基于无线传感器网络的分布式时分多址调度策略

针对周期汇报型无线传感器网络(WSN)中数据量大而导致的无线信号冲突概率高的问题,提出了一种分布式的时分多址调度策略(DTSS)。该策略采用了一种分布式的竞争算法来构建节点的时隙调度表,即每个节点根据自身搜集到的信息来决定下一跳目的节点,并和其他节点竞争传输时隙。所有节点完成时隙调度表的建立后,节点在每个数据采集周期根据自己的工作时隙调度表发送和接收数据。仿真结果表明,该策略避免了节点无线信号的冲突,降低了节点能耗,延长了网络生命周期。     

基于网络效用最大化与冲突避免的无线传感器网络MAC协议

针对周期汇报型无线传感器网络(WSN)中的无线信号冲突和能量利用效率问题,提出了一种基于网络效用最大化与冲突避免的媒体访问控制(UM-MAC)协议。该协议基于时分多路复用(TDMA)调度机制,将效用模型引入无冲突的节点工作时隙分配过程中,把链路可靠性、网络能耗归纳到一个统一的效用优化框架中;进而提出了一个启发式算法,使网络能够快速找到一个基于网络效用最大化与冲突避免的节点工作时隙调度方案。将UM-MAC协议与S-MAC协议和冲突避免MAC(CA-MAC)协议进行比较,在不同节点数量的网络环境中,UM-MAC获得的网络效用较大,平均数据包成功发送率较高,生命周期介于S-MAC与CA-MAC之间,在不同的网络负载下所有节点发数据包到汇聚节点的平均时延有所增加。仿真实验结果表明:UM-MAC协议较好地解决了冲突干扰问题,提高了网络的数据包成功发送率和能量利用效率等性能;在低网络负载时,TDMA类协议的性能并不比竞争类协议好。     

基于时隙侦听的无线纳米传感器网络接入机制

针对太赫兹无线纳米传感器网络节点处理能力弱,功耗低的问题,提出了一种基于时隙侦听的传感器节点接入方案.将时间划分成等长的帧,主控节点通过发送帧同步信号实现整个网络所有节点的帧同步.当传感器节点出现发送数据请求时,通过侦听每个时隙,寻找一个空闲时隙发送数据,省去了主控节点与接入节点间控制信息的交互,具有简单、易于实现的优点.优化了帧周期设定,并提出了一种避冲突方法.仿真结果显示:方案可以在冲突概率较低的同时,实现高数据吞吐量.     

基于TDMA的无线传感器网络时隙分配算法

传感器技术、微机电系统、网络和无线通信等技术的进步,推动了无线传感器网络的产生和发展.根据无线传感器网络中节点密度大、以数据为中心和能量有限的特点,提出一种基于时分多址(TDMA)的动态分布式时隙分配算法.该算法根据两跳范围内的邻居节点信息动态分配时隙并能有效适应本地拓扑变化.通过仿真对该算法的良好性能进行了分析.     

无线传感器网络媒质接入控制协议的研究

针对现有的无线传感器网络单信道媒介接入控制协议,存在信道利用率低、信号冲突等问题,提出一种新颖的多信道媒质接入控制协议(MCMAC);该协议引入协调节点和时隙分配的方法,并充分利用硬件通信频率可调的特点,实现了无竞争的多信道媒质接人控制;仿真结果表明,采用该协议可以在有效提高信道利用率的同时,提高网络吞吐量,降低信号冲突和能量消耗,延长网络寿命.     

最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法

针对无线传感器网络的节点能量有限,且在进行信息传输时存在数据冲突、传输延时等问题,提出基于最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法。该算法将整个网络中的节点分成多个簇,并根据节点的传输范围,将每个簇中的节点均匀分布,每个节点根据自己的本地信息和剩余能量选择通信方式向簇头节点传输数据,从而形成传输数据的最短路径;并根据集中式TDMA调度模型,运用基于微粒群的Pareto优化方法,使得网络在完成规定的信息传输时每个节点耗费的平均时隙和平均能耗最低。仿真结果表明,上述算法不但可以最大化网络的生存周期,还可以有效地降低数据融合时间,减少网络延时。     

一种低时隙开销无线HART链路调度策略

无线HART是一种适用于工业现场的无线传感网络。无线HART采用基于TDMA的超帧技术来统一安排网络中的资源调度,并实现网络内的通信冲突避免。本文基于无线HART的mesh型网络拓扑结构,提出一种低时隙开销的无线HART资源调度策略(LCLSS),使用较少的时隙资源开销来完成对网络中所有链路的调度安排。该策略通过对传输路径的合理选择,时隙资源的充分利用,降低了网络的传输所用的时隙资源,同时对提高网络吞吐量也有所帮助。测试表明,该策略有效的降低了网络传输所使用的时隙资源开销,提高了超帧资源的使用效率。     

WSNs中数据融合树的时隙分配算法

周期工作DC(Duty-Cycling)技术,即周期地开/关通信和感测能力,能够有效降低传感节点的活动时间,进而延长无线传感网络寿命.然而,此技术给数据融合提出了挑战.为此,提出免碰撞的数据融合树的时隙分配算法CF-DGSS(Collision-Free Data Aggregation Slots Scheduling Algorithm for Duty-Cycled Wireless Sensor Networks),进而解决基于DC的WSNs的数据融合时隙分配问题.为了解决碰撞问题,CF-DGSS算法给每个节点构建冲突集.每个节点在融合时隙分配过程中,保存自己的冲突集.在分配时隙时,传感节点应当确保与冲突集内节点的数据融合不干扰.仿真结果表明,与其他的分配算法相比,提出的CF-DGSS算法具有低的融合时延.     

基于簇的无线传感网络流量负载的时隙调度协议*

针对大规模的无线传感器网络MAC协议在能量有效、低延时等方面的不足,提出一种基于簇的自适应时隙调度协议（ATSP）。整个网络由一些较小单位的簇组成,在每个簇内构造一棵数据聚集树,根据数据聚集树对节点每轮需要发送的数据流量进行加权,决定该节点的时隙大小;然后由簇头动态调节簇内节点时隙更新频率和顺序,可以降低时隙划分的能量和时间代价,减少节点的空闲侦听时间,避免串音。仿真表明,该协议有效地提高了网络能量有效性,延长了网络生存周期,降低数据包的延时。     

基于NTP的Ad Hoc网络时隙同步算法

基于无线Ad Hoc网络时分多址接入机制,设计一种多信道时隙结构。根据网络时间协议(NTP)的基本原理,提出基于该时隙结构的全网时隙同步算法。该算法继承了点对多点无线通信系统的时隙同步方式,在完成时隙主从同步调整后,实现全网时隙的初始对齐,然后进入时隙互同步调整阶段,根据网络节点时钟偏差、节点移动速度和保护时隙的长度,设置合理的互同步调整周期,既不增加网络流量负荷,又可保证各节点发射时隙不碰撞。仿真结果表明,该算法具有较小的时间同步偏差,能快速实现全网的时隙同步,可应用于基于TDMA方式的Ad Hoc网络。     

一种竞争窗口自适应调整算法设计

在传统的增强型分布式信道接入机制中,每个接入类别队列的主要参数都是静态的,并没有考虑到无线网络的状态。为此,利用时隙利用率来判断网络负载程度,参考每个AC队列的冲突率来动态调整最小竞争窗口和最大竞争窗口。仿真实验结果表明,该算法在保证实时业务要求的同时,能降低延迟,提高无线局域网吞吐量。     

Ad hoc网络中TDMA分布式动态时隙分配算法

基于时分多址(TDMA)的时隙分配算法能够提供很好的无线资源利用率,特别是在高负载的环境下.提出了一种适于Ad hoc基于TDMA的无冲突动态分布式时隙分配算法,通过动态改变帧长来控制未用时隙的过量增长,提高了系统吞吐量.该算法通过设置帧长为时隙2的次方,使其在不同帧长的节点中无冲突地包传输.节点间的同步采用本地同步方式.仿真结果表明该算法与IEEE 802.11相比提高了系统吞吐量并降低了端-端延迟.     

无线传感器网络节点实时流量负载的时隙调度算法

目前无线传感器网络基于TDMA的MAC协议基本考虑节点处于连续工作而忽略事件驱动状态,没有考虑到复杂多变的网络环境,造成节点能量过度的浪费.提出了一种根据节点实时流量负载的时隙调度算法(TART),TART算法基于簇结构, 采用分布式与集中式相结合的方式,成员节点实时向簇首发送自己数据流量信息,由簇头动态调节簇内节点时隙更新频率和顺序,降低时隙划分的能量和时间代价,减少节点的空闲侦听时间.仿真表明,算法有效地提高了网络能量有效性,延长了网络生存周期,降低数据包的延时.     

基于CC1101的时分多址接入系统设计

针对节点规模众多的低功耗无线传感网络中相邻链路之间易冲突的难题,提出了一种时分多址的无线通讯设计方案。该方案采用分网络时隙的通讯设计,终端节点只在自身的网络时隙内向集中器上报。经过大量的实验分析和测试证实,该方案可大大提高节点众多的低功耗无线网络的防冲突能力,从而提高系统的稳定性。     

传感器网络中一种实时的自适应时隙调度算法

无线传感器网络节点数目众多,MAC协议为节点分配工作时隙面临能量利用不高、节点延时较长等方面的难题。目前基于时隙调度的MAC协议一般采用等长的时隙大小,不能适应数据流量变化大的网络且忽略与网络层的融合,没有利用路由层信息来减低时隙分配算法性能代价。提出一种基于路由转发树的时隙调度算法（ATSA）,网络采用簇结构,在簇内构造一棵路由转发树,根据路由转发树形成的路径信息对节点实时获取节点每轮需要发送的数据量大小,根据节点的数据量大小来分配节点每轮需要的时隙,然后由簇头据此动态地为成员节点分配时隙,降低时隙划分的能量和时间代价,减少空闲侦听时间,避免串音。仿真表明,该算法有效地提高了网络能量利用效率,延长了网络生存周期,降低数据包的延时。     

基于冲突指示和分组隐藏节点冲突解析策略

隐藏节点问题是导致IEEE 802.15.4 协议性能下降的一个重要因素,而在IEEE 802.15.4 中没有给出解决该类问题的具体方案.提出一种基于冲突指示和分组的隐藏冲突避免策略（hidden node collision detection and avoidstrategy,简称HNCDAS）,该策略采用分组方法将IEEE 802.15.4 的CAP 周期划分为多个等分时隙,从隐藏冲突导致的部分破损帧中提取出隐藏节点地址信息,依据当前获得的隐藏关系动态地将节点调整到相应的竞争组,竞争组内的节点在同一周期内仍按照二进制后退方法竞争发送消息,不同的竞争组在不同的时隙发送消息,从而彻底解决隐藏冲突问题.与其他隐藏冲突解析策略相比,HNCDAS 具有额外开销少和动态调整等优点.从理论上证明了该策略的收敛性和解析策略时间的上限,实验结果表明,HNCDAS 在数据传递率、吞吐率和能量利用率等方面都有明显的提高.     

VANET中利用分布式TDMA空闲时隙的协作中继方法

车载自组网中的分布式时分多址(TDMA)协议的主要缺陷是未能充分利用无线信道资源,如节点空闲时隙问题。针对车载自组网无中心节点且网络拓扑结构快速变化的特点,提出一种协作中继分布式TDMA方法(CR-DTDMA),以便利用节点空闲时隙协作中继转发数据。CR-DTDMA实现一种网络握手协议来确定协作中继节点,不依赖相关数据传输确认机制,而且网络握手协议的控制信息都采用消息搭载机制传递,不需要发送专门的控制包。分析与模拟表明,CR-DTDMA提高了数据中继转发概率,降低了中继转发时延和丢包率。     

一种高能效无线传感器网络MAC协议研究

为了解决无线传感器网络中MAC层空闲侦听、冲突和控制开销所带来的无效功耗等问题,提出了一种高能效无线传感器网络动态非等分时隙MAC新方法;该方法依据网络拓扑和监测类型分析了覆盖率模型,设计了通过选举最低剩余能量节点为休眠节点的动态选举算法,推导得到了非等分配时隙协议的算法公式,同时,采用簇内单向广播的时钟同步算法保证了网络节点拥有相同的时间基准;在无线传感器测试床上进行仿真对比实验,结果表明该方法较好地实现了动态调节工作节点数量和非等分传输时隙的协议功能,MAC层的能量有效性显著提高;该方法可有效使用网络能量,延长网络生命周期,是一种高能效的无线传感器网络MAC协议。     

WSNs中联合速率控制与时隙分配的效用优化算法

针对无线传感器网络(WSNs),提出了一种联合节点数据采集速率控制与时隙分配的(JRCTA)算法效用优化.该算法建立统一速率控制与时隙分配的效用优化模型,将节点数据采集速率的优化控制与基于冲突避免的节点发送时隙分配结合起来,在控制网络延时性能的前提下,最大化汇聚节点在单位时间内所采集到的数据量.仿真实验结果表明,JRCTA算法具有较好的性能.     

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.