基于能量收集技术的无线协作网络中继选择

针对目前能量收集技术能够收集到的可用能量受限,导致无线协作网络中继节点处易出现能量短板的问题,为了避免整个网络因中继节点大量死亡而瘫痪,提出了一种基于能量收集技术的无线协作网络中继选择方案,即联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案。首先,基于节点的能量收集状况,选出每跳中能量最大的节点进行解码转发;然后,结合每连续两跳的链路传输状态,选出与源节点和目的节点之间的数据传输信道最优者作为中继节点。结合Nakagami-m信道衰落模型,将该方案与随机选择方案、最大数据链路信道增益(MaDs)方案和基于中继-窃听链路最小信道增益(BNBF)方案进行对比分析,结果表明:在满足收集的能量足够用于下一时隙能量收集和数据传输的前提下,用于能量收集的比例越小,网络中断概率越小;联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案在网络中断性能方面优于其他方案,其中断概率随信噪比的增大而减小,特别是当平均信噪比为38dB时,网络中断概率降到10^-5。     

速率自适应的软网络编码方案

针对双向无线中继信道链路的时变性,提出了速率自适应的软网络编码方案.构造了基于软信息的网络编码中继协作方案,并通过对网络容量的估计,实现了自适应速率网络编码.仿真结果表明:速率自适应的软网络编码方案大大降低了中继节点的计算复杂度和功耗,所能达到的信息速率优于固定速率下的网络编码策略,能够适合不同的传输质量需求,在保持较...     

节点传输半径对无线自组织网络容量的影响分析*

在共享无线信道的多跳无线自组织网络中,节点传输半径的大小直接影响节点的一跳吞吐量和业务流传输的中继所需跳数,从而影响网络容量。在网络业务类型一致的条件下,通过数学模型分析和仿真实验,考察了网络容量与节点传输半径、业务流传输的路径长度以及网络节点数量之间的关系,其分析结果有助于优化无线网络的组网结构。     

无线传感器网络中的可靠传输研究

无线传感器网络是由大量微型传感器节点以自组织和多跳的方式构成的网络。它具有资源非常受限、无线通信链路质量不稳定和网络拓扑动态变化等诸多显著特点，与现有的互联网和其它无线网络存在较大差别，向可靠数据传输提出新的挑战和要求。针对无线传感器网络，本文探讨了设计可靠传输协议应考虑的因素，分析了两种可靠传输的实现机制，提出可靠传输协议的分类方法，并重点介绍近年来提出的典型可靠传输协议，最后指出将来的研究方向。     

基于无线自组织网络的TCP Freeze-Probing改进协议

传统的TCP协议在有线网络中能够良好地工作,但用于无线自组织网络时则性能有所下降.其原因在于,传统的TCP协议无法分辨网络丢包原因,如网络拥塞、链路断开、信道错误或者链路改变.为了提高TCP协议在无线自组织网络中的性能,提出了一种TCP协议的改进方案TCP Freeze-Probing.该方案是一种端到端方法,不需要网络中间节点的反馈合作同时,提出了一种基于TCP Freeze-Probing的吞吐量模型并利用仿真对模型进行了验证.分析和仿真结果表明,该方案能够有效地改进TCP在无线自组织网络的性能.     

多媒体传感器网络中基于两跳簇结构的图像传输方案

与传统无线传感器网络节点能量绝大部分消耗在无线收发上不同,无线多媒体传感器网络中数据处理与传输能耗具有“均匀“分布的特点.通过分析表明,传统无线传感器网络簇结构下的数据传输策略并不适合于无线多媒体传感器网络.因此提出了一种基于两跳簇结构的图像传输方案,通过增加中继节点负责图像的压缩编码和转发,在减小相机节点图像传输能耗的同时,大大缓解了相机节点和簇头的图像处理能耗压力.仿真结果表明,该图像传输方案极大的延长了网络的生命周期,非常适合于能量有限的无线多媒体传感器网络.     

受限网络中基于转发历史异步路由及中继数量研究

由于节点的移动性、稀疏链路和节点的不可靠,受限网络节点之间在大部分时间处于断开状态,现有的同步路由方法不能适用这种实际情况,所以必须从异步角度来考虑这类网络环境下的路由问题.文章完全从异步的角度思考无线自组织网中的路由问题,利用分组转发的历史信息智能做出路由决策,并研究中继节点数量对性能的影响,以减少由于复制大量分组而产生的网络流量.文章详细介绍了作者提出的方法,并通过仿真实验和一些相关算法进行比较,分析算法性能.     

自组织网络病毒传播模型研究

针对现有的网络病毒传播模型不适应自组织网络的问题,以无线传感器网络作为自组织网络的背景,提出一种复杂环境下的自组织网络病毒传播模型.该模型引入描述节点通信窗口开放情况参数以模拟休眠机制;引入描述网络链路好坏的参数以模拟环境影响因素;针对传感器节点资源有限等特征,提出一种抑制病毒传播的方案;使用在网络节点中注入补丁包的方式,完成无线传感器网络对病毒的免疫.通过与经典模型的对比实验证实了该模型对自组织网络具有良好的适应性.     

多源分布式协作空时网络编码系统的设计

为改善传统空时编码协作方案中节点功率消耗过高和传输效率较低的问题,在多信源、单中继协作网络中提出一种新的空时网络编码方案。该方案利用中继节点的多天线优势实现接收分集,并在中继节点设计空时网络编码,再按照编码矩阵特点转发信号到目的节点。仿真验证了信源数、中继天线数不同时的系统性能,并分析了传统空时编码协作方案与提出方案的性能差距和传输效率,得出该方案是一种易于实现,性能良好的高效无线数据传输方式的结论。     

基于加权路由思想的无线自组织网络生存时间优化算法研究

在无线自组织网络中,网络生存时间是衡量网络性能的重要指标之一.分析影响网络生存时间的众多因素后,提出了一种工作量加权路由模型以提高无线自组织网络的生存时间.在网络信息传输的过程中,综合每条链路的业务工作量对网络链路进行加权,建立距离加权传输数学模型.该模型通过降低工作较为繁忙节点的信息转发概率,从而到达均衡节点能耗的目的.最后,采用MATLAB进行数值仿真,结果显示本文提出的路由算法可以有效延迟网络生存时间,均衡网络节点的能耗.     

Broadcast anti-jamming systems

In a traditional anti-jamming system a transmitter who wants to send a signal to a single receiver spreads the signal power over a wide frequency spectrum with the aim of stopping a jammer from blocking the transmission. In this paper, we consider the case that there are multiple receivers and the transmitter wants to broadcast a message to all receivers such that colluding groups of receivers cannot jam the reception of any other receiver. We propose efficient coding methods that achieve this goal and link this problem to well-known problems in combinatorics. We also link a generalisation of this problem to the Key Distribution Pattern problem studied in combinatorial cryptography.     

基于分层聚类和干扰对齐的MIMO链路调度算法

为了降低干扰对齐所需的处理开销,将链路划分为多个簇分别进行处理成为可行的办法之一。针对现有簇划分算 法中运算复杂度较高的问题,本文提出了一种基于最小信干比的簇划分算法。在此基础上,针对所有簇同时通信造成部分簇内链路接收端信干噪比（Signal to interference plus noise ratio,SINR）较低的问题,本文将以链路为单位的调度问题等效为以簇为单位的调度问题,提出了一种基于层次聚类的簇调度算法。理论与仿真实验结果表明,本文所提出的簇划分算法的运算复杂度明显低于现有算法,且相同条件下的系统平均吞吐量更高。同时,本文提出的基于簇层次聚类的调度算法不同程度地提升了各簇内链路接收端的SINR,系统可根据不同的性能需求进行调度策略选择。     

一种改进的分簇路由算法

多跳分簇低功耗路由协议(MHLeach,Multi-Hop Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)是一种用于数据汇聚的路由协议,它为传感器节点提供一种自组织、自适应的分簇组网方法。MHLeach将网络分割成若干个小簇,使簇内传感器节点按星型拓扑方式汇聚消息到簇首,而把簇间的簇首连接成具有多个分支的树形网络来组网。为提高MHLeach的可靠传输能力,本文提出基于链路质量估计的能量均衡路由协议ELQECHE,ELQECHE协议讨论链路质量对传输可靠性的影响,它将簇首间的链路质量作为一个重要指标,根据该链路质量来评估网络传输可靠性的高低,最后从邻居中选出传输可靠性较高的簇首作为转发节点。     

MANET 中基于链路稳定性路由的跨层传输控制协议

在MANET中,通信节点的移动会造成端到端通信路由的时常中断.传统TCP协议只有拥塞控制机制,对由于节点移动造成的数据包传输丢失和超时也作为拥塞处理,使得端到端传输性能低下.为解决这一问题,采用跨层设计思想,将传输控制与链路稳定性路由结合,提出了一种基于链路生存时间概率的传输控制协议(transmissioncontrol protocol based on probability of link residual lifetime,简称TCP-PLRT).该协议通过在路由稳定时跨层收集路由层链路生存时间概率信息来实现对端到端连接稳定性的认知,并针对路由不稳定、路由中断、路由恢复,分别制定了路由切换、数据存储转发、ACK再确认三大机制.这使得TCP-PLRT协议具有对由移动造成的路由中断进行提前预判和有效处理的能力.仿真结果表明,TCP-PLRT协议能够极大地减小由节点移动带来的端到端传输性能的下降,减少分组重传,提高端到端的吞吐量.     

可伸缩多播通信的延时方法

使用ARQ与FEC混合技术有利于提高多播通信的可靠性和可伸缩性,但随着多播通信规模的扩大,仍将引发NACK爆炸的问题,接收者延时发送NACK,可以避免NACK爆炸,文中提出了基于指数分布,均匀分段延时的方法,并对其性能进行了分析。可知该方法抑制NACK的能力达到10^10。     

抑制NACK的定时器设置方法

FEC can be combined with ARQ to achieve large scalable reliable mutlicast. The NACK im-plosion is a major problem in receiver-initiated reliable multicast when a large, number of receivers sendsNACK to the sender. The method that receivers send NACK to the sender based on timer can avoid theNACK implosion. We propose a method to set timers. The method of time divided unequally and basedon exponential distribution to set timers has the better perfornance. By analysis for up to 10^10 receivers,we show the NACK implosion is avoided and feedback delay due to timers is low.     

MTCP: scalable TCP-like congestion control for reliable multicast

We present MTCP, a congestion control scheme for large-scale reliable multicast. Congestion control for reliable multicast is important, because of its wide applications in multimedia and collaborative computing, yet non-trivial, because of the potentially large number of receivers involved. Many schemes have been proposed to handle the recovery of lost packets in a scalable manner, but there is little work on the design and implementation of congestion control schemes for reliable multicast. We propose new techniques that can effectively handle instances of congestion occurring simultaneously at various parts of a multicast tree.Our protocol incorporates several novel features: (1) hierarchical congestion status reports that distribute the load of processing feedback from all receivers across the multicast group, (2) the relative time delay concept which overcomes the difficulty of estimating round-trip times in tree-based multicast environments, (3) window-based control that prevents the sender from transmitting faster than packets leave the bottleneck link on the multicast path through which the sender's traffic flows, (4) a retransmission window that regulates the flow of repair packets to prevent local recovery from causing congestion, and (5) a selective acknowledgment scheme that prevents independent (i.e., non-congestion-related) packet loss from reducing the sender's transmission rate. We have implemented MTCP both on UDP in SunOS 5.6 and on the simulator ns, and we have conducted extensive Internet experiments and simulation to test the scalability and inter-fairness properties of the protocol. The encouraging results we have obtained support our confidence that TCP-like congestion control for large-scale reliable multicast is within our grasp.     

基于人工免疫的工业认知无线网络路由机制

工业互联网（industrial Internet）已成为第四次工业革命的代表技术.根据工业网络数据传输服务的需求,以及针对工业无线网络拓扑相对稳定、流量规律变化等特点,提出了一种基于人工免疫系统（artificial immune system,简称AIS）的工业认知无线网络路由机制,包含基于链路质量的域内静态路由算法和基于多路径的域间动态路由算法,以实现工业网络的可靠路由.根据人工免疫系统特点,将工业网络的拓扑结构进行区域划分：提出了基于链路质量的域内静态路由算法,采用软硬件结合的方式监视网络链路,并根据移动窗口指数加权平均法计算链路丢包率;提出了基于多路径的域间动态路由算法,根据模式距离对节点的流量周期进行预测,防止节点因流量过大而导致丢包.基于OMNET++仿真平台进行仿真实验,结果表明,所提出的路由机制在应对突发流量时与组合定向地理路由算法相比,丢包率及网络开销分别降低1倍;应对链路失效的情况时与图路由算法相比丢包率降低4倍.     

A Motion Planning Framework with Connectivity Management for Multiple Cooperative Robots

This paper proposes a decentralized motion planning algorithm for multiple cooperative robots subject to constraints imposed by sensors and the communication network. It consists of decentralized receding horizon planners that reside on each vehicle to navigate to individual target positions. A routing algorithm which modify the network topology based on the position of the robots and the limited range of transmitters and receivers, enables to reduce the communication link failures. A comparative study between the proposed algorithm and other existing algorithms is provided in order to show the advantages especially in terms of traveling time and communication link failure.     

面向URLLC业务的MIMO上行系统线性接收机性能分析

针对5G超可靠低时延通信（URLLC）业务的应用需求,研究多输入多输出（MIMO）上行系统中匹配滤波接收机和迫零接收机的解码性能。在URLLC系统下,推导多用户MIMO上行链路在有限块长传输时两种接收机速率和解码错误率的表达式。采用基于随机矩阵理论的渐近等价分析方法和信道色散系数的泰勒展开式,分别获得高低信噪比场景下两种接收机解码错误率的解析式,据此分析两种接收机在URLLC业务下的性能差异,发现随着信噪比增加,迫零接收机解码错误率接近于零,而匹配滤波接收机解码错误率受限于基站天线数和用户数的比值。采用蒙特卡罗方法对所得理论表达式进行仿真验证,结果表明,随着信噪比增加,两种接收机速率和解码错误率的解析式与蒙特卡罗仿真结果十分接近,在低信噪比场景下解码错误率均高于10^-5,在高信噪比场景下满足URLLC业务的可靠性指标,并且迫零接收机可靠性明显优于匹配滤波接收机。