在此基础上设计了一种GTS调度新算法,该调度算法对时延期限小的节点优先进行GTS分配并在满足其时延要求情况下,根据业务量调节超帧结构中的超帧序号SO与信标序号BO,使设备节点能耗降到最低,从而实现星状网络中各节点的能耗与时延均衡,并用NS2仿真评估了调度新算法性能,其研究可为无线传感网络的实时应用系统提供参考价值.     

一种多信道混合方式的无线传感器网络MAC协议

为了提高无线传感器网络的吞吐量,降低时延,本文设计了一种多信道MAC协议——MCHMAC。它采用调度和竞争访问机制相结的混合方式来传输信息,通过动态调整节点的活跃与睡眠状态的时长来节省能量。MCHMAC使用信道状态估计算法对信道进行评估,利用信道调度表来为节点调度状态最优的信道。仿真实验结果证明,本协议提高了吞吐量,降低了网络时延。     

IEEE 802.11e EDCA多优先级混合时隙传输方法

针对无线局域网中各种多媒体数据业务对传输QoS的不同需求,在IEEE 802.11e EDCA机制的基础上提出了一种多优先级混合时隙传输方法。该方法规定一段时间为一个混合时隙,期间包含的时隙数小于等于业务的种类数,各业务按照传输QoS的需求组合分配到不同优先级的时隙中进行传输,从而调节不同传输QoS需求业务在数据链路层的碰撞概率。与传统的IEEE 802.11e EDCA机制相比,多优先级混合时隙传输方法降低了站点之间的碰撞概率,提高了需求业务的吞吐量、丢包率、媒质访问延迟等网络性能指标。对于站点变动较大的网络,其具有较强的抗扰动性。     

机载时间敏感网络流量调度算法性能研究

时间敏感网络是由IEEE802.1工作组开发的一套确定性实时通信的协议标准,定义了以太网传输的时间敏感机制,适用于机载安全关键系统网络通信;流量调度机制可以有效保证机载时间敏感网络实时可靠通信,时间感知整形器和帧抢占是典型的TSN流量调度算法,目前还没有针对机载业务的传输需求进行性能评估;通过分析TSN系统架构及调度算法的核心特性,基于机载网络拓扑,提出一个机载时间敏感网络的数据流传输时延模型,并进行了数学推导,使用离散仿真工具构建TSN网络仿真平台,对三种典型网络流量调度算法进行验证,得到了流量传输时延性能的上界值,分析了流特性参数对调度算法选择的影响;最后,对机载应用流量调度算法的选择进行了总结。     

基于优先级的混合自动请求重传方法

提出了一种基于优先级的混合自动请求重传(HARQ)方法,该方法基于多用户N通道等停异步模式HARQ。无线视频传输时每个数据块有不同的时延要求,为了减少时延在物理层对数据块传输顺序进行调整,通过重传数据块等待的时间来决定其优先级,对等待时间较长的数据块优先传输。通过对这种方法的理论分析和仿真实验,证明其在基于QoS保障无线视频传输信道条件较差情况下能有效地减少端到端的时延和丢包率。     

PABM-EDCF: parameter adaptive bi-directional mapping mechanism for video transmission over WSNs

To support and keep high quality of video transmission over wireless sensor networks, this paper proposes a parameter adaptive bi-directional cross-layer mapping algorithm on the basis of the operation mechanism of IEEE 802.11e Enhanced Distributed Coordination Function (EDCF) supporting video service differentiation, named PABM-EDCF. Instead of classifying video data to a specific access category in 802.11e network, our proposed adaptive cross-layer scheme makes use of the hierarchy characteristic of video stream, dynamically maps video data to the appropriate access categories according to both the significance of the different video frames and the network traffic load. The significance passes from the application layer to the media access layer through a cross-layer architecture. In order to prevent the network congestion and keep the high transmission quality, the proposed algorithm adopts bi-directional floating mapping algorithm and congestion awareness mechanism based on the queue length and frame types. The mapping parameters are updated according to the network condition in time. Our simulation results indicate: the proposed method (a) improves the video transmission quality; (b) optimizes the management and utilization of queue resources; and (c) yields superior performance (under different loads) over 802.11e, static mapping and adaptive mapping schemes.     

混合无线网络容量及延迟性能的研究

混合无线网络是在Ad hoc网络中添加基站的新型网络模型，其容量是评估网络性能的重要参数。本文研究了混合无线网络的容量问题。首先建立了谊网络的网络模型，在考虑延迟时间的基础上提出一种新的路由策略，一定程度地保证了数据传输的实时性。在此基础上运用图论中数学计算的方法推导了混合无线网络容量数学期望的分析表达式，这是本文的重要结论，对于未来混合无线网络的设计与分析都具有指导意义。     

一种改进的无线局域网对尽力而为服务的应用

从改善WLAN的尽力而为服务为出发点,简单介绍了DCF﹑EDCF和PCF,并分析了它们对尽力而为服务的机制和弊端。在此基础上,讨论了竞争窗口对系统总吞吐量和尽力而为服务的影响,从提高公平性﹑加大吞吐量的角度,提出了运用动态优先权来降低尽力而为业务的接入时延,并仿真得出结论。     

基于免疫神经网络的陀螺仪漂移预测

BP神经网络可用于预测陀螺飘移误差，但容易陷入局部极值，训练速度很慢。针对上述缺点，该文提出了一种基于免疫算法的神经网络，以样本输出为抗原、神经网络权值矩阵为抗体，通过克隆、变异、抑制等步骤找到最优抗体，将最优抗体用于陀螺仪漂移预测。仿真试验显示，免疫训练算法能有效优化网络权值，基于该模型的漂移预测精度较高。     

一种新的基于HCCA的流量调度算法

IEEE802.11e中MAC协议传送方式采用了混合协调功能(HCF),其中混合式协调控制信道访问(HCCA)是基于集中轮询方式接入业务,它提供了参数化的QoS接入,着重讨论变比特率数据流的接入控制,提出了一种新的根据网络的实际流量、动态调整服务间隔和传输机会,来灵活地分配网络资源的算法.仿真结果表明,该算法能有效提高网络的吞吐量和降低丢包率,大大提高系统性能.     

无线局域网中一种改进的频域信道竞争机制

针对现有无线局域网信道接入机制开销较大、高密部署场景下站点碰撞频繁的问题,提出一种基于频域竞争的改进机制混合频域竞争(HFCC)。首先,将用于频域竞争的正交频分复用(OFDM)符号中的子载波分类为竞争子载波和信息子载波;其次,每次信道接入均采用两轮信道竞争,必要时开启成功竞争信道确认;最后,利用单个OFDM符号反馈数据正确接收信息。理论分析表明,当网络中竞争站点(STA)较多(35个左右)时,与分布式协调功能(DCF)相比,HFCC站点碰撞概率下降幅度和系统吞吐量提升幅度分别为99.1%和73.2%;与现有频域竞争机制Back2F和REPICK相比,系统吞吐量分别提高了35.7%和75.2%。分析结果表明,HFCC可在降低开销的同时提高系统的强健性,适用于高密部署场景。     

改进的无线Mesh网路由判据算法及其路由协议

为了改善802.11s无线Mesh网传输过程中因重传次数过大而造成的丢包问题,根据实际无线传输中的网络重传次数特性,提出一种基于最大重传次数的空中传播时间改进路由判据算法.同时为了缓解因单根节点造成的网络拥塞,提高实际场景中边缘节点的传输性能,并保证网络中所有节点使用无线信道资源的公平性,基于树的寻径机制从拓扑结构的角度,提出一种改进的多根节点的混合无线Mesh网路由协议(M-HWMP).理论及仿真结果表明,改进的路由判据算法及路由协议优化了无线Mesh网传输不同数据流时的吞吐量、时延特性,并在一定程度上避免了网络拥塞.     

An adaptive medium access control scheme for mobile ad hoc networks under self-similar traffic

An important function of wireless networks is to support mobile computing. Mobile Ad hoc NETworks (MANETs) consist of a collection of mobile stations communicating with each other without the use of any pre-existent infrastructure. The self-organization characteristic of MANETs makes them suitable for many real-world applications where network topology changes frequently. As a result, the development of efficient MAC (Medium Access Control) protocols in MANETs is extremely challenging. Self-similar traffic with scale-invariant burstiness can generate bursty network loads and thus seriously degrade the system performance. This paper presents an adaptive MAC scheme which dynamically adjusts the increasing function and resetting mechanism of contention window based on the status of network loads. The performance of this scheme is investigated in comparison with the legacy DCF (Distributed Coordination Function) under self-similar traffic and different mobility models. The performance results reveal that the proposed scheme is able to achieve the higher throughput and energy efficiency as well as lower end-to-end delay and packet drop probability than the legacy DCF.     

Adaptive hybrid error correction model for video streaming over wireless networks

The Hybrid ARQ (HARQ) mechanism is the well-known error packet recovery solution composed of the Automation Repeat reQuest (ARQ) mechanism and the Forward Error Correction (FEC) mechanism. However, the HARQ mechanism neither retransmits the packet to the receiver in time when the packet cannot be recovered by the FEC scheme nor dynamically adjusts the number of FEC redundant packets according to network conditions. In this paper, the Adaptive Hybrid Error Correction Model (AHECM) is proposed to improve the HARQ mechanism. The AHECM can limit the packet retransmission delay to the most tolerable end-to-end delay. Besides, the AHECM can find the appropriate FEC parameter to avoid network congestion and reduce the number of FEC redundant packets by predicting the effective packet loss rate. Meanwhile, when the end-to-end delay requirement can be met, the AHECM will only retransmit the necessary number of redundant FEC packets to receiver in comparison with legacy HARQ mechanisms. Furthermore, the AHECM can use an Unequal Error Protection to protect important multimedia frames against channel errors of wireless networks. Besides, the AHECM uses the Markov model to estimate the burst bit error condition over wireless networks. The AHECM is evaluated by several metrics such as the effective packet loss rate, the error recovery efficiency, the decodable frame rate, and the peak signal to noise ratio to verify the efficiency in delivering video streaming over wireless networks.