支持混合业务传输的蜂群无人机自组网多路访问控制协议

针对蜂群无人机自组网多优先级业务并行传输,以及高优先级业务低时延、高可靠的服务质量(QoS)需求,提出一种支持混合业务传输的多路访问控制(MAC)协议。该协议针对混合业务的QoS需求,对最高优先级业务采用多信道随机接入策略,其余优先级采用多信道忙闲接入策略,根据阈值和信道占用度对未超时分组的接入权限实时控制,并通过基于信道忙闲感知的多优先级退避机制,为各优先级业务提供了QoS保障能力。进一步综合运用排队理论、Markov建模、离散Laplace变换推导出了系统各项性能的数学表达式和各优先级业务信道接入阈值。仿真结果表明,该协议在重负载下能够有效保障高优先级业务低时延(<2 ms)、高可靠(>99%)的QoS需求及稳定的系统容量(>10 Mbit/s),性能优于区分优先级自适应抖动的多信道MAC协议和基于传输时隙分配和即时访问的混合MAC协议。     

机载自组网信道占用统计预测机制

在机载自组网随机竞争类MAC协议中,信道忙闲程度可以作为不同优先级分组接入信道的阈值,通过限制低优先级业务的接入,保证高优先级业务的QoS,从而克服重负载下分组盲目接入信道导致网络性能恶化的问题。提出一种信道占用统计预测机制,在对信道忙闲程度等级划分的基础上,采用滑动窗口机制、加权-马尔科夫链预测模型,通过统计信道负载的历史信息,将负载的多步预测值和真实值的差值作为当前时刻预测值的修正,以当前时刻信道负载的预测值判定信道忙闲,从而为不同优先级分组接入信道的阈值设置提供理论依据。仿真结果表明,该机制对信道负载的正确预测率在90%以上,能够为多优先级业务提供区分服务,并且可以明显改善随机竞争类协议在重负载下的性能。     

优先级区分服务的机载网络媒质接入控制协议

为了保障机载网络的系统容量及最高优先级业务严格的时效性与可靠性需求,提出区分优先级的媒质接入控制协议. 该协议对高、低优先级业务,分别采用多信道随机接入和多信道忙闲接入2种不同的信道接入策略,结合竞争窗口随信道忙闲程度自适应调整的退避机制,实现了多优先级区分服务. 通过建立多信道忙闲碰撞模型和退避模型,根据高优先级业务的QoS需求,计算求解不同信道数量下低优先级业务的最优负载取值区间和接入门限以及各项系统性能的数学表达式. 仿真结果表明,该协议不仅具有较高的系统容量（>10 Mb/s）,而且能够保证高优先级业务严格的时效性（<2 ms）、可靠性（>99%）需求,与带差分服务的跳频MAC （PFH-MAC）协议和区分优先级的自适应抖动MAC （PAJ-MAC）协议相比,性能有较大的提升.     

机载异构网络多优先级多径QoS路由协议研究

为了保障机载全域异构柔性网络中多种优先级业务的不同QoS需求,提出一种多优先级多径QoS路由(multi-priority and multi-path based QoS routing,MP2R)协议。该协议综合考虑路由有效性和可靠性指标,并基于强拆继续型服务策略的多优先级M/M/1系统,构造了路由代价惩罚函数,通过最优化理论对函数求解最小值,从而制定最优路由选择策略。基于机载网络模型路由仿真研究结果表明,MP2R协议不仅具有多业务类型的区分服务和QoS保障能力,而且能够合理利用网络资源,避免网络拥塞,实现负载均衡,有效满足机载全域异构柔性网络的性能需求。