多节点共享保障时隙分配策略

在现代工业无线网络中,IEEE 802.15.4标准以其独特的低功耗、低成本特点被广泛应用。IEEE 802.15.4可以提供最低0.006%的占空比,最大限度降低功耗,同时提供的保障时隙GTS机制为节点提供了实时服务保障。然而,在为大规模节点提供保障时,IEEE 802.15.4提供的GTS机制缺乏灵活性,只能为有限节点提供实时保障服务。本文针对这一问题提出一种多节点共享保障时隙分配策略,允许多个数据流在满足延迟需求前提下,共享同一个GTS减少带宽浪费。分析表明,多节点共享的保障时隙分配策略与普通分配方法相比,可有效提高带宽利用率。     

IEEE802.15.4多时隙下GTS性能分析及配置优化

IEEE802.15.4标准的保障时隙(GTS)机制可分配多个时隙,用于保障实时性数据的传输。针对非竞争接入期多时隙下GTS性能分析的不足,利用网络微积分法分析时延和吞吐量服务曲线及其与能耗的关系,改进IEEE802.15.4传感器节点模型,建模仿真研究GTS参数对网络性能(时延、吞吐量及能耗)的影响。仿真结果表明：根据高低突发性数据率的情况,最优化配置下的GTS可以满足实时性数据的传输。     

基于IEEE802.15.4的GTS调度算法优化

针对实时无线传感器网络(WSNs)系统对时延敏感的特点,对目前典型的IEEE802.15.4标准中保障时隙(GTS)调度算法进行了改进,提出一种基于时延优先级的GTS分配算法.根据网络微积分原理评估时延约束条件及GTS分配数目,按照优先级顺序响应GTS请求,并动态调整GTS中的时隙数量,确保实时传输和带宽利用率.通过在...     

基于ZigBee环境监控系统的MAC协议研究

针对环境污染监控系统数据量小、时间间隔长、周期性等缺点,改进IEEE 802.15.4MAC层规范,提出适合环境监测系统的协议emMAC,协议使用MAC层帧的保留位,保持帧长和格式不变,将GTS时隙进行再细分,最多可分为112个时隙,可为每个节点分配一个时隙进行CFP访问,并为提高QoS加入预警发送机制。emMAC保持了与IEEE802.15.4的兼容,通过使用omnet++4.1分析与仿真表明,协议有效的避免了信道冲撞,减少能耗,延长了网络寿命,性能优于802.15.4协议。     

IEEE 802.15.4 MAC协议能耗与时延均衡的GTS调度新算法设计

简述了IEEE 802.15.4 MAC协议中超帧结构和保护时隙(GTS)分配机制,分析了星状网络中信标使能模式下设备节点利用GTS方式通信时超帧结构中各参数对能耗与时延性能的影响.在此基础上设计了一种GTS调度新算法,该调度算法对时延期限小的节点优先进行GTS分配并在满足其时延要求情况下,根据业务量调节超帧结构中的超帧序号SO与信标序号BO,使设备节点能耗降到最低,从而实现星状网络中各节点的能耗与时延均衡,并用NS2仿真评估了调度新算法性能,其研究可为无线传感网络的实时应用系统提供参考价值.     

基于IEEE 802.15.4民航地面设备监控网络时延优化

机场地面设备(包括地面电源和地面空调)计量系统利用IEEE 802.15.4协议无线传感器网络WSN对地面设备的许多参数进行监测,这些数据因采集的位置不同,其重要性也不同,对实时传输和大量数据快速传输上有不同的等级要求。利用IEEE802.15.4 GTS机制,在原有的先来先服务FCFS算法的基础上,在PAN节点维护GTS请求队列,对GTS分配采取按终端节点数据重要性进行优先级抢占分配GTS,同时针对GTS请求和GTS响应的特点,对GTS Allocate请求采取保留的方式,直至GTS Deallocate到来,以保证重要数据的优先传输。仿真结果表明,采用GTS优先级调节和GTS请求保留相对于FCFS算法在数据传输快速性能上有明显的提升。     

非饱和状态下时隙CSMA/CA机制改进与性能分析

针对无线传感器网络中有重要信息的高优先级数据包需要尽快传输,且IEEE 802.15.4协议本身不支持任何优先级机制的情况,结合优先级调度策略和差分服务机制,对具有优先级级的时隙CSMA/CA机制进行全面数学建模,包括节点马尔科夫模型和信道马尔科夫模型,据此提出了一种非饱和状态下具有优先级的IEEE 802.15.4时隙CSMA/CA机制性能的分析方法。通过比较分析,改进的机制对提高网络中高优先级数据包的传输性能具有积极作用。     

无线局域网中基于节点数量的时隙长度设置

在IEEE 802.11无线局域网中,当节点数量增加,碰撞会相应增加,信道利用率下降,总吞吐量也随之下降。提出了基于节点数量估计的时隙长度动态调整算法DTSLENN。通过深入的理论分析,严格证明了取得吞吐量最大化的时隙长度优化设置解析式。基于此解析式,网络节点可根据节点数量来优化设置时隙长度,以取得最佳的系统吞吐量,从而改善网络性能。NS2仿真验证了所提算法在多种网络场景下的有效性。     

流量自适应的无线传感器网络簇内通信算法*

提出了一种流量自适应的无线传感器网络簇内通信算法。该算法根据各传感器节点所需传送的数据量来给各节点分配长度不等的时隙,使其能在所分配的时隙内有效地传送完所有的数据,减少节点空闲时和节点从睡眠到活跃状态来回切换时所消耗的能量。不同长度的时隙构成了不同长度的帧,整个簇生存期由不同长度的帧构成。仿真实验证明该算法相对于传统TDMA算法和BMA算法既节省了能量,又提高了信道利用率。     

面向最小延迟的无线mesh网络时隙分配问题研究

在基于IEEE802.15.4的工业无线传感器网络中,通过时分复用技术来实现节点间并行通信,以提高网络的吞吐量.通常,网络中的管理器根据全网拓扑对网络中的每个连接分配一个超帧中相应的时隙.不同的时隙分配方案中,连接在超帧中活动的顺序也不同,对网络性能的影响也不同.本文研究了不同时隙分配方案在网络吞吐量和数据延迟方面对网络的影响,定性分析了时隙分配方案与数据延迟的关系,并根据mesh结构的特点提出一种使用粒子群优化的算法,用于在网络管理器上对时隙分配进行优化,使得数据延迟最小化,以满足工业无线网络实时性应用的要求.     

SSL协议隐蔽通道的研究与实现

为提升隐蔽通道的网络穿透能力及抗分析性能,提出了一种基于SSL安全协议的新型隐蔽通道。通过SSL握手报文的随机数字段建立隐蔽域,利用SSL握手协商构建消息通道,采用一包一密进行流量变形伪装,通过访问HTTPS服务实现网络隐蔽通道传输。在多种不同HTTPS环境下的实验验证了该方法的可行性,测试结果表明,相比传统存储型隐蔽通道,该隐蔽信道的容量有大幅度提高,单个报文可携带28 Byte信息,且具有更高的抗隐蔽域估计及抗统计画像能力。     

调度和拥塞控制相结合的无线网络资源分配模型

研究了基于WLAN访问Internet的网络基站处流,提出了一种基于队列长度的调度方法和基于信道容量的拥塞控制模式,以达到网络资源的公平分配,并解决由于不恰当处理基站处堆积数据包而引起的弊端。在提出的资源分配模型中,调度算法根据各条流堆积的队列长度来随机地选择将要发送的数据分组;而拥塞控制模式中,将链路使用率作为拥塞指示,通过计算,平等地反馈给每一条流的发送端。发送端根据反馈到的拥塞信息来调整发送速率,以达到资源分配的公平性。仿真的结果表明：各条流能公平地共享无线网络的带宽。此算法的最大的优点在于基站不需要按照某种特定的公平性定义来选择数据包却能达到很高的公平性。     

基于LQI的WSN自适应差错控制方案

针对无线传感器网络(WSN)中信息传输误码率高和能量受限的问题,提出一种基于链路质量指示(LQI)的自适应差错控制方案。利用IEEE802.15.4协议的物理层规范为无线传感器网络提供精确的信道质量评估,根据LQI与误包率之间的数量关系,将信道质量非均匀地划分为8个等级,并选择8种BCH码与之对应,在节点通信过程中实时地选择最佳的BCH码作为纠错码。实验结果表明,该方案具有较高的能量效率,能够有效降低误包率。     

改进的神经网络EPON动态带宽分配方法

动态带宽分配（DBA）是EPON的关键技术,根据数据业务流量的突发性调整了ONU授权时隙的顺序,提出了一种改进的轮询算法,构造了微粒群（PSO）优化的神经网络预测模型,提高了轮询周期内ONU新增数据的预测精度,从而保证了带宽分配公平性。仿真结果表明,该算法在优化带宽资源分配、降低平均数据时延方面均优于传统DBA算法。     

自适应低轨卫星MAC协议性能分析

针对低轨卫星通信信道碰撞检测能力弱,时延较长和大业务量的特点,提出一种具有接入控制机制的自适应APRMA MAC协议。通过对信道负载和业务优先级判断来确定不同业务的接入概率函数,并且接入概率在每个时隙中通过更新来动态适应系统资源的变化。该MAC协议确保多个终端合理共享有限的无线资源同时,系统能达到高容量。通过仿真对语音业务丢包概率、数据包平均时延和数据业务吞吐量三个衡量协议性能指标与传统协议进行分析对比,证明了APRMA MAC协议显著改善系统性能。     

路径差异敏感的包散射策略机制

数据中心网络中随机包散射设计策略有效地提升了链路的多路径利用率,但是容易造成乱序问题。介绍了由数据包乱序所引起的“伪丢失”现象,设计了基于分类路径的自适应包散射策略（Cparps）,根据路径的队列长度对路径进行分类,并将不同数据流隔离在不同类型的路径上进行随机散射。实验结果表明,在对称和非对称拓扑下Cparps协议的乱序次数和数据包个数都相对较少,说明Cparps可以有效缓解数据包的乱序。     

单向信道的信息可靠传输机制研究

提出了两级FEC的机制来解决单向信道的信息可靠传输的问题。数据包级FEC（第一级）通过添加冗余数据包来恢复传输过程中数据包的丢失。比特级FEC（第二级）通过添加冗余比特来纠正数据在传输过程中比特差错。鉴于包头信息是数据包级FEC的关键,提出数据包包头FEC机制来尽量保证包头信息的正确。提出的方案能很好地恢复丢失的数据包,特别是连续数据包的丢失,能很好地纠正比特差错。     

一种服务区分的多媒体传感器网络MAC协议

为在资源受限的无线传感器网络中传输具有不同业务要求的多媒体信息,提出一种基于服务质量感知和优先级的无线多媒体传感器网络MAC协议——QA-MAC。协议通过有效的服务区分机制,对不同优先级的数据流采用不同的自适应竞争窗口调节方法和占空比调整方法,以保障不同优先级业务的实时传输要求。仿真实验结果表明,与S-MAC协议相比,QA-MAC协议在网络延迟性和数据包传输率方面都有明显提高,随着网络负载的增大,数据包传输率平均可以提高30%以上,能够较好地满足无线多媒体传感器网络应用的需求。     

Performance Analysis of CSMA/CA Protocol for High-speed Wireless LANs

In this paper, we present an exact analysis to numerically evaluate the performance of the multiple random access method with non-persistent carrier sense multiple access with collision-avoidance (CSMA/CA) protocol for high-speed and realizing fully-distributed wireless LANs. The collision-avoidance portion of CSMA/CA in this model is performed with a random pulse transmission procedure, in which a user with a packet ready to transmit initially sends some pulse signals with random intervals within a collision-avoidance period before transmitting the packet to verify a clear channel. The system model consists of a finite number of users to efficiently share a common channel. The time axis is slotted, and a time frame has a large number of slots and includes two parts: the collision-avoidance period and the packet-transmission period. A discrete-time Markov process is used to model the system operation. The number of slots in a frame can be arbitrary, dependent on the chosen lengths of the collision-avoidance period and packet-transmission period. The influence of possible length of the collision-avoidance period and packet-transmission period, and pulse transmission probabilities on the network performance are discussed, based on the results of the utilization of channel and average packet delay for the different packet generation rate.     

一种自适应主动队列管理算法ABlue

Blue是一种典型的主动管理算法,但其队列和延时波动较大,尤其在连接数较大或连接数突然发生变化时容易造成队列溢出或空闲。为此,提出一种自适应主动队列管理算法——ABlue,利用平均队列长度预测拥塞,根据网络流量的变化动态计算标记概率,从而保持队列稳定、减小延时抖动并降低丢包率。仿真实验结果表明,相比Blue算法,ABlue算法具有较低的丢包率和较高的带宽利用率。