Ad Hoc网络中一种单信道并行MAC协议

提出一种单信道下的并行MAC协议PCTS—MAC．该协议在控制帧中携带时间信息和功率容忍度信息,其中时间信息用于隐藏终端和暴露终端同步并行传输,而功率容忍度信息则使隐藏终端和暴露终端在功率控制下参与并行通信．从而减轻并行通信给首传输节点对的干扰,保护正在进行的通信。定性分析和实验表明,该协议有效减轻隐藏终端和暴露终端问题,达到数据的并行传输,获得较好的网络吞吐量和公平性。     

Ad Hoc网络中隐藏和暴露终端问题的分析与研究

隐藏终端和暴露终端问题是Ad Hoc网络MAC层的固有问题．成为制约网络性能的关键因素。阐述Ad Hoc网络中存在的隐藏终端和暴露终端问题,分析目前采用的解决隐藏终端和暴露终端问题的若干方法．重点对比分析基于802．11协议的、根据节点当前所处状态和数据包大小情况、让隐藏终断和暴露终端参与同时并行通信的协议,并提出改进措施。     

基于显式阻塞通知的自组织网络MAC协议

IEEE802.11 DCF协议利用RTS/CTS握手机制解决无线网络中重要的隐终端问题.但是该协议并不能解决所有的隐终端问题,如隐接收终端问题.本文提出一种显式阻塞通知（Explicit Blocking Notification,EBN）机制的握手协议来解决无线自组织网络中的隐接收终端问题.通过采用RTS/CTS/BN/DATA/ACK握手序列来提前通知邻居节点隐终端的当前状态,避免邻居节点盲目的分组传输.仿真结果显示,EBN机制可以获得比IEEE802.11 DCF协议更加稳定的流量,同时节约带宽资源,减小分组延迟.     

Ad Hoc网络中隐藏终端和暴露终端相关问题研究

隐藏终端和暴露终端问题是Ad Hoc网络中的固有问题,成为影响网络性能的关键因素,是否较好解决了此类问题,已成为衡量MAC协议设计好坏的重要标准。文章在明确了隐藏终端和暴露终端的概念后,另定义了＂隐藏终端不同时发送＂和＂暴露终端被动为接收者＂两类问题,对MAC协议解决以上问题的方法进行了分类,剖析了各类方法的原理,并比较了其优劣,评价了其效果。     

基于无线网络编码的速率自适应协作MAC协议

传统无线网络编码协议在单播传输模式中较少考虑速率自适应对网络性能的改善作用,而利用RTS/CTS握手信号进行信道估计的速率自适应机制则存在开销大、网络吞吐性能差等缺陷。为此,提出一种基于网络编码的速率自适应协作介质访问控制协议RACNC。该协议使用网络编码模型和基于ACK帧的速率自适应机制,当源节点传输的原始数据帧未被成功接收时,选取中继节点对原始数据帧进行编码处理,然后转发编码数据帧,在保证数据帧可靠传输的同时减少其在网络上的传输次数。同时利用改进的ACK帧进行速率反馈,避免在估计信道质量时发送多余的RTS/CTS控制帧。仿真结果表明,与基于网络编码的NCAC-WTC协议相比,RACNC协议可有效减小平均端到端时延,提高网络吞吐量。     

基于CSMA/CA协议的隐藏终端问题的改进

在无线局域网中,当节点采用竞争方式访问信道时,隐藏终端和其他节点可能同时利用信道发送数据,引起数据碰撞。在CSMA/CA协议中,增加数据收发的控制分组,正确表示数据收发开始和停止的时间,代替网络分配矢量(NAV),使得隐藏终端和其他节点按照先后顺序发送数据,实现可靠的数据传输。在CC2530芯片设计的方法中,实验结果表明降低了隐藏终端干扰造成的误码率;在NS-2仿真器评估的方法中,仿真结果表明控制分组对于网络其他性能影响小。通过两种方法验证了改进MAC协议的有效性。     

基于定向天线的非对称无线自组网中MAC协议的研究

在采用全向天线的节点与定向天线的节点混杂的非对称网络中,传统定向MAC协议将带来新的"聋"问题和隐藏终端问题.针对这些问题,设计了NCDMAC(nested circular directional MAC)协议.在该协议中,全向节点采用多跳RTS/CTS,定向节点采用循环DRTS,定向天线嵌套旋转两周,以交换握手帧.ns2模拟仿真显示,NCDMAC协议在增加一定通信时延的情况下,能够解决非对称网络下的"聋"问题和隐藏终端问题,并带来比Multi-hop MAC和Circular MAC协议更大的网络吞吐量.     

基于节点合作的Ad hoc网多信道MAC协议

针对Ad hoc网络的多信道隐藏终端问题,提出一种基于邻居节点合作通告机制的异步多信道媒介访问控制协议。该协议通过空闲邻居节点向未收到信道协商控制帧的节点发送通告广播帧,从而有效地解决了多信道隐藏终端问题。仿真结果表明,与IEEE 802.11、MMAC协议相比,该协议在提高网络平均吞吐量的同时,还能降低数据包平均延迟。     

全双工CSMA网络中的隐藏终端问题研究

同时同频全双工技术允许节点在同一频带内同时发送和接收信号,理论上可以将频带利用率提高一倍。该技术虽然可以有效缓解传统CSMA网络中的隐藏终端问题,但是全双工CSMA网络中的隐藏终端问题仍然缺少全面且深入的研究。对半双工CSMA网络中隐藏终端问题及其解决方案进行了分析,介绍了全双工CSMA网络中的4种传输模式,理论分析和实验仿真说明了全双工CSMA网络中的隐藏终端问题。最后进一步分析了一些现有的全双工媒体访问控制(Medium Access Control,MAC)协议,并提出了几个在设计全双工MAC协议时为解决隐藏终端问题而应该考虑的问题。     

用于传感网功率控制的并行传输MAC 协议

针对无线传感网（WSNs）中节点间不对称的发射功率引起的隐藏节点和暴露节点问题,提出一种用于传感网功率控制的MAC协议（MAC4PC）.该协议采用邻节点向量表对邻节点的状态及当前会话的信息进行记录,并设计了相关的控制帧收发时序和干扰度判断准则,以保证新建立会话与当前会话互不干涉,从而实现暴露节点的并行传输.仿真结果表明,与802.11 DCF协议、SB-FSMA/CA协议以及GLPCB-PMAC协议相比较,MAC4PC协议提高了网络平均吞吐量,降低了节点平均能耗和数据分组的平均传输时延.     

基于PROPHET路由算法的缓冲区管理

DTN网络一般采用基于消息复制的随机路由策略,由于网络中存在大量的消息副本,因此会导致中间节点缓冲区占用大,出现拥塞。为此,从冗余控制角度出发,基于PROPHET路由算法,设计用于缓冲区管理的3种机制,包括消息副本数量的控制、数据包生存期的动态设置以及已成功传输数据包的主动删除。通过限制消息副本数和删除多余消息,降低网络中消息副本总量,从而减轻节点负载。实验结果表明,在网络资源有限的情况下,上述3种机制能提高消息的成功传输率,降低网络开销。     

DTN中基于两跳ACK确认机制的备用副本转发算法

针对容迟容断网络(Delay/Disruption Tolerant Networks,DTN)在遇到路由空洞问题时缺乏有效回避路由空洞区域的方法,导致信息端到端传输时延较大的问题,提出一种基于两跳ACK确认机制的备用副本转发算法。消息在空洞区域无法传播时由上一跳节点寻找其他符合条件的节点,另辟路径转发消息,从而避开路由空洞区域。仿真实验结果表明,该算法在递交率、平均时延和网络开销方面表现优于Spray and Wait等对比算法,在车载自组网中具有很强的应用性。     

基于Nak-Only握手协议的WUSB系统的设计

在WUSB系统的设计中,针对ACK等短数据包在物理层是定长数据包时会浪费带宽的问题,提出了一种Nak-Only握手协议,其主要思想是通过一种消极等待机制来代替ACK的传输,从而节省了过长握手包造成的带宽浪费。这种方案在实现中需要WUSB物理层的收发转换延迟具有良好的稳定性,但在收发转换延迟跳动较大的情况下,也可以用发送端缓存3个数据包的方法来避免数据包丢失。通过仿真验证了Nak-Only握手协议会对WUSB带来吞吐率上的提升,效果可以接近物理层支持理想变长数据包时的性能。     

一种支持负载均衡的多机心跳模型

状态检测是高可用性和可靠性的重要组成部分，设计实现了一个分布式的高可用检测机制，该机制逻辑上分为一个主节点和多个从节点；主节点由所有节点选举产生，周期性的对需要检测的虚拟子网进行轮循，从节点在收到轮循消息后给予响应；主从节点分别依据轮循响应和轮循信息对彼此的健康状态进行检测．较好的定时策略，确保了较低的误报概率和诊断延迟．该机制支持负载在主从节点上的均衡分配，扩展性好，状态机需要维护的状态数少，管理简单．     

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。     

一种改进的A(0)协议及其形式化分析

针对A(0)协议不能抵抗重放和伪冒攻击的不足,在修改原协议的消息格式和增加握手确认消息的基础上,提出了一种A(0)协议的改进方案,并应用SVO逻辑对改进后的协议进行了形式化的安全性分析。改进后的协议在保持原协议简洁、高效优点的基础上,增加了抵抗重放和抵抗伪冒攻击的能力。     

高负载场景下基于负载均衡的LLN路由协议

针对低功耗有损网络（Low-power and Lossy Network,LLN）中由于无线链路的有损特性导致在高负载场景下无法较好地实现负载均衡的问题,提出一种高负载场景下基于负载均衡的LLN路由协议（HSLB-RPL）。在该协议中,为了避免期望传输次数较大的备选父节点被选作为最优父节点,综合考虑当前节点和其备选父节点的期望传输次数;当检测到节点负载较重时,为了降低其被邻居节点选作为最优父节点的概率,对其DIO控制消息的发送时间间隔进行调整;当节点发生网络拥塞时,设计一种网络拥塞通告消息（NCN）,及时地对当前网络拥塞状态进行通告。仿真结果表明,相对于已有协议,HSLB-RPL协议能够有效地实现负载均衡,其中网络平均寿命延长了23.57%,根节点平均吞吐量提高了14.52%,归一化控制开销较低了12.87%。     

一种间歇性连接移动网络自适应路由协议

为提高间歇性连接移动网络的消息发送效率,提出一种基于移动自组网OLSR协议的自适应路由协议ARPBO。ARPBO在网络连通时通过OLSR协议快速转发消息;在网络中断时对OLSR协议进行扩展,从消息发送节点的局部连通网络中有效选择下一跳节点,然后通过延迟容忍网络的"存储-携带-转发"机制转发消息。实验结果表明,该路由协议能够在网络存在间歇性连接时获得较高的传递成功率和较低的传递时延。     

石英挠性加速度计网络化自主测试系统

针对在石英挠性加速度计性能检验与监测、退化机理等研究中,对加速度计输出信号快速准确采集的需求,设计一种高精度自主测试系统。提出了基于Zig Bee无线自组网的网络化测控方案,设计了适用于测控环境相对分散的分簇拓扑网络结构,以CC2530为核心设计了加速度计无线采集节点与智能无线控制终端,基于AD7734设计了加速度计高精度A/D转换电路。基于Z-Stack协议栈实现无线网络节点组网控制、数据传输程序设计,基于C#实现上位机终端控制台设计,针对大规模节点数据设计了一种高速数据帧结构,并采用了握手传输机制。经实际应用证明:系统采样误差低至0.049mV,可同时对40只加速度计进行长时间自主数据采集,并完成简单数据分析。系统可用于加速度计性能分析与建模研究中。