无线传感器路由算法的应用研究

研究无线传感器路由算法,由于网络流量的突变性、时变性,传统无线传感器路由算法不能适应网络流量变化规律,导致网络信道竞争严重不公平、多边界问题和能量浪费严重,无线传感器网络生存时间过短.为了更好适应网络流量变化规律和有效延长网络生存时间,提出一种改进的无线传感器路由算法.算法首先对传统无线传感器路由算法退避机制进行改进,使信道竞争更加公平,以应对网络流量时变性,然后采用自适应占空比机制适合网络流量突发性,最后一个周期内同时发送多个数据组的调度方法,防止边界节点问题发生,从而使网络节省能量开销.在NS2仿真平台上进行了仿真,结果表明,改进S-MAC路由算法提高了网络平均吞吐量,使信道竞争更加公平,减少能量消耗,延长了网络生存时间.     

移动AdHoc网络退避算法的改进与仿真研究

移动AdHoc网络由于没有固定控制中心,信道访问冲突十分严重,传统有线网络退避算法不适合于无线的移动.为了减少信道访问冲突,提高网络吞吐量,提出一种移动AdHoc网络的退避算法.算法根据网络状态和冲突节点发生情况,对竞争窗口大小分别采用线性、重增长线性和多重下降等方式进行动态调整,改善网络的性能.利用NS2仿真工具对网络退避算法进行了仿真,结果表明,网络退避算法减少网络信道访问冲突发生概率,提高了网络的吞吐量,网络系统性能更好.     

一种基于转发优先及流量分级的无线传感器网络退避算法

基于无线传感器网络的特点,提出了一种新的基于转发优先和流量分级的退避算法,该算法根据节点自身可获取的网络信息将网络流量判定为不同的级别,并依此改变退避窗口的大小;该算法还赋予转发节点一定的信道竞争优势,使得当前的通信业务可以优先地进行下去。通过理论分析和仿真实验,证实该算法能够有效地降低节点冲突率和额外的能量开销,减少传输延时,提高系统吞吐量,从而提高无线传感器网络的性能。     

退避算法在Ad hoc网络中的吞吐量性能评估*

针对现有的主要退避算法,通过一维马尔可夫链分析了指数退避算法、线性退避算法和多项式退避算法以及各自对应的有最大重传次数限制的退避算法在饱和Ad hoc网络中的吞吐量性能,为无线Ad hoc网络的MAC机制的性能优化提供了理论依据。分析表明,对重传次数进行限制会减小吞吐量,同时导致丢包率的增加。三种退避算法中,多项式退避算法的吞吐量最大,而冲突概率最小,指数退避算法的吞吐量和冲突概率在三种退避算法中均居于中间;此外,吞吐量随着竞争节点的个数增加而减小,其中线性退避算法减小的速度最快,指数退避算法次之。     

一种密度预测与服务分级的MAC退避算法

为了提高重负载的中高速无线传感器网络性能,深入研究竞争型MAC协议的退避算法,基于PT TL退避算法提出一种密度预测及服务分级的MAC退避算法.该算法对网络邻近节点数目进行加权递推平滑预测,实现竞争窗口自适应节点密度的目的;引入服务分级意识,赋予服务级别高或数据积压或跳数多的节点优先发送权,满足关键数据多跳传输实时性要求.NS2仿真结果表明:本DPSC退避算法在节点高密度与高负载环境下网络性能优于其他三种算法,其平均时延比PTTL算法降低10％,吞吐量提高15％,平均能耗下降5％.     

退避算法多负载状况下的退避窗口最优设定

为了实现无线传感器网络节点在不同忙碌状态(忙碌状态:节点一段时间内的忙碌状态时间与对应时间段的比值)的区域中均达到网络吞吐量的最优,对退避算法中退避窗口大小取值做了一定工作。基于节点忙碌状态的讨论,依据节点的吞吐量模型,通过分析不同网络负载区域影响节点吞吐量的因素,为使网络中节点的吞吐量更接近理论最大值,给出了基于不同忙碌状态的退避窗口设定算法MNLBA(multi-node-loading back-off algorithm,多节点负载条件下退避机制)。在最后的仿真结果中可以看出,与不考虑区域网络负载不同的SBA协议相比,MNLBA算法针对不同的区域状态设定退避窗口值,约能提升网络吞吐量5%~10%,起到了均衡负载、提升网络性能的作用。     

自适应退避调整介质访问控制算法的优化研究

在无线传感网中,为了使整个网络持续高效地工作,需要降低节点能耗、减少网络时延以及提高网络吞吐量。为此,提出一种自适应退避调整消息认证码算法,每个节点根据当前网络状态采用一个固定传输尝试率并且动态调整其退避窗口大小,从而对成功传输一帧长度的时隙进行调整。仿真结果表明,与基于模型的帧调度算法和渐近最佳退避算法相比,提出的算法可有效减少网络时延,提高网络吞吐量。     

Ad Hoc网络中增强TCP性能的MAC退避算法

针对TCP在Ad Hoc网络环境中性能急剧下降的问题,提出一种基于侦听信道连续空闲时隙数的负载自适应退避（LAB）算法。LAB算法通过测量无线信道连续空闲时隙数自适应调节退避窗口,达到优化网络吞吐量的目的。共享一条信道的各节点能在侦听连续空闲时隙数后,收敛到一致的退避窗口。仿真结果表明,与BEB等算法相比,该算法具有更高的网络吞吐量和流间公平性。     

基于最大流的能量采集型无线传感器网络路由算法

能量采集型无线传感器网络中的节点通过从外界采集能量来替代传统的电池供电,因此,适用于传统网络的路由协议不再适用于此网络。提出了一种新的算法,将无线传感器网络中的最大化吞吐量问题转化为最大流问题,并引入容差和单向传输约束优化了解决最大流问题的Ford-Fulkerson算法,最后应用于能量采集无线传感器网络。实验表明:改进后的算法不仅很好地适用于能量采集无线传感器网络,还在获取最大吞吐量上具有很好的稳定性。     

无线多跳网络中基于区分策略的退避算法

针对无线多跳网络环境,改进了IEEE 802.11 DCF的二进制指数退避算法,提出一种基于源节点和转发节点区分机制的退避算法。该算法能根据网络冲突状况,自适应地调节退避窗口,更适合多跳网络中流量分布不均的特点。仿真结果表明,该种区分退避机制能同时适应于低速和高速的网络环境,与BEB和AASC两种退避算法相比,在提高网络的吞吐量的同时,也提高了流间的公平性,表现出了更好的网络性能。     

一种IEEE 802.11接入机制的新退避算法

无线传感器网络采用类似开放式系统互联模型的协议栈,作为第一个完全针对无线传感网络设计的MAC协议,S-MAC采用了IEEE802.11DCF的接入机制。本文在分析了IEEE802.11协议的二进制指数退避算法(BEB),以及倍数增线性减退避算法(MILD)后,提出了一种基于网络性能指标的新退避算法。新算法将无线信道中的时隙利用率映射网络性能指标传输概率,对网络中连续两次发送的时隙利用率进行平均滤波处理,改变重传节点的发送优先级,来调整节点在竞争使用窗口的退避值,以达到有效减少网络的碰撞、提高无线信道的使用效率和网络吞吐率的目的。仿真结果表明,新退避算法能更准确地估计网络当前的竞争状态,有效地提高了网络吞吐率,获得较好的网络性能。     

VANET中基于公平性的多信道MAC协议

随着车载无线通信需求的增加,车载自组织网络（VANET）将成为现代智能交通系统的一个重要组成部分。对VANET中多信道MAC层协议进行了研究,提出了一种提升网络公平性的退避算法。车辆通过比较自身已成功发送的业务量与平均业务量的大小,确定不同的退避方案,一定程度上实现网络中车辆的接入公平。考虑到该退避算法在提升公平性的同时,牺牲了一定的网络吞吐量,服务信道不饱和,进一步提出根据车辆密度调整服务预约时期长度的算法,提高服务信道的利用率,增大网络的吞吐量。仿真结果表明,提出的退避算法公平性指数相比于二进制退避算法,提升了约2.3倍,而相比于倍数增线性减退避算法,提升了约2.05倍,网络的吞吐量提高了约16%。     

基于对数函数的Ad Hoc网络MAC退避算法

针对IEEE 802.11 MAC协议二进制退避算法存在的缺陷,引入随网络状态变化的参数,提出了一种基于对数函数的新退避算法。该算法使用以网络节点数为变量的对数函数,动态调整竞争窗口初始值和窗口退避增大幅度,降低了数据传输的冲突概率,利用OPNET软件实现对退避算法的网络仿真。仿真结果表明,基于对数函数的退避算法对提高Ad Hoc网络的吞吐量性能和公平性、降低网络延时有明显的效果,性能优于二进制退避算法。     

基于全网冲突的自适应退避算法的研究

退避算法的设计对基于竞争的IEEE 802.11协议影响重大,而退避的前提取决于冲突的发生和正确判断。本文在DCF协议的基础上提出了一种基于全网冲突的自适应调整竞争窗口的新型退避算法(CWN-BEB),CWN-BEB算法通过统计全网冲突次数(即整个网络所有节点发生冲突的总次数),使全网冲突对节点透明,并引入一个新的变量全网冲突概率来自适应改变竞争窗口大小。此算法未引入额外开销,可以很好地与802.11 DCF协议兼容,实现复杂度低。仿真结果表明,在低负载情况下,CWN-BEB算法可以较好地向DCF协议收敛;在高负载情况下,CWN-BEB的时延和吞吐量等性能明显优于802.11 DCF协议。     

Performance evaluation of a new backoff method for IEEE 802.11

Since DCF is the main protocol of accessing other mobile stations in ad hoc networks such as IEEE 802.11 WLANs, a self-controlling method for each station is necessary, called the backoff algorithm. An exponential backoff method has been used in WLANs and significant efforts have been made to analyze its throughput and other important properties such as delay and jitter. In this article, we propose a new backoff algorithm and model it with a discrete-time Markov chain; measuring its saturation throughput under several conditions and several set of parameters which are to be adjusted according to the network condition, with the aim of approaching maximum throughput when stations are saturated.     

基于信道占用及优先级的MAC协议退避算法

针对Ad Hoc网络MAC协议（SPMA协议）的退避时间问题,为降低包与包之间的冲突并提高信道利用率,提出了一种基于信道占用及优先级的自适应退避算法（A-COP算法）。分析了退避时间对系统性能的影响以及现有退避算法的不足;根据SPMA协议的特点以及初等函数模型建立退避算法模型;基于OPNET对该模型进行系统仿真,并与原算法协议模型进行比较。仿真结果表明,基于该算法的SPMA协议通过对低优先级业务的接入控制,可使系统吞吐量更加稳定,并且可满足高优先级业务高通信质量的要求。     

一种基于慢退避思想的SD_DCC退避算法及其性能分析

改进了IEEE 802.11协议的二进制指数退避算法,提出了一种基于慢退避思想的分布式接入控制退避算法.它将慢退避的思想同分布式接入控制的思想相结合,有效地解决了标准协议中二进制指数退避算法成功发送数据帧后没有记录网络当前繁忙程度的缺点,能够更准确地记录数据帧成功发送后高负荷网络的退避阶数,降低数据帧接入信道的碰撞概率,提高无线信道的利用率.算法能够与现有的IEEE 802.11协议完整地结合在一起,具有简单、无开销、完全分布性和自适应性的特点.分析和仿真结果表明,基于慢退避思想的分布式接入控制退避算法较之其它三种常用的接入算法能够更能有效地利用网络中已有的信息,更准确地估计网络当前的竞争状态,表现出更好的网络性能.     

IEEE 802.15.4 MAC协议退避机制的改进

考虑节点移动且数据传输率不断变化对网络性能的影响,针对IEEE802.15.4提出了一种网络负荷概率判断和指数加权滑动平均(PJNL_EWMA) 的退避策略,在每次载波监听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）算法开始时采用网络负荷概率判断思想判定当前网络状况,然后通过指数加权滑动平均方法动态地调整退避指数。通过NS2的仿真结果表明：与IEEE802.15.4标准协议算法及MBS+EWMA算法相比,PJNL_EWMA算法不仅提高了网络吞吐量,同时还减小了数据包的丢包率和碰撞概率,提高了网络性能。     

DCF指数退避算法的两点改进

分布式协调机制是Ad-hoc网络中的工作站访问其他移动工作站的主要网络协议,因此为每个网络工作站提供一种自主调控的方法是必要的。这就是退避算法。目前,一种指数退避算法已经用于无线局域网中。对于分布式协调机制的指数退避算法提出了两点改进。为了测试这种改进的有效性,建立了一个离散时间马尔可夫链模型,在此基础上配置了与多种网络条件相对应的参数集,来评测改进算法获取的饱和吞吐量,以期在工作站数达到饱和状态时获得最大吞吐量。     

Ad hoc网络中MAC不公平性的研究与改进

在Ad hoc网络中,节点间的不公平性会影响整个网络的性能。针对该问题,提出一种公平性算法——UTRVB。该算法用于有节点加入或移除的Ad hoc网络,通过节点发送量与参考值比较大小来调节退避时间。仿真结果证明,该算法在不导致系统吞吐量严重下降的前提下,有效地改善了DCF机制的公平性。