非时隙CSMA/CA性能分析与研究

通过对基于IEEE802.15.4的无线传感网络的非时隙CSMA/CA的算法进行分析,建立了适合于大部分无线传感网络实际应用的具有单步转移概率分布的离散马尔可夫链模型。并给出了在该模型下数据包延时、退避次数两个主要的网络性能评价指标的计算公式。最后通过仿真实验分析了CSMA/CA 算法的三个网络参数对系统性能的影响。     

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。     

基于减少偷听的IEEE 802.15.4网络节点能耗降低方法*

为了优化IEEE 802.15.4 MAC协议能耗性能,针对IEEE 802.15.4 MAC协议存在的空闲偷听现象浪费节点能量问题,提出一种基于减少偷听的降耗方法：节点于超帧竞争接入时期内的退避时期适时地进入休眠状态。应用该方法建立了IEEE 802.15.4 MAC时隙CSMA/CA机制的Markov模型,并对模型进行了数学推导。基于本模型,对网络节点平均能耗进行了数学分析。理论分析和仿真结果表明,该模型有效地降低了节点的平均能量消耗和空闲偷听时间,协议性能得到有效改善。     

IEEE802.15.4无线传感器网络仿真与性能评估

IEEE802.15.4标准是为满足低速率、低能耗、低成本需求而制定的无线个人区域网（LR_WPAN）规范。通过用网络仿真软件NS2对基于IEEE802.15.4的无线传感器网络的主要性能指标进行分析,较为详实地论述了IEEE802.15.4MAC层基于时槽的CSMA/CA机制,最后给出仿真环境及其结果,并进行度量分析和阐述各指标间的依赖关系。     

6LoWPAN网络节点信道接入延时性能研究

为了优化6LoWPAN网络MAC协议性能,提出了一种基于饱和负载的时隙CSMA/CA机制的Markov链模型,并对协议主要网络参数进行了数学推导。基于该模型对节点平均接入延时及网络的信道接入概率等参数进行数值计算,重点分析了协议参数对网络延时性能的影响。数学分析表明,该模型较好地描述了基于饱和负载的IEEE 802.15.4 MAC协议的信道竞争接入机制,而合理的协议参数设置能够有效地改善网络节点平均信道接入延时性能。     

低速无线个域网隐蔽站问题研究

低速无线个域网标准IEEE802.15.4协议MAC层的主要目标是有效地减少能量的消耗,而并没有考虑如何有效地减少隐蔽站问题的产生.在无线多跳网络中解决隐蔽站问题主要方法有RTS/CTS和调节载波侦听范围等办法,但是均不适用于低速无线个域网.在对基于IEEE802.15.4的时隙CSMA/CA退避算法和隐蔽站问题产生的原理进行深入分析的基础上,得出了在节点均匀分布的情况下退避指数的最小值macminBE相对于发帧成功率的表达式,提出了通过调节macminBE,来减少由于隐蔽站问题引发的帧冲突的方法.并通过NS2仿真实验验证了方法的可行性.克服了现有方法的不足,较大地提高了网络的性能.     

随机接入移动无线传感器网络快速组网媒体访问控制

基于非时隙CSMA/CA随机接入机制的IEEE802.15.4MAC协议组网耗时过长,不能满足自组网实时通信应用需求。针对这一问题,分析了MAC组网流程中各步骤所耗时间,提出一种新的快速组网策略,采用预分配信道,将关联过程从间接传输简化为直接传输,改进CSMA/CA冲突避免机制以减少冲突。仿真实验和现场测试结果均表明,与IEEE 802.15.4协议相比,提出的快速组网策略使得信道冲突降低,组网时间更快,更符合实时通信需求。     

基于优先级的IEEE 802.15.4 CSMA/CA建模与分析

针对基于IEEE 802.15.4协议CSMA/CA机制的实时监测系统,为了分析CSMA/CA参数设置对网络性能的影响.建立了一个引入优先级信号处理的马尔可夫链数学模型.分析和比较了分别设置优先级信号和普通信号的协议参数.对优先级信号实时性和整体网络性能的影响.结果表明,综合考虑网络规模和网络中信号产生情况,合理地分别设置两种信号的CSMA/CA协议参数,可以提高优先级信号的实时性,而对普通信号的影响较小.     

体域医学传感器网络的设计及其QoS性能分析

提出医学无线传感器网络（MWSNs）的三层体系结构,并重点分析体域医学传感器网络的组成结构和网络传输需求。设计了基于IEEE 802.15.4无线个域网协议的体域医学传感器网络（BA-MWSN）,其拓扑结构采用星型,MAC采用时隙CSMA/CA机制。通过网络仿真评估了该BA-MWSN的QoS性能,分析表明：该网络能满足体域MWSNs的网络传输要求;设置合理的节点数量、网络负载和使用长帧可以获得较高的网络利用率和可靠性。     

IEEE 802.15.4 MAC协议退避机制的改进

考虑节点移动且数据传输率不断变化对网络性能的影响,针对IEEE802.15.4提出了一种网络负荷概率判断和指数加权滑动平均(PJNL_EWMA) 的退避策略,在每次载波监听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）算法开始时采用网络负荷概率判断思想判定当前网络状况,然后通过指数加权滑动平均方法动态地调整退避指数。通过NS2的仿真结果表明：与IEEE802.15.4标准协议算法及MBS+EWMA算法相比,PJNL_EWMA算法不仅提高了网络吞吐量,同时还减小了数据包的丢包率和碰撞概率,提高了网络性能。     

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。     

基于非饱和负载的802.15.4网络能耗分析

为了优化802.15.4 MAC协议能耗性能,提出了一种基于退避时提前休眠的时隙CSMA/CA机制,并建立了该协议的Markov链模型。然后使用M/G/1排队系统理论对非饱和网络负载建模,并对协议主要参数进行了数学推导。最后基于该模型对网络节点能耗进行数值分析。理论分析和仿真结果表明,该模型较好的描述基于非饱和负载的802.15.4 MAC协议,网络节点能耗得到有效改善。     

An Improved Markov Model for IEEE 802.15.4 Slotted CSMA/CA Mechanism

IEEE 802.15.4 protocol is proposed to meet the low latency and energy consumption needs in low-rate wireless applications,however,few analytical models are tractable enough for comprehensive evaluation of the protocol.To evaluate the IEEE 802.15.4 slotted CSMA/CA channel access mechanism in this paper,we propose a practical and accurate discrete Markov chain model,which can dynamically represent different network loads.By computing the steady-state distribution probability of the Markov chain,we obtain a...     

基于IEEE802．15．4a的无线测控网络协议

为满足工业现场测控任务对网络通信实时性的要求,提出一种基于IEEE80215．4a的无线测控网络协议,其中的令牌控制子层采用令牌机制管理各站点对无线信道的访问,克服了CSMA／CA机制无序竞争的缺陷,保证数据传输的时间确定性,介绍协议栈模型、逻辑令牌环动态建立过程以及令牌故障的自恢复机制,并在硬件平台NanoNET上加以实现。实验结果表明,该协议能够在强电磁干扰环境中稳定运行,具备实时特性。