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。     

WLAN中非完全合作博弈策略的MAC协议

IEEE802.11e机制中采用重设竞争窗口的机制提高无线局域网的QoS,但是,在高竞争的情况下低优先级的业务资源却被高优先级业务耗尽,导致传输不公平,低优先级业务吞吐量低,针对此问题,在EDCA的基础上提出在不同节点之间使用非完全合作博弈理论,竞争与合作相结合的策略,在不影响高优先级业务的QoS前提下,保证低优先级的业务,提高传输的公平性.仿真结果表明,与802.11eEDCA相比,该策略有效地实现了吞吐量与公平性的折中.     

WLAN中基于协作博弈的比例公平性带宽分配机制

在IEEE 802.11无线局网(WLAN)中,从协作博弈论的角度提出一种按用户流权重成比例(比例公平性)的带宽分配方案．通过建立用户流基于吞吐量的效用函数,将比例公平性的带宽分配过程建模为以整体效用最大化为前提,以个体效用最大化为目的的用户流之间的协作博弈．依据此博弈的纳什议价解(即用户流获取比例公平性带宽份额的最优信道竞争参数CW_min),提出了带宽分配方案PF-DCF．仿真结果表明,与802.11e EDCA相比,PF-DCF不仅有效的解决了低权重用户流无法获取系统带宽的问题,而且将WLAN在饱和状态下的吞吐量提高15％．     

多速率WLAN网络的时间公平调度算法

IEEE 802.11协议的分布式协调功能使得各站点以相同的概率接入信道,会导致多速率无线局域网的性能异常.该文通过对吞吐率公平与时间公平进行详细的理论分析与比较,提出了一种线性可调节时间公平的循环轮询队列调度算法.该算法实时地统计各站点准确的信道占用时间,并采用循环轮询方式保证各站点之间的时间公平性,提升系统的吞吐率性能.为保障业务流的服务质量,采用动态调节方式更新轮询单位服务时间,实现了传输效率与延时性能的折中.经过NS-3仿真与硬件系统实测验证表明,该算法在严格保证时间公平的同时,有效提升了系统上/下行吞吐率性能.     

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。     

采用基于速率的缓存控制的CSFQ算法

在核心无状态公平队列调度(CSFQ)算法的基础上,提出了一种采用基于速率的随机早期检测(RED)机制的核心无状态公平队列调度(rr-CSFQ)算法.在路由器中根据网络拥塞状态和数据流到达速率,采用基于速率的随机早期检测机制进行缓存管理.该算法通过调节早期丢包概率,解决了CSFQ时延较长造成的缓存"丢尾"问题,提高了带宽在不同数据流之间分配的公平性.仿真实验证明,该算法在缓存较小的情况下仍能保证带宽在传输控制协议(TCP)数据流和用户数据报协议(UDP)数据流之间的公平分配.     

RTS多预约和自适应窗口调整的WLAN多优先级算法

为保护无线局域网中高优先级业务的服务质量, 提出了一种基于请求发送(RTS)多预约和竞争窗口自适应调整的多优先级信道接入算法(MRDCW). 该算法首先利用RTS多预约进行优先级区分, 减少因低优先级业务增多而给高优先级业务带来的影响, 并通过理论建模验证了其有效性;其次, 不同等级的业务在竞争窗口回退时都根据自身的信道接入状况自适应调节竞争窗口大小, 以减小高优先级业务自身之间的影响. 仿真结果表明, 该算法相对802.11e更能适应网络状况的变化,并且更好地保护了高优先级业务的吞吐量.     

优先级区分服务的机载网络媒质接入控制协议

为了保障机载网络的系统容量及最高优先级业务严格的时效性与可靠性需求,提出区分优先级的媒质接入控制协议. 该协议对高、低优先级业务,分别采用多信道随机接入和多信道忙闲接入2种不同的信道接入策略,结合竞争窗口随信道忙闲程度自适应调整的退避机制,实现了多优先级区分服务. 通过建立多信道忙闲碰撞模型和退避模型,根据高优先级业务的QoS需求,计算求解不同信道数量下低优先级业务的最优负载取值区间和接入门限以及各项系统性能的数学表达式. 仿真结果表明,该协议不仅具有较高的系统容量（>10 Mb/s）,而且能够保证高优先级业务严格的时效性（<2 ms）、可靠性（>99%）需求,与带差分服务的跳频MAC （PFH-MAC）协议和区分优先级的自适应抖动MAC （PAJ-MAC）协议相比,性能有较大的提升.     

一种无线Ad Hoc网络中的公平带宽分配算法

针对如何公平有效地分配无线带宽的问题,提出了一种有效带宽分配算法,该算法能确保在无线多跳ad hoc网络模型中的各个用户分配到公平带宽资源.该算法在每一跳都能够公平地分配给每个竞争流相应的信道时间比例,依据这些时间比例,每一跳为经过自己的所有数据流计算更新速率,而每条数据流的源端能够根据更新速率来调节它的下一时刻发送速率,以达到它应该占有的公平份额.这种公平性被称为信道时间最大最小公平性.实验结果表明,所提出的这种信道时间最大最小公平性算法能够在无线多跳数据流中公平地分配带宽并达到高的信道时间资源利用率.     

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。     

无线Ad Hoc网络中基于阈值的分布式流控制机制

由于无线Ad Hoc网络的分布式特性,当多个流通过同一个中继节点时,带宽的不公平竞争导致低优先级流的饥饿,堵塞通讯.现有算法大多依赖被动的传输超时(Timeout)来处理拥塞控制和饥饿.通过设置拥塞阈值来主动反馈拥塞状态,提出一种基于阈值的分布式流控制机制 (TDFC).在TDFC机制中,数据流抢占带宽的贪婪行为将被中继节点阻塞,由此可以有效抑制贪婪行为,实现公平分配;同时各个中继节点为每个流设置堵塞阈值(block threshold),主动反馈堵塞事件,减少带宽浪费.仿真结果表明:与IEEE 80211 EDCA协议相比,TDFC可以有效实现流之间带宽的公平分配,而且将网络吞吐量提高20%.     

优化分组长度的IEEE802.11网络性能

节点移动等特征使得IEEE 802.11网络中存在大量的短时通信. 为了实现短时相遇业务流的公平通信和较高的网络吞吐量,理论分析了非理想信道中保证最高链路吞吐量的分组长度;借助仿真模拟了保证短时相遇业务流公平通信的分组长度,并给出了经验值;得到了可以在短时公平通信的前提下实现较高网络吞吐量的最优分组长度. 仿真结果表明,利用分析得到的分组长度进行通信,相遇业务流可以在给定时间内实现公平通信,同时保持较高的网络吞吐量.     

基于竞争限制的IEEE 802.11最优省电模式

在基于IEEE 802.11分布协调功能的无线局域网中,为解决每次beacon帧发送后竞争加剧的问题,提出了一种最优省电模式。该机制以成功竞争到信道的站点个数最大化为目标,通过修改beacon帧中的业务指示表域限制过度竞争。该机制还定义了下行优先级区分度参数α,以刻画不同业务优先级的差距。此外还建立了使用标准省电模式和最优省电模式时下行固定速率业务的功耗模型。理论分析和仿真结果表明,该机制能显著改善无线局域网的吞吐量和功耗性能,并可区分优先级。     

A random adaptive method to adjust MAC parameters in IEEE802.11e WLAN

The IEEE 802.11e standard is proposed to provide QoS support in WLAN by providing prioritized differentiation of traffic. Since all the stations in the same priority access category (AC) have the same set of parameters, when the number of stations increases, the probability of different stations in the same AC choosing the same values will increase, which will result in collisions. Random adaptive MAC (medium access control) parameters scheme (RAMPS) is proposed, which uses random adaptive MAC differentiation parameters instead of the static ones used in the 802.11e standard. The performance of RAMPS is compared with that of enhanced distributed coordination access (EDCA) using NS2. The results show that RAMPS can reduce collision rate of the AC and improve the throughput by using adaptive random contention window size and inter-frame spacing values. RAMPS ensures that at any given time, several flows of the same priority have different MAC parameter values. By using the random offset for the inter-frame spacing value and the backoff time, RAMPS can provide intra-AC differentiation. The simulation results show that RAMPS outperforms EDCA in terms of both throughput and end-to-end delay irrespective of the traffic load. Foundation item: Project(60673164) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(06JJ10009) supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province, China; Project(20060533057) supported by the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China; Project(2008CB317107) supported by the Major State Basic Research and Development Program of China; Project(NCET-05-0683) supported by the Program for New Century Excellent Talents in University     

IEEE802.11无线局域网技术中MAC层综述

严格服务质量(QOS)要求下,传统的IEEE 802.11无线局域网不支持实时流量,因此,IEEE 802.11e工作组致力于改进现有的802.11 MAC以使其支持延时敏感的多媒体应用,如无线局域网中的实时音频与实时视频。目前IEEE 802.11e MAC层草案已被拟定。本文对IEEE 802.11e进行了综述,并分析了其服务质量的局限性。首先,本文在介绍传统IEEE 802.11 MAC的基础上分析了其为基站提供QOS服务时存在的问题;接着,文章详细研究了IEEE 802.11e MAC,并指出与传统802.11e MAC相比IEEE 802.11e MAC所作出的改进,并对这些改进进行了分析。