基于博弈理论的无线Ad Hoc网络MAC协议研究

在综合考虑博弈理论和无线Ad Hoc网络特点的基础上,提出非完全合作博弈理论,将其应用于无线Ad Hoc网络MAC协议的性能优化。在非完全合作博弈理论中,各节点监测信道以获得当前系统博弈状态（利用虚拟DCF算法估算系统内竞争节点个数）,以此为基础调整其竞争策略（根据竞争节点个数调整最小竞争窗口大小）,经过有限次博弈,系统能够获得最佳网络性能。仿真结果表明,非完全合作博弈理论能够提高无线Ad Hoc网络的性能,优化后的系统饱和吞吐量提高10%～25%,饱和时延降低20%～30%。

基于效用最大化的IEEE 802.11 DCF性能分析及改进

针对802.11DCF在系统负载较大时不能有效利用带宽资源的缺点,该文提出一种基于效用函数的DCF优化机制(U-DCF)。通过设置站点吞吐量的对数效用函数,将带宽资源的有效利用问题建模为系统效用最大化问题;应用最优化理论将此系统问题等效为可分布式求解的用户问题,即各站点只须独立选择最大化其净效用的竞争参数(CWmin),则系统整体效用也获得最大化。仿真结果表明:与标准DCF相比,U-DCF通过预估系统的当前平均分组长度和竞争站点数来调整竞争参数CWmin,能够显著提高系统的饱和吞吐量,减小分组发送时延和丢帧率。

编队协同中的Ad Hoc网络MAC协议

大量研究分析表明,退避机制和竞争窗口的优化设计能够改善IEEE 802.11 DCF MAC协议的性能。结合无人机编队和卫星编队自组织分布协同应用场景,给出了基于IEEE 802.11DCF MAC协议的优化改进机制:DCF/CCW。该机制改变IEEE 802.11 DCF MAC协议中根据MAC帧的多次碰撞以确定竞争窗口值的方法,通过监控信道获得系统中竞争节点数目,使用最优常数竞争窗口,从而减少碰撞机率,获得网络性能的提高。该机制具有一定的拓扑适应性,当网络结构发生变化时,监控信道获得的系统竞争节点数随之变化,从而可动态调整最优常数竞争窗口。对该机制下的系统吞吐量和接入时延的分析结果显示:网络规模一定时,系统吞吐量受竞争窗口大小的影响较大,而系统平均接入时延的影响较小。该机制对提高和完善编队协同网络的通信性能具有一定的意义。

一种用于编队协同的Ad Hoc网络MAC协议

结合无人机编队和卫星编队自组织分布协同应用场景,基于IEEE 802.11无线MAC协议,给出了MAC协议优化算法:S-DCF算法和最小竞争窗口调整算法。每个站点通过S-DCF算法估算当前网络中竞争站点的数目,然后根据最小竞争窗口调整公式调整最小竞争窗口。仿真结果表明,系统吞吐量得到明显提高,时延明显减小。该优化算法对提高和完善编队协同网络的通信性能具有一定意义。

最优常数竞争窗口对WLAN的性能优化研究

在IEEE 802.11网络中可通过监控信道获得系统中竞争节点数目,而IEEE 802.11DCF协议的设计并没有利用这一参数。因此,首先分析了在IEEE 802.11DCF中使用常数竞争窗口的可行性,提出了DCF/CCW这一改进协议,并对其进行系统吞吐量和接入时延分析。在此基础上,提出根据网络中竞争节点数目来选择最优常数竞争窗口的optimal-DCF/CCW协议。在optimal-DCF/CCW中,各终端首先利用S-DCF算法估算网络中竞争节点的数目,据此选择所应采用的最优常数竞争窗口Wopt的值。仿真表明,与IEEE 802.11DCF相比较,opti-mal-DCF/CCW优化算法能够显著提高饱和系统性能。

一种无线Ad hoc网络MAC协议优化算法

通过对IEEE 802.11DCF中最优最小竞争窗口的分析,推导出最小竞争窗口的自适应调整公式,并给出一种估计网络竞争站点数目的算法,即S-DCF。将以上两点改进应用于无线Ad hoc网络MAC协议。仿真结果表明,这种自适应优化算法对无线Ad hoc网络有足够的精度和有效性,在系统饱和情况下,优化之后的系统吞吐量、系统时延和系统丢比特率均有明显改善。

无线Ad Hoc网络的MAC协议性能优化

IEEE802.11中最优最小竞争窗口的取值与诸多网络状态信息相关,如网络中竞争节点数目、平均碰撞数据帧长度和数据帧发送速率等。据此,文章分析得出以网络中竞争节点数目、平均碰撞数据帧长度和数据帧发送速率为参数的最优最小竞争窗口的函数表达式。无线Ad Hoc网络基于IEEE802.11 MAC协议,网络中各终端节点以此公式为基础,运行MAC协议优化算法,自适应调整自己的最小竞争窗口和退避时间至最优值,优化MAC协议,提高网络性能。仿真结果表明:对于非饱和业务的无线Ad Hoc网络,该优化算法对系统性能的改善有限;但对于饱和业务的无线Ad Hoc网络,该优化算法的精度和有效性较高,优化后系统的吞吐量和时延都有明显改善。