一种饱和状态下EDCA机制新的性能分析模型

针对支持QoS的IEEE 802.11e协议的优先级区分信道接入特性,提出了一种新的性能分析模型方法。考虑在饱和状态下,该模型分析包含了EDCA主要三个方面:AIFS(arbitribution inter-frame space)区分机制,信道和帧拥塞机制以及不同的竞争窗口大小。在不同的传输负荷,节点数和网络结构条件下。模型分析的值与仿真值在各个优先级接入的传输吞吐量,信道接入延迟和数据丢失率等性能有很好的一致性。     

车用自组网自适应单跳广播协议

在车用自组织网的单跳广播协议中,隐藏/暴露节点是影响广播信息成功分发的关键因素,媒体接入控制层的竞争窗口是影响吞吐量性能的关键因素.首先建模分析广播信息成功接收率、吞吐量与节点密度、竞争窗口之间的关系,然后针对车用自组织网的节点密度动态变化特征提出基于多目标优化的自适应可靠单跳广播协议.仿真研究结果表明,该协议通过自动调整节点竞争窗口可以在保证广播信息可靠分发的同时优化网络吞吐量.     

虚拟空闲时间对非饱和状态DCF性能的影响

研究非饱和状态下分布式协调功能(DCF)协议的性能,针对非饱和状态下的无线局域网,引入虚拟空闲时间定量描述系统的忙碌程度,对二维马尔科夫链模型进行改进.在理想信道条件下,使用基本接人方式,利用改进模型研究虚拟空闲时间及站点数对DCF性能(系统吞吐量和分组传输平均时延)的影响.理论推导及仿真结果表明,在不同的虚拟空闲时间下,随着站点数的增加,系统非饱和吞吐量为先快速上升后缓慢下降的过程,分组传输时延则是平稳上升的过程,与选取的对比模型相比,吞吐量在站点数目较小时有明显改善,时延性能有较大提高.     

无线传感器网络比对广播时间同步算法

针对无线节点自身资源有限的特点,结合比对同步方法和广播方法,提出了一种低开销的比对广播时间同步算法(PBTS).该算法中,主节点通过与其广播域内任意一个从节点进行分组比对交互获得主从节点分组延迟时间,并利用无线信道的广播特性实现主节点广播域内所有节点的时间同步,减少了同步分组数量.同时该算法设计了分组延迟时间更新周期因子,增加了算法的可配置性,进一步减少了同步过程开销.性能分析表明该算法能有效的减少同步过程开销,并能获得较高的时间同步精度.最后通过实验验证了该算法的性能.     

多速率最优竞争窗口的WLAN退避算法

在对原有的IEEE 802.11 DCF多速率退避算法研究的基础上,提出了基于多速率的最优竞争窗口退避算法（Multi-rate Optimized Contention Window algorithm,MOCW）。该算法的核心思想是在多速率时间公平性的基础上,利用理论上的最优窗口值作为节点的初始窗口值,以此来减小多节点同时发送数据时的碰撞概率。仿真实验表明,该算法在饱和状态下,无论在时间公平性还是系统吞吐量的性能上都有所提高。     

非平衡进程到达模式下MPI广播的性能优化方法

为了提高非平衡进程到达(unbalanced process arrival,简称UPA)模式下MPI广播的性能,对UPA模式下的广播问题进行了理论分析,证明了在多核集群环境中通过节点内多个MPI进程的竞争可以有效减少UPA对MPI广播性能的影响,并在此基础上提出了一种新的优化方法,即竞争式流水化方法(competitive and pipelined method,简称CP).CP方法通过一种节点内进程竞争机制在广播过程中尽早启动节点间通信,经该方法优化的广播算法利用共享内存在节点内通信,利用由竞争机制产生的引导进程执行原算法在节点间通信.并且,该方法使节点间通信和节点内通信以流水方式重叠执行,能够有效利用集群系统各节点的多核优势,减少了MPI广播受UPA的影响,提高了性能.为了验证CP方法的有效性,基于此方法优化了3种典型的MPI广播算法,分别适用于不同消息长度的广播.在真实系统中,通过微基准测试和两个实际的应用程序对CP广播进行了性能评价,结果表明,该方法能够有效地提高传统广播算法在UPA模式下的性能.在应用程序的负载测试实验结果中,CP广播的性能较流水化广播的性能提高约16%,较MVAPICH21.2中广播的性能提高18%～24%.     

节点度估计和静态博弈转发策略的Ad Hoc网络路由协议

针对Ad Hoc网络路由发现过程中广播路由请求分组导致的广播风暴问题，提出了一种基于节点度估计和静态博弈转发策略的Ad Hoc网络路由协议NGRP.NGRP考虑边界影响，采用分段函数的思想将网络场景分为中心、边和角区域，分别估算网络中节点在不同区域的节点度，避免了周期性广播Hello消息获取节点度导致的开销；NGRP路由请求分组的转发采用静态博弈转发策略，利用节点度估算参与转发路由请求分组的节点数量，将转发和不转发作为策略集合，设计效益函数，通过纳什均衡获得节点转发路由请求分组的转发概率，从而减少了路由请求分组广播过程中产生的大量的冗余、竞争和冲突，提高了路由发现过程中路由请求分组的广播效率.运用NS-2对协议的性能进行大量的仿真，结果表明：NGRP的分组投递率、路由开销、MAC层路由开销和吞吐率这4项指标明显优于AODV+FDG，AODV with Hello和AODV without Hello协议.     

基于M/G/1/K排队理论的IEEE 802.15.4网络吞吐量分析

针对IEEE 802.15.4时隙载波侦听多址接入与碰撞避免(CSMA/CA)算法,利用二维Markov链分析方法提出了一个网络分析模型。该模型特别考虑了IEEE 802.15.4协议的休眠模式以及退避窗口先于退避阶数(NB)达到最大值的情况。在此基础上,结合M/G/1/K排队理论推导得到了吞吐量的表达式,进而分析了网络在非饱和状态下数据包到达率对吞吐量的影响,利用模拟平台NS2进行了仿真。实验结果显示理论分析结果与仿真结果可以较好地拟合,并能准确描述网络吞吐量的变化,验证了分析模型的有效性。     

移动自组网多速率MAC协议吞吐量分析及优化

针对移动自组网（MANET）多速率媒体接入控制（MAC）协议吞吐量和公平性偏低问题,推导不同发送速率节点吞吐量表达式,定量分析限制协议性能的关键在于低速率节点和高速率节点信道占用时间的不公平性。基于时间公平性最大化考量,在不影响低速率节点性能的前提下,提出低速率节点竞争窗口和分组长度最优化两种机制,最大化高速率节点吞吐量,使网络饱和吞吐量最优。实验结果表明,发送速率为1 Mb/s和11 Mb/s且Jain公平索引值最大时,低速竞争窗口仿真和理论最优值为320和340,分组长度为64 B和60 B,且低速节点吞吐量基本不变,但饱和吞吐量理论值比仿真时高0.2~0.5 Mb/s,公平性和吞吐量均得到改善。     

基于GDCF的竞争窗口快速增加退避算法

竞争窗口（Contention Window,CW）的调整策略在很大程度上决定了退避算法的性能。针对节点碰撞时CW固定调节方式存在的不足,将节点的连续碰撞次数作为衡量信道竞争激烈程度的标志并将其引入到CW的调整策略中,在GDCF基础上提出一种具有自适应特点的CW快速增加退避算法（Fast Increasing GDCF,FI-GDCF）,节点碰撞时按照其连续碰撞次数的指数律调整CW大小。理论分析和仿真结果表明,与BEB和GDCF算法相比,FI-GDCF算法在两种接入模式尤其是基本接入模式下,其碰撞概率、归一化网络吞吐量以及分组平均接入时延等性能均可获得不同程度的提升。