Ad Hoc网络联合物理层MAC协议设计研究

无线Ad Hoc网络以其独特的优势引起了人们的关注，但要发挥其作用需要有效的MAC协议的支持。文章指出面向无线局域网的802．11协议不能很好地适用于具有分布式及多跳特性的无线Ad Hoc网络。文章论述了多信道的、发送功牢控制的、节能的、开发信道分集的等各种结合物理层技术的MAC协议的最新进展，说明了其设计方法与途径，并提出了进一步可能需要研究的问题。     

一种新型移动通信网络--Ad Hoc网络

无线移动Ad Hoc网络由于其无固定基础设施、自我组织、分布管理、动态拓扑、多跳通信等特点成为近年研究的热点。各结点的媒体接入控制(MAC)层协议规定了结点接入信道进行通信的机制,网络层路由协议规定了如何搜寻站点和维护高速动态拓扑的网络。介绍了Ad Hoe网络的基本特性,并分析了现有主要的几种MAC协议和路由协议。     

无线Ad Hoc网络的MAC协议性能优化

IEEE802.11中最优最小竞争窗口的取值与诸多网络状态信息相关,如网络中竞争节点数目、平均碰撞数据帧长度和数据帧发送速率等.据此,文章分析得出以网络中竞争节点数目、平均碰撞数据帧长度和数据帧发送速率为参数的最优最小竞争窗口的函数表达式.无线Ad Hoc网络基于IEEE802.11 MAC协议,网络中各终端节点以此公式为基础,运行MAC协议优化算法,自适应调整自己的最小竞争窗口和退避时间至最优值,优化MAC协议,提高网络性能.仿真结果表明:对于非饱和业务的无线Ad Hoc网络,该优化算法对系统性能的改善有限;但对于饱和业务的无线Ad Hoc网络,该优化算法的精度和有效性较高,优化后系统的吞吐量和时延都有明显改善.     

战场无线Ad Hoc网络路由协议的安全性研究

战场无线Ad Hoc网络不需要固定基础设施,具有组网灵活、快捷等特点,然而由于安全性问题致使其未能广泛应用。作者给出了针对战场无线Ad Hoc网络路由协议的攻击分类,列举了安全路由协议的设计要求,详细分析了多种无线Ad Hoc网络安全路由协议,并对其防御攻击能力进行了比较。结果表明,没有一种安全路由协议能够防御所有的攻击,目前急需评判路由协议的安全性准则。最后指出了关于战场无线Ad Hoc网络安全路由协议的设计目标和下一步的研究方向。     

无线家庭网络MAC层信道传输效率分析

在深入研究Ad Hoc技术和家庭网络的基础上,找出二者的结合点,提出一种基于Ad Hoc技术的无线家庭网络以及该网络的分层模型,根据无线家庭网络的特点,对分层模型中的MAC层信道利用率进行了重点讨论.结果表明,基于CSMA/CA机制的MAC层实现简单,成本较低,且支持多跳,市场前景广阔.     

Ad Hoc网络中的地理位置路由

无线Ad Hoc网络由于无固定基础设施,以及自我组织、分布管理、动态拓扑、多跳通信等特点成为近年研究的热点.地理位置路由是Ad Hoc网络中有别于基于拓扑路由的一种路由方式.它能利用节点的位置信息来指导路由发现,路由维护和包的转发,从而提高路由的效率.Ad Hoc网络包括限制性泛洪路由和分层路由2种类型.介绍了各种Ad Hoc网络路由协议,讨论了Ad Hoc网络的地理位置路由机制,分析了现有的地理位置路由协议.     

无线Ad Hoc网络单信道并行传输的博弈解决策略

基于干扰感知的信干比模型,将无线Ad Hoc网络中多个节点随机并行接入同一信道的控制决策过程建模为信道接入博弈．随后,求解此博弈的纳什均衡解作为传输门限,并提出一种单信道多节点并行传输的分布式策略HMAC．仿真结果表明,与IEEE802.11a的MAC协议比较,提出的HMAC协议吞吐量提高了35％～53％,且传输门限可根据活动节点数、互扰比、传输成本及无线接收机的灵敏度自适应调整．本策略允许多个节点在单信道内并行传输,在提高网络吞吐量的同时降低了能量消耗和通信开销．     

一种用于无线Ad Hoc网络性能评估的排队模型

文章提出一种描述无线Ad Hoc网络的排队网络模型,介绍了在无线Ad Hoc网络中应用的IEEE 802.11 DCF协议。对该协议下无线Ad Hoc网络的饱和吞吐量和实际服务时延性能,通过采用二维离散时间Markov链和M/G/1排队模型进行了分析和评估。并对不同业务负荷情况下,网络的平均端-端时延进行了评估和仿真,实验表明仿真结果与分析结果相近,说明排队模型准确、有效。     

基于多信道的MAC层协议在无线传感器网络中的应用

摘要：随着无线传感器网络在工业测控,医疗监护和智能建筑等领域的迅速发展,使用单一信道和信道竞争的MAC层协议已经很难满足这些应用的低功耗、抗干扰、高可靠性和可预测可控制时延等要求.基于多信道的MAC层协议是满足这些应用要求的一个重要手段.本文提出了系统的对多信道MAC层协议的分类方法,并总结和比较了到目前为止在无线传感器网络多信道MAC层协议方面的主要研究工作和国际标准化协议的研究进展,最后提出了在这个领域的若干研究课题和发展方向.     

基于身份的Ad Hoc网络门限密钥发送协议

目前已提出的多个基于身份的密钥发送协议,由于Ad Hoc网络的特性现有协议都不适用.针对这一问题,提出了一个基于身份的Ad Hoc网络门限密钥发送协议,采用门限秘密共享技术实现系统私钥的分布式生成,并且利用盲签名机制有效地实现了通过公开信道进行密钥的安全发送.本协议中任何网络节点不能假冒用户去获得用户私钥,而且能够抵抗重放攻击、中间人攻击和内部攻击,适宜在Ad Hoc网络中使用.     

一种新的令牌传递算法

提出了适用于移动AdHoc网络中的一种新的令牌传递算法,即令牌动态传递算法。该算法无需预先建立虚拟的逻辑令牌传递环路,而是根据网络的拓扑结构,动态地形成令牌的传递路径。因此,在移动AdHoc环境下应用时,能够根据网络的拓扑结构的变化,动态地改变令牌的传递路径,具有很好的适应拓扑结构变化的能力。     

天线选择在Ad Hoc网络中的应用

文章通过对Ad Hoc网络的分析,在MIMA-MAC协议基础上引入天线选择技术,提出改进型协议(MIMA/ASMAC).该协议规定:接收节点估计信道,选择发射节点天线,并通过CTS反馈.仿真证明:该协议能够显著提高多天线条件下AdHoc网络的信道容量和后处理SNR.     

一种基于负载均衡机制的Ad Hoc网络路由协议技术

AdHoc网络是一种无线基础设施支持的移动网络,网络中的节点均由移动主机构成。而路由协议则是移动AdHoc网络中最关键的技术之一,它对网络的性能起决定性作用。首先阐述了AdHoc网络路由协议AODV,分析了其不足之处,给出了一种基于反向路由查找机制、单路径负载均衡和跨层节点拥塞的协议优化方案。     

无线Ad Hoc网络节能机制研究

针对当前Ad Hoc网络中节能机制多为单跳环境设计,提出了一种适用于多跳环境的节能MAC协议DCF-PS.该方案基于这样一个思路:在调制方式不变的情况下以更低的速率发送RTS分组和CTS分组,能扩大正确解调RTS分组和CTS分组的区域,合理的选择调制速率就能实现干扰区域中的所有节点正确解调RTS分组或CTS分组,从而根据RTS或CTS中的NAV睡眠一段时间,降低能耗.结果表明DCF-PS能够大大降低系统的能耗,同时基本消除隐藏终端的影响,提高网络吞吐量.     

多速率IEEE802.11 Ad Hoc网络协议栈跨层优化

采用凸优化理论研究了Ad Hoc网络协议栈跨层优化问题.以多速率IEEE802.11Ad Hoc网络协议栈优化为例,建立其网络协议层系统模型,定义了Ad Hoc网络效用函数和性能参数约束条件,采用拉格朗日对偶分解法对该模型进行跨层分解,并运用梯度投影法获得优化问题的最优解或次优解,实现了物理层、MAC层及网络层在路由、功率分配和传输调度几方面的联合优化.数值仿真与计算结果验证了该算法的有效性和正确性.     

一种基于多跳Ad Hoc网络的路由协议的设计与实现

Ad Hoc网络是一组具有路由和转发功能的移动节点组成的一个多跳的临时性自治系统,是一种无中心的无线网络,考虑到Ad Hoc网自身的特点,传统的路由协议（如RIP和OSPF）已不再适用。文中提出了一种基于多跳Ad Hoc网络的路由算法,采用完全路由表和优化路由表结合的方式和改进的拓扑更新过程,适应了网络拓扑结构的变化,减少了路由协议的开销。给出了该路由协议的模块划分和有限状态机图及协议的测试方法和结果。     

有效支持智能天线在MANET中应用的多址接入协议

在充分考虑智能天线与MANET特点的基础上提出了自适应定向CSMA/CA(AD-CSMA/CA)协议,该协议利用RTS/CTS短分组对话实现信道预约;在RTS与CTS分组中设置了训练序列,收发节点的智能天线基于训练序列进行自适应波束形成并传输数据分组与ACK;使用改进的"虚拟载波监测"机制进行冲突避免(CA)与分组发送过程的合理安排.用仿真方法对该协议的性能进行了评估,讨论了节点传输距离,数据与控制分组长度以及天线模式切换时间对网络性能的影响.仿真结果表明,AD-CSMA/CA协议与智能天线的结合能够有效实现信道的空分复用(SDMA)从而显著提高整个网络的信道利用率.