支持服务区分的多智能体Q学习MAC算法

媒体访问控制(MAC)协议负责协调所有认知用户的空闲信道接入服务,是认知 Ad-hoc 网络支持服务质量(QoS)的关键技术之一。在二进制指数退避算法基础上,提出一种支持服务区分的多智能体Q学习MAC算法。实时调整传输概率,使系统信道接入服务达到最优,建立传输概率调节的Markov链模型,导出分组的传输概率与协议参数的关系,给出基于服务区分的信道吞吐率模型,建立基于MAC协议参数学习的多智能体Q学习算法。实验结果表明,该算法能满足高优先级业务的QoS,且吞吐率和时延性能优于IEEE 802.11e EDCA机制。     

基于时分复用的车载自组织网多信道MAC协议

为解决车载自组织网络负载较重时控制信道拥塞和IEEE1609.4标准中信道利用率低的问题,提出一种使用时分复用机制的VANET多信道MAC协议。协议采用节点分时段接入控制信道的机制来降低冲突概率,规定每个节点使用两部收发机来避免数据信道空闲;使用一个优化模型确定退避过程参数,以最大化饱和吞吐量。仿真结果表明该协议具备优良的吞吐量性能,能给出较低的,稳定的安全信息时延。     

车载自组织网络中基于时分复用的异步多信道MAC协议

为解决车载自组织网络负载较重时控制信道拥塞和信道利用率低的问题,提出一种时分复用机制的异步车载自组织网多信道MAC(Media Access Control)协议-ATMP (Asynchronous TDMA-based multi-channel MAC Protocol).ATMP协议采用时分复用的异步接入机制实现节点分时段接入控制信道,减少并发接入控制信道的节点数目,降低碰撞概率;进一步,为了解决多信道协调信息丢失问题,ATMP协议使用节点协作机制来获取节点遗漏的信道协调信息,有效降低因协调信息缺失造成的数据信道服务信息碰撞概率.仿真结果表明,ATMP协议在碰撞概率、安全消息时延及控制信道吞吐量指标上优于IEEE 1609.4标准、AMCP协议和AMCMAC协议.     

基于发送时延自适应抖动的多信道MAC协议

为保障机载自组网中各类飞行器在执行情报侦察、态势感知等任务时业务的低时延、高可靠、大容量的需求,提出一种新的多信道媒质接入控制协议。该协议采用时延抖动算法并根据信道负载自适应动态调整抖动窗口,利用多信道机制,使协议在有效保障系统稳定吞吐量的同时降低分组接入时延。通过建立分组排队阶段的M/G/1/K模型及信道接入阶段抖动状态的二维马尔科夫链模型,得到任一时隙有分组接入信道的概率,最终推导出分组成功传输概率、端到端时延和系统吞吐量的数学表达式。仿真结果表明,该协议可满足机载自组网传输业务的性能需求,验证了所建模型和理论推导的正确性。     

一种支持实时性业务的多信道MAC协议

为满足军事航空通信中实时性业务对时延的要求,提出一种基于Turbo编码的多信道MAC协议——Turbo_MAC。Turbo编码技术和多信道机制的使用,使得协议在不采用反馈确认机制的情况下仍能确保分组的高可靠性和系统的高吞吐量,同时达到降低分组端到端时延的目的。运用排队模型、组合理论和离散Laplace变换得到分组成功传输概率、系统吞吐量和分组端到端时延均值性能指标。仿真结果表明,理论分析与仿真结果一致,且Turbo_MAC协议的时延性能优于TDMA和IEEE 802.11b多信道MAC协议。     

一种长距离无线网络媒体接入控制协议及性能分析

基于预约多址PRMA协议提出一种改进的MAC层协议PRMAHSCR,以减少长时延带来的数据包信道竞争,提高实时业务的服务质量。给出了系统模型,对协议进行了理论分析并通过仿真研究了协议的接入阻塞率和丢包率性能,结果表明该协议能够有效传输突发实时业务,适应长距离网络的传输特性。     

连续时间两级完全轮询接入MAC协议分析

针对物联网中优先级业务和实时性的需求,提出一种连续时间两级完全轮询接入MAC协议.在连续时间的基础上,将用户划分为优先级用户和普通用户,采用完全服务规则对用户提供服务来降低平均等待时延.当优先级用户向普通用户切换时,将服务时间和切换时间并行处理来提高系统的服务效率.使用随机过程和概率母函数的方法建立数学模型,对该协议用...     

采用渐进式预留机制的Ad Hoc网络MAC协议

实时业务传输的服务质量(QoS)保障问题一直是限制Ad Hoc网络发展的瓶颈.在分布式网络环境下,分组冲突十分普遍,节点很难在限定的时间内成功接入信道.现有很多算法(如FPRP)虽能很好的消除冲突,却需要非常多的控制分组,同样造成过高的接入时延.在研究动态时隙分配类MAC协议的基础上,设计了一种采用渐进式预留机制的MAC协议,协议通过分级预留、协同竞争和空闲时隙的时隙重构来达到分组冲突的充分化解,信道资源的高效利用,以及不同优先级业务的有效接入.仿真表明,与现有时隙类协议相比,新协议可以显著减少分组冲突,提高信道利用率,实现较低的分组接入延迟,并且能够较好的支持数据报业务.     

基于IEEE 802.15.6的无线体域网自适应MAC协议

针对无线体域网MAC协议自适应性不高且能效低的问题,提出一种基于IEEE 802.15.6的无线体域网自适应MAC协议（A-MAC）。对IEEE 802.15.6的超帧结构进行改进,竞争接入阶段和非竞争接入阶段的长度根据产生各优先级数据的节点所占的比例进行调整。竞争接入阶段又被划分为三个子阶段,子阶段的长度根据数据优先级情况进行动态调整。所有节点在竞争接入阶段按照信道接入策略竞争接入信道。最后仿真结果表明,在吞吐量、能耗和网络时延方面,使用A-MAC协议的网络性能明显优于使用IEEE 802.15.6 MAC和CA-MAC协议的网络性能。     

基于QoS的分布式认知无线电网络多信道MAC协议

在分布式认知无线电网络中,动态资源利用不足和中心控制单元的缺失使其MAC层协议的设计面临很多挑战。针对认知无线电网络的特点,提出了一种新的MAC协议,该协议通过在信道预约阶段优先考虑对时延要求较高的应用,来保证网络对这类应用的QoS;同时还解决了认知无线电网络中频谱的利用率低和隐藏终端两个热点问题。为分析研究该协议的性能,首先提出了一种新的分析模型。然后将这种新的MAC协议与两种典型的MAC协议进行了仿真对比,结果表明该协议提高了网络的吞吐量。最后通过数值分析和仿真证实了本协议设计简单高效,具有较高的频谱利用率,不但满足了时延敏感性应用的QoS需求,而且还能有效地解决多信道隐藏终端的问题。     

VoWLAN系统的MAC层改进机制

IEEE 802.11b的DCF接入方式是为无线数据业务提供接入而设计的,不能有效地支持诸如语音之类的实时业务。提出了两种改进的MAC层机制来提高无线局域网上传输语音（VoWLAN）的系统容量和有效性。分析和仿真结果表明,改进机制显著提高了系统容量,并保证了传输延迟、抖动和平均丢包率等服务质量（QoS）要求。     

快速动态时隙分配MAC协议的帧结构优化与分析

针对快速动态时隙分配（Fast Dynamic Slot Assignment,F-DSA）MAC协议不能处理多节点申请入网的问题,对其帧结构和入网算法进行了完善,提出了碰撞感知快速动态时隙分配（Collision aware Fast Dynamic Slot Assignment,CF-DSA）协议。在相同入网算法的前提下,提出了一种新的控制微时隙分布方式,得到了聚合碰撞感知快速动态时隙分配（Aggregate Collision aware Fast Dynamic Slot Assignment,ACF-DSA）协议,通过理论建模与数值分析,主要研究了采用两种不同帧结构的协议性能,发现ACF-DSA较CF-DSA降低了节点的入网竞争时延,且对变化的网络环境具有更好的适应性,表明聚合碰撞感知的帧结构有助于节点入网效率的提高。     

一种REB & PMDS的无线MAC协议

针对分散无线网络的媒质访问控制,提出了一种新的MAC算法;算法根据几何分布采用随机长度的突发来重复消除信道访问节点,其中每个发送节点能够在每个时隙中执行载波侦听操作或执行一个短突发或干扰发送;计算了在单次消除和重复消除中n个节点中有m个节点在消除阶段存活下来的概率以及重复消除中一个节点成为唯一获胜者的概率;并基于基本优先级向量提出了一种实现差异化服务的相对优先级机制,从而提高整个网络的信道总利用率;仿真实验结果表明,提出的协议算法相比于目前广泛采用的几种MAC协议在信道接入成功率、信道利用率和信道分配公平性方面都有明显的优势。     

改进的VANET分布式自适应时分多址分配机制

在车载自组织网（Vehicular Ad-hoc Network,VANET）环境下,针对多节点同时接入信道时的竞争冲突问题,将分布式时分多址（Time Division Multiple Access,TDMA）和空分多址（Space Division Multiple Access,SDMA）思想相结合,提出改进的分布式自适应时分多址分配机制（Modified Decentralized Adaptive TDMA Scheduling mechanism,MDATS）.MDATS协议的节点通过帧信息（Frame Information,FI）的交互,获取两跳范围内其他节点时隙使用情况,从而筛选出空闲时隙集.竞争区域将根据空闲时隙数在空间上均分成多个逻辑区段,节点则根据所处的逻辑区段与空闲时隙的对应关系确定竞争使用的时隙.该协议通过对空闲时隙在空间上的分散化,降低同时接入节点之间的竞争冲突.仿真结果表明,MDATS协议与其他类似MAC协议相比,能够达到更高的信道接入成功率、更低的接入时延性能以及更高的时隙利用率.     

车载自组织网络协作MAC协议研究

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)的关键技术之一就是 设计一个高效的媒体接入控制(Medium Access Control,MAC)协议。MAC协议因对网络的吞吐量、时延和丢包率等具有重大影响而成为研究热点。针对车载自组织网络对MAC协议的特殊性要求,提出了一种基于协作方案的TDMA MAC协议,即C-TDMA MAC。该协议中,当源节点到目的节点间直接传输失败时,其邻近辅助节点利用未被预留的时隙协作重传其先前侦听到的数据包到目的节点,而不影响其它数据包的正常传输。数值分析和仿真结果表明,所提出的协议提高了数据包成功传输的概率。     

基于多信道的快速数据收集MAC协议

现有的单信道和多信道介质访问控制（MAC）协议不能很好地满足大规模数据收集应用场合对数据速率和时延的要求。为解决该问题,提出一种基于多信道的快速数据收集MAC协议,结合多信道和时分多址复用消除节点问的干扰,在节点进行时槽分配时充分考虑节点半双工通信方式和数据收集公平性,尽可能地在空间上实现信道的复用,提高数据传输的并行性。在时序调度过程中,引入网络时延能耗平衡因子,实现不同应用场合对时延和能耗的平衡调节,增强协议的灵活性。仿真结果表明,该协议在大规模数据收集应用中具有高吞吐量、低时延的特性。     

DAMA协议在临近空间通信网中的时延分析

在临近空间通信网络中,各个用户要共享带宽有限的无线信道,因此,需要设计一种有效的MAC层协议。提出将按需分配（DAMA）多址接入协议应用到临近空间通信网中,运用排队理论建立了分析模型,对在固定帧长条件下该协议的平均端到端时延性能进行了理论分析,并利用OPNET仿真软件进行仿真验证。结果表明,理论分析能较准确地估计网络的平均端到端时延。     

一种新的竞争与分配相结合的MAC协议

针对IEEE 802.11在高竞争下吞吐量低,以及TDMA协议在低负载下吞吐量低的问题,提出了一种新的TDMA MAC协议：Q-TDMA。结合TDMA协议可以保证节点在每个周期内有一个发送机会,而同步CSMA/CA机制可以解决隐藏终端和暴露终端的问题,Q-TDMA协议要求节点根据本身的队列长度来竞争复用时隙。仿真实验结果表明,Q-TDMA提高了网络吞吐量,降低了端到端的延迟。     

基于剩余容量估算的访问控制

本文提出了基于剩余容量估算的访问控制，该控制方法支持综合语音、数据及图像码分多路访问（Code-division　multiple-access，CDMA）系统，可用于逆向链路中非实时数据业务的剩余容量预测。为预测在下一时间片能够调度的剩余容量、数据包的数据量或数据包的数据速率，提出了静态剩余容量估算模式和动态剩余容量估算模式。利用模拟实验考察了停机概率和平均数据报文延迟两种性能指标。在综合语音、数据及图像CDMA系统中基于动态剩余容量估算的访问控制性能优于基于静态剩余容量估算的访问控制。     

无线传感器网络MAC协议的性能改进研究

在无线传感器网络中,MAC协议决定着网络的信道分配,对网络的性能有很重要的影响。目前已研究出多种S-MAC协议,其中S-MAC协议是一种典型的无线传感器网络MAC协议,但此协议存在一定缺陷,无法更好地适应传感器网Jj络多变的特点。针对该问题,在S-MAC协议的基础上,结合了自适应退避窗口和根据节点队列长度预测流量的思想,提出了一种新的协议-Q-MAC协议,并达到了较为理想的预测效果。经NS2仿真验证,此协议在平均延迟、吞吐量、能量消耗方面较S-MAC协议有了显著提高。