基于ARM平台的MAC协议IP核设计

在介绍IEEE802.11MAC协议结构的基础上,给出协议开发的方法和步骤,提出IEEE802.11MAC协议在32位ARM7TDMI微处理器S3C4510B上的一种移植方案,开发出了嵌入式IEEE802.11MAC协议的IP核。同时,围绕着IEEE802.11MAC协议的原理和移植过程中硬件相关部分,介绍ARM平台的结构、可用资源以及ARM的初始化过程等。     

基于μC/OS-Ⅱ的IEEE802.11 MAC协议的实现

IEEE802.11协议是目前最具影响力的无线局域网标准,但是目前的芯片都是国外公司设计的,本项目的目的就是为了研制具有自主知识产权的802.11芯片。介绍了SDL描述的IEEE802.11 MAC协议,并在理解协议的基础上,提出了在μC/OS-II实时操作系统中用C语言来实现MAC协议的方法,并由此在μC/OS-II操作系统中实现了整个IEEE802.11 MAC协议,为生产出具有自主知识产权的802.11无线网络芯片奠定了基础。     

基于μC/OS-Ⅱ的IEEE802.11 MAC协议的实现

IEEE802.11协议是目前最具影响力的无线局域网标准,但是目前的芯片都是国外公司设计的,本项目的目的就是为了研制具有自主知识产权的802.11芯片.介绍了SDL描述的IEEE802.11 MAC协议,并在理解协议的基础上,提出了在μC/OS-Ⅱ实时操作系统中用C语言来实现MAC协议的方法,并由此在μC/OS-Ⅱ操作系统中实现了整个IEEE802.11 MAC协议,为生产出具有自主知识产权的802.11无线网络芯片奠定了基础.     

无线IEEE 802.11网络多信道MAC性能建模与分析

IEEE 802.11动态频谱接入网络是当前协议和模型在无线网络研究中一直受到广泛的关注.虽然它的物理层支持多信道,但其MAC层对多信道的支持仍面临挑战.目前的多信道MAC研究大多基于仿真实验,缺乏性能分析模型.本文设计了一种简单通用的信道切换机制,将IEEE802.11MAC扩展成为一种多信道MAC.本文提出了三维马尔可夫链分析模型描述多信道MAC性能,刻画单信道内重传次数和多信道间切换对性能的影响,支持基本和RTS/CTS两种接入方式.仿真结果表明,该多信道MAC模型能够很好地预测系统的饱和吞吐量,系统性能随着重传次数的增加能得到提高,而切换信道数量的增加并不能总是带来性能的提高.     

一种平均噪声功率预估计的自组网节能机制

基于IEEE 802.11 DCF MAC协议提出了一种适用于移动无线自组网的功率控制节能方案,在该方案中节点通过一种接收过程中的噪声功率预估计方法和RTS/CTS握手机制的反馈,动态调节待发送数据分组的发射功率。协议分析和NS2仿真表明,该方案在不明显降低网络吞吐量的同时,可以有效降低分组发射的平均功耗,从而达到节能的目的。     

IEEE 802.11p协议MAC层自适应移动性改进研究

针对VANET环境下标准IEEE 802.11p协议的MAC层对车辆移动性因素支持不足的问题,对IEEE 802.11p协议MAC层自适应移动性机制进行了研究。首先,构建了一种VANET通信场景;然后,基于构建的通信场景,分别基于节点邻居数量和节点相对速度提出了一种P持续CSMA/CA机制和一种基于节点相对速度的动态优先级管理机制;最后,基于Veins仿真平台构建了测试场景,并对提出的改进机制进行了仿真测试。测试结果表明提出的两种机制能够有效增加系统吞吐量、减少丢包数量、降低平均数据传输延迟和平均数据重传次数,显著提升了VANET网络性能。     

基于802.11e EDCA的无线网络传输性能仿真与分析

首先从理论上对比分析了IEEE 802.11 DCF和IEEE 802.11e EDCA这两种MAC接入机制;然后运用NS2网络模拟软件,仿真网络中视频、FTP和背景流在不同MAC协议网络中的性能表现,证实了IEEE 802.11e EDCA能提供QoS支持,提升无线网络传输性能。     

无线网络中MAC层违规行为的检测和惩罚

802.11无线媒体访问控制(MAC)协议利用分布式争夺解决机制处理无线信道的共享。在这种环境下,那些没有执行MAC协议的节点可以获得不公平的信道带宽。IEEE 802.11要求节点等待一个随机时间间隔之后再竞争访问信道,如果某些节点等待一个较小的时间间隔,那么对其他普通节点来说,这是不公平的。针对这种情况对IEEE 802.11 MAC协议做简单的改进来检测这样的违规行为并对其进行惩罚。     

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。     

太赫兹网络场景下节点移动感知的定向MAC协议

在太赫兹无线个域网中,通常会配备定向天线以延长网络设备数据传输距离,但在使用定向天线时存在节点发现困难、动态场景下节点位置难以预知等问题.针对太赫兹网络场景,基于IEEE802.15.3c高速网络MAC协议标准以及现有太赫兹定向MAC协议,提出一种节点移动感知的定向MAC(NMA-MAC)协议.通过微微网节点位置预知算法计算节点可能移动的位置,并将位置信息通过控制帧携带给其他节点,使节点之间能够更快传递彼此的位置信息.仿真结果表明,相比IEEE802.15.3c标准协议,NMA-MAC协议的吞吐量和传输成功率分别提高13.28％和4.58％,同时控制开销降低30.86％.     

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.     

An adaptive directional MAC protocol for ad hoc networks using directional antennas

A directional antenna can bring benefits in terms of power consumption,spatial reuse,etc.To exploit the advantage of directional antennas and improve the transmission throughput highest,this paper proposes an adaptive directional MAC protocol(ADMAC).By varying the transmission strategy according to the usage of the channel,nodes can send RTS and CTS packets omni-directionally or directionally.Also,this paper proposes a calculation method of virtual carrier sensing with collision avoidance.By the method,ADMAC protocol makes more pairs of nodes transmit and receive data simultaneously without interferences than other MAC protocols for directional antennas.The paper compares the simultaneous delivering nodes and network throughput of ADMAC with DMAC,DVCS and SDMAC under different experiment parameters.The simulation results show that the throughput of ADMAC is higher than the throughput of DMAC,DVCS and SDMAC protocols.     

基于显式阻塞通知的自组织网络MAC协议

IEEE802.11 DCF协议利用RTS/CTS握手机制解决无线网络中重要的隐终端问题.但是该协议并不能解决所有的隐终端问题,如隐接收终端问题.本文提出一种显式阻塞通知（Explicit Blocking Notification,EBN）机制的握手协议来解决无线自组织网络中的隐接收终端问题.通过采用RTS/CTS/BN/DATA/ACK握手序列来提前通知邻居节点隐终端的当前状态,避免邻居节点盲目的分组传输.仿真结果显示,EBN机制可以获得比IEEE802.11 DCF协议更加稳定的流量,同时节约带宽资源,减小分组延迟.     

移动Ad Hoc网络中基于ID的信道预约多址接入协议

为了在移动ad hoc网络中有效利用无线信道资源,提出一种基于ID的信道预约(ID-based channel reservation,简称IDBCR)多址接入协议.该协议在公共信道上发送Request-To-Send/Clear-To-Send(RTS/CTS)分组实现握手,采用基于节点ID的信道选择方案选择无冲突的业务信道传输数据分组,目的节点成功接收完数据分组后在另一个公共信道上回复acknowledgment(ACK)分组,有效避免了暴露终端问题.最后,仿真实现了IDBCR协议,并与CAM-MAC(cooperative asynchronous multi-channel MAC)多信道协议比较.结果表明,在总信道利用率、平均信道利用率和平均分组延迟性能上,IDBCR多址接入协议明显优于CAM-MAC协议.     

LODMAC: Location Oriented Directional MAC protocol for FANETs

Flying Ad Hoc Network (FANET) is a novel mobile ad hoc network type where the communicating nodes are Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). FANETs promise many new ways for both civilian and military applications. Today, traditional omnidirectional antennas are deployed on UAV nodes which result in reduced spatial reuse and limited network capacity. Alternatively, deployment of directional antennas can significantly increase the capacity, spatial reuse and communication range of FANETs. In addition, being aware of the exact locations of the neighboring nodes in a FANET is vital especially for directional ad hoc multi-UAV scenarios. In this paper, we present a novel MAC protocol, LODMAC (Location Oriented Directional MAC), which incorporates the utilization of directional antennas and location estimation of the neighboring nodes within the MAC layer. By defining a new Busy to Send (BTS) packet along with the Request to Send (RTS) and Clear to Send (CTS) packets, LODMAC effectively addresses the well known directional deafness problem. In terms of throughput, utilization, average network delay and fairness, LODMAC protocol outperforms the well-known DMAC (Directional MAC) protocol which puts LODMAC to be a robust mile-stone for the on-coming FANET MAC protocols.     

多跳分布式无线网络环境下自适应获取冲突避免的多址接入协议

该文为多跳移动的分布式无线网络提出了一种新型的媒质接入控制（MAC）协议，即公共－发送信道式自适应获取冲突避免（AACA－CT）协议，在该协议中，每个节点预先监测记录周邻节点的信道使用情况，从而自适应地为自己选择发送信道，并且利用在公共信道上发送的RTS分组唤起收方使用各自的发送信道而实现无冲突的通信，它的主要思想在于资源预约可以简便地利用半双工无线电台以异步方式灵活，有效地在多个频段，多个跳频（FH）码或多个直接序列扩频（DSSS）码上实现，而且不依赖于功能强大的基站或中心控制器以及有线骨干网的帮助，性能分析和仿真结果表明，它能有效地克服隐藏终端和暴露终端问题，并且可以完全解决侵入终端问题。     

一种基于跳变预约的多信道自组网MAC协议

文章提出了一种新的基于跳变预约的AdHoc网络多信道媒体接入协议(NHRMC),它综合了基于ATIM窗口的同步机制和基于等级的信道预约算法,有效地解决了多跳网络环境下隐终端问题。吞吐量性能分析和仿真实验结果表明,与IEEE802.11DCF的RTS/CTS机制相比,在一定假设条件下,网络的性能得到了明显的改善。     

高效快速的太赫兹无线个域网双信道MAC协议

针对现有的太赫兹无线个域网络中太赫兹辅助波束赋形媒体访问控制（MAC）协议（TAB-MAC）存在数据传输时延较大以及信道利用率低问题,提出了一种高效快速的太赫兹无线个域网双信道MAC协议（EF-MAC）。通过目的节点向源节点发送测试帧机制来减少一个确认帧,从而减少控制开销和测试时延;采用自适应取消节点位置信息的收发机制,源或目的节点通过之前的请求发送帧/允许发送帧（RTS/CTS）帧交互过程已获得对方节点的位置信息且对方节点的位置没有发生改变,可以省去RTS或CTS中的位置信息,减少控制开销。理论分析与仿真结果表明,与TAB-MAC协议相比,所提协议能够有效减小数据传输时延,提高网络吞吐量。     

车辆自组织网络中新型NP-CSMA随机多址协议研究分析

智能交通的出现使得车辆自组织网络受到越来越多的关注。车辆自组织网络的动态拓扑结构变化非常剧烈,这对网络的吞吐率、传输速率等性能提出了很高的要求。提出1种具有握手机制协议的自适应多通道双时钟NP-CSMA随机多址接入协议。该协议首先区分2种P-CSMA协议,握手机制成功解决了隐藏的终端问题,双时钟机制减少了平均空闲时间,多通道机制增加通道数量和划分用户优先级的同时提高了系统吞吐率,自适应机制能够使系统在高负载下保持稳定吞吐率。还对该协议的传输速率进行了分析,得出该协议的传输速率相对较高的结论。通过平均周期方法推导吞吐率和传输速率的计算公式,仿真结果与理论推导一致。     

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.