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.     

WiMAX Mesh网络中一种分布式时隙分配算法

提出了一种基于资源预留的WiMAX Mesh网络支持QoS的微时隙动态分配算法。通过区分数据流优先级的方式将业务分为高优先级业务和低优先级业务两类,对高优先级的业务在每帧中预留一定的微时隙作为分配高优先级业务的时隙,预留时隙大小可以根据网络时隙使用状态动态地进行调整。仿真表明该算法在满足高优先级业务QoS的同时兼顾业务的请求失败率与时隙的利用率,降低了分组的平均时延。     

一种无线多媒体传感器网络分区链路调度算法

链路干扰是无线多媒体传感器网络实现大容量、实时、可靠传输的主要困难。为提高多跳传输模式下无线网络性能,基于MAC层的调度算法得到了广泛关注。调度算法为每条链路分配合理的传输时槽,降低了冲突和重传次数,能显著提高网络传输性能。但随着网络规模的增大,无论是集中式还是分布式调度算法,都存在调度开销增大和性能降低的问题。针对这一问题,根据节点分布密度和承载网络流量大小,将网络划分为密集区域和稀疏区域。稀疏区域的节点传输冲突较小,直接采用CSMA的协议。密集区域的节点传输冲突大,采用基于队列长度的分布式调度。分区调度能够有效降低网络规模扩大导致的调度算法复杂性增大的问题。仿真实验表明,分区调度算法无论是在队列长度,还是在延时性能上,较传统算法有明显改善。     

无线传感器网中基于加权负载的时隙调度算法

针对无线传感器网络MAC协议,提出了一种能量有效的自适应时隙调度算法EATA。算法基于簇结构,由簇首根据节点加权通信负载动态调度各节点占空比,减少节点的空闲侦听时间;并通过动态调节时隙更新频率和顺序以降低时隙划分的能量和时间代价。仿真表明,在控制数据包时延的前提下,算法有效地提高了网络能量有效性,延长了网络生存周期。     

无线传感器网络初始化时隙分配算法

在无线传感器网络初始阶段,节点初始状态对等,且均无法预知网络环境,这对建立MAC协议提出很大挑战,现有的MAC算法均无法适用.本文针对网络初始阶段混乱无序的情况,建立了初始数据通信模型,进而提出一种时隙分配算法,分布式地实现两跳内节点的时隙分配.该算法消除了无线网络中的暴露终端以及隐藏终端问题,保证了节点间通信的成功进行,为后续协议的应用提供了前提.仿真表明,算法能迅速、准确地实现时隙分配.算法运行时间只与节点密度有关,与网络规模关系不大.     

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。     

基于簇的无线传感器网络实时负载的研究

针对传感器网络处于不同的负载环境下,动态地分析每轮需要的时隙大小,针对节点处于非连续的单跳同构网络,节点数据量变化较大,提出一种基于簇的传感器网络流量负载时隙调度算法（CTRSA）。算法采用簇结构,每轮时序周期内,簇首节点实时地采集成员节点数据量的信息,据此决定成员节点的时隙。实验分析和仿真表明其能够显著提高WSN的能量有效性,延长网络的寿命。     

快速动态时隙分配MAC协议的帧结构优化与分析

针对快速动态时隙分配（Fast Dynamic Slot Assignment,F-DSA）MAC协议不能处理多节点申请入网的问题,对其帧结构和入网算法进行了完善,提出了碰撞感知快速动态时隙分配（Collision aware Fast Dynamic Slot Assignment,CF-DSA）协议。在相同入网算法的前提下,提出了一种新的控制微时隙分布方式,得到了聚合碰撞感知快速动态时隙分配（Aggregate Collision aware Fast Dynamic Slot Assignment,ACF-DSA）协议,通过理论建模与数值分析,主要研究了采用两种不同帧结构的协议性能,发现ACF-DSA较CF-DSA降低了节点的入网竞争时延,且对变化的网络环境具有更好的适应性,表明聚合碰撞感知的帧结构有助于节点入网效率的提高。     

无线传感器网中基于时隙轮循的串音控制策略

提出了一种基于时隙轮循的无线传感器网络MAC协议串音控制策略。此策略以簇结构组织网络,由簇头为簇内节点分配互不重叠的工作时隙,并以自带信令的方式来避免节点之间可能的串音。理论分析及仿真表明采用时隙轮循的串音控制策略有效地减少了节点间的串音,提高了无线传感器网络MAC协议的能量有效性。     

一种无线传感器网络MAC协议优化算法

在无线传感器网络中,各节点采集的信息以多跳的方式传送到汇聚点.从各节点到汇聚点形成一棵以汇聚点为根的传输树.文中在对无线传感器网络传输特点分析的基础上,剖析了基于CSMA/CA(载波多路监听/冲突避免)的MAC协议在树状结构无线传感器网络中的弊端,提出了一种基于CSMA/CA的MAC协议优化算法.算法基于节点在传输树中的位置信息调整其MAC信道接入分配,将CSMA/CA采用的各节点均等竞争信道的方法优化为各节点依据在传输树中的位置情况竞争信道的方式,这一优化提高了节点公平性,使MAC信道接入分配与树状结构的无线传感器网络传输特点相契合,解决了基于CSMA/CA的MAC协议与树状结构无线传感器网络不匹配的问题,从而减少了信道资源浪费,提高了网络传输效率,降低了能耗.实验结果表明该算法在网络丢包率、吞吐量和能耗方面的性能均有较大改进.     

面向紧急数据的异步多信道工业无线网络调度方法

针对现有时分多址(TDMA)调度方法在面对异步多信道条件下工业紧急数据调度时表现出的时延大、控制信道(CC)饱和、能耗过高等问题,提出一种基于接收端的紧急数据调度方法--EOAM.首先,采用基于接收端的策略,解决了异步多信道调度中存在的控制信道饱和问题;其次,采用特殊信道(SC)结合优先级指示的方法保证紧急数据快速切换信道进行实时传输的同时,允许非紧急数据基于优先级指示标志采用退避机制占用信道,保证了特殊信道的利用率.该方法既适用于单播通信,也适用于广播通信.仿真实验结果表明,相比分布式控制算法(DCA),EOAM的传输延时最低可达8 ms,可靠性可达95%以上,能量消耗降低了12.8%,能满足工业紧急数据的传输需求.     

Dual-Radio传感器网络链路调度算法的研究

针对传感器网络中正交信道较少和传感器节点不易配备过多Radio的特点,提出一种Multi-Sink Dual-Radio传感器网络中分布式信道分配算法（Channel Allocation,CA）,并在此基础上提出一种半分布式链路调度算法（Link Scheduling,LS）。根据节点距离Sink节点的最少跳数,将网络划分为不同的层次,形成层次结构网络。CA能消除不同层次节点间的通信冲突,而LS能消除同层次节点间的通信冲突。从而CA和LS高效率地实现数据无冲突并行传输,可较好地解决传感器网络中的数据收集问题。实验结果表明,提出的算法可显著减少数据收集时间,提高网络吞吐量。     

一种实现MIMO多包接收的Ad Hoc网络MAC协议

MIMO技术可以同时接收多个数据包并能对它们进行有效的分离,是改善Ad Hoc网络系统性能的新途径。提出一种利用MIMO系统中MPR能力来提高网络吞吐量的MAC协议。它通过在回复CTS前接收多个RTS来最大化可以同时发送的链路数,接收节点根据自身的天线数目和接收到的RTS数目决定发送数据流数目。与现有的同类协议相比,该协议可以无差错地接收并分离出多个节点同时发送的数据,且在同一竞争区域内,允许多对节点同时通信。在OPNET仿真软件中,从业务负载、节点场景密度对其进行了网络仿真,并在结果分析中验证了MIMO MAC协议的综合性能优势。     

传感器网络中基于簇的融合树构建算法

针对无线传感器网络中节点能量有限的特点,提出一种基于簇的数据融合树构建算法。该算法利用基于簇的层次结构减少路由维护代价并提高系统可扩展性;利用数据融合树处理网中冗余信息,降低数据传输量,实现了节点能量高效地使用。仿真结果表明,该算法能有效降低节点能量消耗,并延长网络生存期,性能优于典型算法。     

基于接收方信道质量的Ad Hoc网络多信道MAC协议

在分析当前Ad Hoc网络多信道MAC协议的基础上,提出了一个衡量信道质量的度量参数CQ（Channel Quality）作为信道选择的依据。并提出了一个基于接收方信道质量的多信道MAC协议MMCQ（Multi-channel MAC protocol with Channel Quality of receiver）,以解决多信道MAC协议常见的控制信道瓶颈和信道分配公平性问题。仿真表明：该协议在降低控制信道开销的前提下,能显著增加网络的平均吞吐量,并降低端到端平均时延。     

接收端发起的异步无线传感器网络MAC协议

为了减少无线传感器网络中由于空闲侦听而产生的能量消耗,在接收端发起的介质访问控制(RI-MAC)协议基础上提出一种新的接收端发起的异步RP-MAC。该协议通过预测接收节点唤醒时间,采用随机数作为唤醒间隔,改进RI-MAC的重传机制,从而减少了空闲侦听和网络冲突。NS2仿真结果表明,改进后的MAC协议在在高负载网络中显著降低了节点工作的占空比,提高了包交付率,从而减少了网络能耗。     

ADD:一种无线局域网MAC层竞争窗口退避算法

在无线局域网(WLANs)中,介质访问控制(MAC)协议的设计是一个核心的问题。MAC协议应该满足较高的吞吐量和较好的公平性等要求。根据802.11分布式协同函数(DCF),提出了一种新的高效的竞争窗口(CW)处理机制,称作自适应倍乘增加倍乘减小算法(ADD)。该算法的基本思想如下:每个站点在成功地连续发送n个数据包后,其MAC层的竞争窗口减小为原值的一半,而且n的值根据接入节点(AP)的瞬时流量自适应地调节。大量仿真实验表明:该算法可以通过有效地降低站点之间的冲突概率,来增加系统整体的吞吐量,同时增加不同站点之间的公平性。