无线Mesh网络同步架构研究

提出了基于混合GPS同步与信标同步的无线Mesh网络同步方案,能够简化系统设计,防止同步误差逐级累积.在Mesh骨干节点间采用GPS同步,设计并实现了不依赖于CPLD等硬件的GPS时隙同步算法,简化了系统硬件设计.提出了在失去GPS后骨干节点同步修正算法,在失去GPS信号后能在一定的时间内维持系统的同步,提高了系统的可靠性.在Mesh接入节点与骨干节点之间采用改进的信标同步方案,能够在较远的距离达到10us级的同步精度.最后通过实验数据验证同步方案的同步精度.     

基于802.11的混合链路调制速率自适应算法研究

为了解决当前许多基于IEEE 802.11标准的速率自适应协议所面临着的快速变化链路中的切换滞后问题、碰撞问题及重复速率抖动问题,提出了一种混合速率自适应算法(MRA)。MRA算法通过高优先级速率自适应算法(HPRA)快速获得非最优化的传输速率来解决快速切换问题,通过低优先级速率自适应算法(LPRA)在一定时间后获得最优化的传输速率,其中利用获得的SNR参数减小碰撞问题带来的影响,并建立短时间内出现反复速率切换便在一定时间内禁止切换的机制来避免重复速率抖动问题的出现。仿真实验结果表明,无论在快速变化的链路中还是在相对平静的链路情况下,该算法的性能较当前的知名算法都有明显的提高。     

基于创新扩散的多预约802.11e协议及性能分析

该文为Ad hoc网络媒质接入层提出了一种基于802.11e协议的支持区分服务支持的协议。该协议采取多预约机制提高高优先级数据业务在信道竞争中的优势,并且采用创新的扩散原理协调降低各个低优先级数据业务的接入概率,保护高优先级数据流,同时避免了这种协调信息在全网络范围内的洪泛。理论分析与仿真结果均表明,该扩展协议提高了高优先级数据流的接入概率和端到端吞吐量,显著的降低高等级业务的端到端时延及抖动。     

支持区分服务的多跳Ad Hoc网络MAC机制

为了在多跳Ad hoc网络中提供实时业务和尽力而为业务的区分服务,提出了一种支持区分服务的媒体接入控制(MAC)机制――支持区分服务的标签交换分布式协调功能(DL-DCF). 在MAC层通过标签获取转发信息并携带在请求－应答帧(RACK)中发送,触发下游节点的清除发送帧(CTS)握手,使得数据包多跳连续转发;连续转发概率根据业务类型和节点数据包队列占用率确定,实现了区分服务,避免了节点队列溢出. 仿真结果表明, 与802.11 DCF相比,在重负载条件下DL-DCF能够显著降低端到端时延和归一化控制负载,提高网络吞吐量,实现区分服务.     

基于标识的无线Mesh网络接入认证协议

为解决无线Mesh网络节点高效、安全入网认证的问题,提出了一种新的基于标识认证的无线Mesh网络接入认证协议.该协议针对无线Mesh网络的特点,将标识认证体制引入到无线Mesh节点接入认证当中,并在标识认证的基础上一次性完成了入网节点的双向身份认证、网络认证和空口密钥的建立3个步骤.简化了认证的流程,减少了认证的时延,达到了分布式认证的效果,为大规模的节点接入提供了一种新的认证方案.通过BAN逻辑形式化方法证明了协议的安全性,通过效率分析说明了协议的高效性.     

Merkle树遍历机制的改进及应用研究

无线Mesh网络的网络结构导致了无线Mesh网络具有更多的安全隐患.其中数据完整性校验是保障无线Mesh网络通信安全的一个重要方面,而Merkle可信树适用于批量数据验证.研究无线Mesh网络的安全特点,并研究Merkle可信树数字签名技术.研究表明,在Merkle可信树应用中,遍历可信树计算认证路径节点值需要消耗大量的时间.Merkle可信树的遍历算法的效率是影响Merkle可信树数字签名的关键.在研究的基础上,提出了一种改进的Merkle可信树遍历算法,并将改进后的Merkle可信树应用于无线Mesh网络的数据完整性校验机制.     

基于NDIS的无线Mesh网络协议的研究和实现

为了将无线Mesh网络的应用推广到Windows平台,提出了一个基于NDIS的无线Mesh网络协议——NMP协议。在对NDIS架构分析和研究的基础上,针对无线Mesh网络的特点,设计了一套完整的协议架构,其中包含数据包管理、链路维护、握手、认证、路由、流控、动态配置等各个方面。基于NDIS的特点使NMP协议的实现与下层网卡无关,并能被编译成标准的设备驱动文件应用于Windows系列操作系统中。对NMP协议进行了编码实现和实际运用,实际搭建了一个多跳的NMP网络并进行了性能测试,测试结果表明了该协议性能优越。     

自适应的Ad hoc MAC协议

为Ad hoc网络提出了一种基于模糊逻辑的媒体接入控制层协议。该协议通过在MAC层采用模糊逻辑协调各个相互影响的数据流,为低优先级数据流选择附加退避窗口以减少其自身接入信道概率。通过这种方法,使得高优先级数据流在各种背景流量的条件下,均能够维持较高的端到端吞吐量和较低的端到端接入时延。仿真结果表明,该协议较802.11e协议更好地保护高优先级数据流的端到端时延和吞吐量。     

模糊逻辑控制的MAC协议

为了解决Ad hoc网络缺乏媒体接入控制层（MAC）的协调机制，低优先级数据流对高优先级的数据流存在很大影响这个问题，提出了一种基于模糊逻辑的MAC协议。该协议在MAC层通过模糊逻辑协调各个相关的数据流调整其初始退避窗口的大小，从而保证高优先级数据流能在较高背景负荷下维持较高的端到端吞吐量和较低的端到端接入时延。通过仿真证明，在网络背景负荷超过20%后，该协议能更好地保护高优先级数据流的端到端时延和吞吐量。     

带拥塞控制的多预约MAC协议

针对802.11协议,在数据接入过程中,缺少为高优先级数据流提供充分保护机制的问题,提出了一种带拥塞控制的多预约的MAC协议。在接入过程中,该协议采用多预约机制确保高优先级数据流的接入成功概率,在中间节点通过接入控制,以一定的概率拒绝低优先级数据流的接入请求,保护转发节点避免拥塞。仿真结果表明,该方法有效地保护了高优先级流的端到端吞吐量、时延和丢弃率。