基于自适应p持续的移动自组网信道接入和资源分配算法

针对基于p持续的移动自组网(MANET)信道接入和资源分配问题,提出一种具有低复杂度的自适应信道接入和资源分配算法。首先,考虑到自组网无中心分布式组网特点,以每个节点的信道利用率最大化为目标建立优化问题;其次将该问题建模为马尔可夫决策过程并定义状态、动作和奖励函数;最后基于策略梯度训练网络参数,联合优化竞争概率、优先级增长因子以及通信节点数量。仿真实验结果表明,所提算法可以显著提高p-持续载波侦听多址接入(CSMA)协议的性能,与固定竞争概率和p值预定义的方案相比,所提算法的信道利用率提高了45%和17%;此外,当节点数量小于35时,所提算法优于固定接入节点数量的方案。同时,在节点数据包到达率较高时,所提算法可以充分利用信道,减少时隙资源浪费。

压缩感知辅助的低复杂度SCMA系统优化设计

稀疏码多址接入(SCMA)技术是一项备受重视的基于码域的非正交多址接入(NOMA)技术。针对现有SCMA码本设计中未能结合数据和解码器性质以及MPA复杂度较高的问题,该文提出一种压缩感知辅助的低复杂度SCMA系统优化设计方案。首先以系统误码率为优化目标,设计一种码本自更新方法用于实现低复杂度检测器,该方法在稀疏向量重构训练过程中使用梯度下降法实现码本的自更新。其次,设计一种压缩感知辅助的多用户检测算法:符号判决正交匹配追踪(SD-OMP)算法。通过在发射端对发射信号进行稀疏化处理,在接收端利用压缩感知技术对多用户的稀疏信号进行高效的检测和重构,达到减少用户间的冲突和降低系统复杂度的目的。仿真结果表明,在高斯信道条件下,压缩感知辅助的低复杂度SCMA系统优化设计方案能够有效降低多用户检测的复杂度,且在系统用户部分活跃时能够表现出较好的误码率性能。

非坚持型载波监听多路访问机制对LoRa网络扩展性的影响

LoRaWAN是低功耗广域网(LPWAN)中的一种无线通信标准,为物联网的发展提供了支撑。然而,受限于扩频因子(SF)间不完全正交性的特点和LoRaWAN不具备先听后发(LBT)机制的事实,基于ALOHA的传输调度方式会引发严重的信道冲突,极大降低了LoRa(Long Range Radio)网络的扩展性。为提高LoRa网络的扩展性,提出用非坚持型载波监听多路访问(NP-CSMA)机制替代LoRaWAN中ALOHA的介质访问控制机制,通过LBT协调LoRa网络中SF相同的各个节点接入信道的时间。不同SF之间的传输则采用多种SF信号并行传输,以减少共信道中同SF干扰和避免SF间干扰。为了分析NP-CSMA对LoRa网络扩展性的影响,通过理论分析和NS3仿真对LoRaWAN与NP-CSMA构建的LoRa网络进行比较。实验结果表明,在相同的条件下,与LoRaWAN相比,NP-CSMA在网络通信负载率为1的情况下,它的理论数据包交付率(PDR)性能比LoRaWAN高58.09%。在信道利用率方面,与LoRaWAN相比,NP-CSMA的饱和信道利用率提高了214.9%,容纳的节点数量也增加了60.0%。另外,NP-CSMA的平均时延在网络通信负载率小于1.7时也低于确认型LoRaWAN,而且在扩频因子为7和10时,它用于维持信道活动检测(CAD)模式所造成的额外能耗也比LoRaWAN用于接收来自网关确认消息所需的额外能耗低1.0~1.3 mJ和2.5~5.1 mJ;充分反映了NP-CSMA可以有效提高LoRa网络的可扩展性。

基于人工蛛网网络的自适应载波侦听多路访问协议

低压电力线通信(Low Voltage Power Line Carrier Communication,LVPLC)的介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议是影响网络吞吐量的重要因素。针对LVPLC精确人工蛛网网络中由于非对称PLC信道影响而导致吞吐量相对较低的问题,改进了已有的p-载波侦听多路访问协议(p-persistent Carrier Sense Multiple Access,p-CSMA),提出了一种自适应载波侦听多路访问(Adaptive Carrier Sense Multiple Access,ACSMA)协议来优化有限负载下的吞吐量。该协议可通过动态调整概率,降低了数据包的冲突概率,优化了电力线信道的传输状态,最大限度地提高了吞吐量。仿真实验结果表明,ACSMA显著提升了多种通信状态下的吞吐量。

协同定位网络测距性能探究

针对协同定位方法带来的网络节点之间争用信道的问题,提出一种适用于多节点协同定位网络的测距方法:立足载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)协议在通信网络和协同定位网络的不同,通过减少单次测距时间、避免重复测距、减少节点竞争接入信道的次数,优化测距过程;并提出一种时延修正算法对传播时延进行估计和修正。实验结果表明,该方法可以在有效提高整个网络测距频度的同时,有效降低传播时延对于测距精度的影响,提高测距精度。

NetLinx开放网络关键技术研究

研究了DeviceNet,ControlNet和EtherNet/IP的特点、应用背景及其基本技术 ,介绍了NetLinx中CIP协议的功能、组成及其实现 ,阐述了NetLinx各层网络的媒体访问控制机制MAC :DeviceNet的带冲突检测的载波侦听多路访问 /仲裁报文优先权CSMA/AMP机制 ,ControlNet的隐性令牌传递机制 ,EtherNet/IP的带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD仲裁机制 .NetLinx是解决不同工业控制网络互连 ,实现各层网络间高效、快速。

基于CSMA/CD的CAN总线访问的建模与仿真的研究

控制器局域网(CAN)是一种广泛应用的现场总线,其建模和仿真是对CAN的网络性能进行综合评估和网络优化的必要手段。现有的CAN总线访问的建模与仿真都采用了Aloha协议,本文介绍了用OPNET软件对CAN总线访问采用CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)协议进行建模和仿真。为了验证CSMA/CD的性能,采用CSMA/CD和Aloha两种协议对CAN总线访问,并对两种结果进行比较。通过比较得出,采用CSMA/CD协议访问的总线利用率要比采用Aloha协议的总线利用率高。

IEEE802.11 DCF性能分析及改进

本文通过对IEEE 80 2 .11DCF的性能分析 ,发现其在时隙选择概率分布上具有明显的不均匀性 ,这导致了很高的包碰撞概率 .本文给出了一种简单的改进方案———A DCF .通过理论与仿真比较 ,证明了A DCF能有效改进DCF时隙选择概率分布的不均匀性 ,同时 ,在不降低系统饱和吞吐量的情况下 ,A DCF能明显降低包的碰撞概率 。

有效减小时延的自适应p-坚持CSMA协议研究

针对一些对实时性要求较高而数据吞吐量不高的网络服务,提出一种有效减小时延的自适应p-坚持CSMA/CD协议算法。依据与网络性能相关的关键参数之间的关系,提炼出能有效反映网络负载的状态监测量,基于对监测量的联合判断结果,将网络分为轻负载、较轻负载、较重负载和重负载四种状态,并针对不同负载状态调整发送概率p和最大避退上限值B_m。通过对协议的时延、吞吐量和总线利用率进行仿真,与一般的p-坚持CSMA/CD协议相比,自适应p-坚持CSMA/CD协议能较有效降低时延、减小抖动。

非正交多址接入中稀疏多用户检测方法

针对未来5G上行非正交多址接入系统多用户检测中连接用户数大、一定时间内活跃用户少和信号稀疏的特点,利用压缩感知理论和5G非正交多址系统需求,设计了一种码片映射码分多址的非正交多址系统.通过压缩感知技术联合检测出上行非正交多址系统中活跃用户和数据,由于用户不再发送给基站自身活跃状态的信息,也无需提前与基站进行交互,因此大大降低了控制信令的开销和传输时延.仿真结果表明,该系统不仅能够利用压缩感知理论可靠地检测出活跃用户和数据,同时还可以实现过载,在活跃用户较为稀疏情况下,过载率可达300%,大幅提升了频谱利用率.

有效支持智能天线在移动Ad Hoc网络中应用的多址接入协议

对智能天线在移动AdHoc网络(MANET)中的应用进行了研究.提出了自适应波束形成CSMA/CA(ABF CSMA/CA)协议.该协议利用RTS/CTS短分组对话实现信道预约,在RTS与CTS分组前设置了训练序列,收发节点的智能天线基于训练序列进行波束形成以传输数据分组与ACK.提出改进的"虚拟载波监测"机制进行冲突避免(CA).每个节点中设置两类网络分配矢量(NAV),用一个oNAV记录邻节点以全向模式占用信道的时间,用多个bNAV分别记录各邻节点以波束形成模式传输分组的时间.推导了信道利用率的近似计算公式并进行了仿真.结果表明,ABF CSMA/CA协议与智能天线的结合能够有效实现信道的空分复用(SDMA),显著提高网络的信道利用率.

Ad Hoc网络载波监听双信道接入协议

为了解决由隐终端和暴露终端引起的数据报文冲突问题,在对Ad Hoc网络双信道接入协议进行研究的基础上,提出了载波监听双信道接入协议(dual channel multiple access,DCMA),包括基本的载波监听协议(basic carrier sens ing,BCS)和忙指示载波监听协议(carrier sensing busy indication,CSBI).研究了DCMA控制报文的长度以及其解决隐终端和暴露终端的能力.通过仿真对DCMA的性能进行了分析和比较.结果表明,CSBI通过载波监听和忙指示(busy in dication,BI)报文完全解决了隐终端和暴露终端问题,在高负荷时其吞吐量比802.11 DCF提高了近50%.

IEEE 80 2.15.4 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。

基于现场可编程逻辑门阵列的多优先级改进型载波感知多址协议在Ad Hoc网络中的实现和性能

Ad Hoc网络因为无需架设网络设施、抗毁性强等特点,常用于军事领域和一些极端自然环境中。媒体访问控制层的随机多址协议在Ad Hoc网络中有着重要的应用,而多址协议的时延和可靠性是制约Ad Hoc网络传输质量的关键性因素。针对这两个关键性因素,改进传统的随机多址接入控制协议,设计改进型三维概率载波感知多址(CSMA)协议模型,可保证在到达率较高情况下依然具有较好的吞吐量,并进一步改善协议可靠性。为不同的发送节点设定不同的优先级,实现区分服务,进而增强信道资源的有效利用。结果表明:与传统的1坚持CSMA协议比较,改进型三维概率CSMA协议减少了时延且吞吐量最大值增长24.34%;根据协议原理设计基于现场可编程逻辑门阵列的多优先级改进型三维概率CSMA协议的硬件系统,可以提高Ad Hoc网络传输的可靠性。

面向LTE-V2X系统的双迭代信号检测算法

针对传统信号检测算法无法有效应对子载波间干扰问题,提出了一种基于高斯赛德尔算法改进的迭代并行干扰消除信号检测算法。该算法首先利用自适应迭代的高斯塞德尔算法获取待检测信号的粗略估计;然后利用迭代并行干扰消除算法对初始解进行迭代优化,并在迭代过程中引入提前更新机制。仿真结果表明,在长期演进—车联万物通信系统中,该算法的检测性能超过了传统初始解的迭代并行干扰消除算法,逼近最优初始解算法性能。这种算法以较低的计算复杂度达到了较好的检测性能,为长期演进—车联万物系统信号检测算法的设计提供新思路。

基于可预测p-保持CSMA的低压电力载波抄表自动路由技术

针对入户配电网结构复杂、干扰严重、抄表系统内部各点之间不能完全实现直接通信的特点,采用动态路由中继方法,提出基于可预测p-保持载波侦听多路访问(CSMA)机制,根据预测信道上的数据流量来确定发送时隙。阐述了蚁群路由算法和洪泛路由算法应用于电力载波抄表网络的具体方案,设计和开发出一种适合于电力载波抄表系统的组网方式。基于NS2网络仿真软件对AdHoc网络中的按需距离矢量路由(AODV)协议进行了仿真测试,结果表明采用该自动路由技术可以提高低压电力载波抄表快速性和可靠性。

多跳Ad hoc网络最佳吞吐率量化分析模型

确定无线网络的系统吞吐率是有效利用其传输各种类型数据的前提,目前关于无线网络吞吐率的研究大多是基于基础接入点模式的一跳接入系统吞吐率.由于多跳连接的Ad hoc网络系统吞吐率受很多因素的影响,因此准确估计多跳连接的Ad hoc网络容量是一项十分复杂的工作.提出了一种综合考虑各种因素的Ad hoc网络最佳吞吐率量化分析模型,在系统建模过程中同时考虑了受隐藏节点效应影响与载波监听范围影响的节点碰撞概率,且在对系统行为分析过程中考虑了捕获功能的存在,使得理论分析模型更加准确.

ZigBee同频攻击检测抑制模型研究

针对Zig Bee通信中易遭受同频攻击导致数据阻塞和失真问题,该文提出一种同频攻击检测模型。该模型利用信号频谱的高斯分布规律和同频攻击对变换域幅值的影响进行同频攻击检测。在此基础上,通过嵌入空闲频带信道跳变机制和基于可变退避周期及接入概率的自适应退避算法,给出了同频攻击检测抑制方案。实验结果表明,该文模型和方案可以有效抵御同频攻击。

一种实时性无线介质访问协议

在IEEE802.11无线介质访问协议的分布式协调功能基础上,针对Adhoc网络,提出了一种改进的实时无线介质访问协议.该协议先将信息分成三类:非周期实时信息、周期实时信息和非实时信息;运用要求发送/发送清除协议传送实时信息,采用不同的帧间隔区别不同的信息,使实时信息有更高的优先级,得到尽可能小的延迟.结果表明,改进实时无线介质访问协议使实时和非实时信息的延迟都减小,非周期实时信息的延迟下降了0.0001s.

减少无线自组网簇间通信冲突的MAC协议

多个无人飞行器编队在执行协同任务时,不但要保证编队间指挥和协同数据的优先传输,还要保证编队内的高速通信。为此,提出一种可减少无线自组网簇间通信冲突的MAC协议。该协议设计优先保证编队间关键数据传输的混合接入机制,编队间的通信均须经过簇首,簇首采用载波侦听多路存取接入方式。编队内可以直接通信,采用时分复用接入方式。对簇首节点分配2个相邻的子时隙,在簇间通信时发送相同的数据。双时隙的使用可以保证当某个簇向其他簇发送数据时,其他簇首的内部通信数据只影响第1个时隙发送的数据,而载波侦听则能使第2个时隙发送的数据不会与其他簇首产生内部通信冲突。仿真结果表明,该协议能有效减小簇内通信对簇间通信产生的干扰。提高通信成功率。