无线局域网EDCA机制MAC接入延时分析

提出一种分析模型,基于信号流图和母函数方法分析了无线局域网中EDCA(enhanced distribution channel access)机制的MAC(medium access control)接入延时.得到了MAC接入延时的概率分布和相关的数字特征,包括接入延时的均值、方差、标准差和变异系数.仿真结果与模型的分析结果吻合良好,验证了模型和计算方法的正确性.进一步分析了各类AC(access category)的发送概率、碰撞概率、挂起概率和延时均值随终端数目变化的规律;分析了MAC接入延时的成因;指出了AIFS(arbitration inter frame spacing)值对MAC接入延时的影响;指出接入延时的变异系数大于1,因此,采用负指数分布作为MAC接入延时的近似分布,会错误地估计系统的服务能力.

基于区分服务的802.11 MAC层协议及其性能分析

针对无线ad hoc网络不能提供数据流优先级区分的问题,提出了一种基于IEEE 802.11 MAC协议的改进机制.该机制通过引入新的控制分组,使目的节点可以拒绝接收来自低优先级节点的数据,从而确保了高优先级数据业务的服务质量.还使用马尔科夫链模型对该区分服务机制进行了数学分析与评价,包括饱和吞吐量分析、分组丢弃概率分析和饱和时延分析.数学分析表明,该机制能够使高优先级数据流占用更多的带宽资源,并且降低了高优先级数据流的端到端平均时延和分组丢弃概率.

无线传感器网络MAC协议研究进展

在无线传感器网络体系结构中,MAC(medium access control)协议是保证网络高效通信的重要协议.无线传感器网络有着与传统无线网络明显不同的性能特点和技术要求,传统无线网络MAC协议无法应用于传感器网络,各种针对特定传感器网络特点的MAC协议相继提出.归纳无线传感器网络MAC协议的设计原则和分类方法,分析当前典型的各类MAC协议的主要机制,详细比较这些协议的特点、性能差异和应用范围.最后总结无线传感器网络MAC协议的研究现状,指出未来的研究重点.

无线网络协作MAC机制

协作通信利用空闲节点的天线,构成虚拟的MIMO(multiple-input multiple-output)系统,从而对抗无线信道衰落,获取分集增益.协作通信是下一代无线移动网络的关键技术,也是近几年的一个研究热点.目前,已有的研究成果大多集中在如何根据信道状态选取合适的协作节点,以增加信道容量、减低能量消耗及减小中断概率等方面.但由于协作通信改变了以往的传统通信模式,因此需要设计新的MAC(medium access control)机制(协作MAC机制),以适应协作通信的特点.针对协作MAC机制进行综述,重点讨论了协作通信中MAC机制面临的问题,并对现有的协作MAC机制进行分析和比较,最后给出协作MAC的进一步的研究方向.

Aloha-LPD:一种用于水声通信网的MAC协议

为了减小长传播延迟对水声通信网性能的影响,在传统Aloha协议的基础上,借鉴CSMA协议载波侦听的思想,提出了一种用于水声通信网的MAC协议Aloha-LPD.利用水声通信的长传播延迟,采用半双工的通信方式,增加节点等待ACK回复帧过程中接收数据帧的机制,使一个节点同时与多个节点无冲突地通信.通过OPNET建立仿真模型,分析结果表明,与传统Aloha协议和基于RTS/CTS握手的协议相比,Aloha-LPD协议能够提高网络吞吐量,减小网络的端到端延迟.水声传输信道的长延迟是水声通信网性能的一大瓶颈,但如果能合理利用,也能改善水声通信网的性能.

一种提供时延QoS保障的无线网络MAC协议

本文从提高系统工作效率的角度出发,提出了一种基于无争用集中控制的忙队列周期查询(BQPO)控制协议.该协议为时延QoS要求较高的无线终端提供了稳定可靠的保障,通过系统建模分析获得了系统的信息分组平均等待时间的解析结果.仿真实验结果表明理论分析和仿真实验的一致性与合理性,与PCF控制方式相比,BQPO协议具有更好的稳定性和时延QoS保障.

基于路由信息的无线传感器网络跨层MAC协议

为解决S-MAC协议的时延问题,提出了一种基于路由信息的MAC协议RC-MAC协议。协议采用跨层优化的方法,通过修改MAC层帧结构在该层中引入网络层所提供的路由信息,使节点能够预先知晓路径,实现预约信道并提前进行握手,提高了网络的传输效率。此外,通过引入多次自适应侦听,使数据能够在一个调度周期内传输多跳,减少了端到端时延并提高了吞吐量。通过理论分析和仿真验证了RC-MAC协议在未引入过多能量消耗的基础上相对S-MAC协议能够减少时延50%左右,在网络负载大时可有效提高网络吞吐量30%左右。

适应性的混合卫星通信网络MAC协议

结合固定时隙分配协议、按需请求分配协议、随机接入分配协议的优点,提出一种适应性的混合卫星通信网络MAC协议CFDR-MAC。分配机制的边界点可以动态调节,从而实现MAC协议的适应性控制。仿真结果表明,CFDR-MAC具有较好的吞吐率和时延性能,能满足卫星通信网络的多种应用流量场景要求。

基于无线传感器网络的混合MAC协议

结合载波侦听多路访问(CSMA)与时分多址(TDMA)的工作方式,提出一种基于无线传感器网络的混合介质访问控制(MAC)协议。引入快速冲突解决算法,对CSMA模式下的SMAC协议进行改进,使其争用窗口可以随着网络流量变化而动态改变,从而完成CSMA模式与TDMA模式的平滑切换。OMNeT++平台上的仿真结果表明,该协议能提高信道利用率,延长网络生命周期。

基于网络效用最大化与冲突避免的无线传感器网络MAC协议

针对周期汇报型无线传感器网络(WSN)中的无线信号冲突和能量利用效率问题,提出了一种基于网络效用最大化与冲突避免的媒体访问控制(UM-MAC)协议。该协议基于时分多路复用(TDMA)调度机制,将效用模型引入无冲突的节点工作时隙分配过程中,把链路可靠性、网络能耗归纳到一个统一的效用优化框架中;进而提出了一个启发式算法,使网络能够快速找到一个基于网络效用最大化与冲突避免的节点工作时隙调度方案。将UM-MAC协议与S-MAC协议和冲突避免MAC(CA-MAC)协议进行比较,在不同节点数量的网络环境中,UM-MAC获得的网络效用较大,平均数据包成功发送率较高,生命周期介于S-MAC与CA-MAC之间,在不同的网络负载下所有节点发数据包到汇聚节点的平均时延有所增加。仿真实验结果表明:UM-MAC协议较好地解决了冲突干扰问题,提高了网络的数据包成功发送率和能量利用效率等性能;在低网络负载时,TDMA类协议的性能并不比竞争类协议好。

高效快速的太赫兹无线个域网双信道MAC协议

针对现有的太赫兹无线个域网络中太赫兹辅助波束赋形媒体访问控制(MAC)协议(TAB-MAC)存在数据传输时延较大以及信道利用率低问题,提出了一种高效快速的太赫兹无线个域网双信道MAC协议(EF-MAC)。通过目的节点向源节点发送测试帧机制来减少一个确认帧,从而减少控制开销和测试时延;采用自适应取消节点位置信息的收发机制,源或目的节点通过之前的请求发送帧/允许发送帧(RTS/CTS)帧交互过程已获得对方节点的位置信息且对方节点的位置没有发生改变,可以省去RTS或CTS中的位置信息,减少控制开销。理论分析与仿真结果表明,与TAB-MAC协议相比,所提协议能够有效减小数据传输时延,提高网络吞吐量。

无线传感器网络S-MAC协议的分析与算法改进

无线传感器网络(WSN)使用灵活,移动性强,架设便捷,应用范围非常广泛。媒体访问控制(MAC)协议是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。重点分析了WSN中基于竞争的典型MAC协议——S-MAC协议。针对S-MAC协议中采用的退避算法不能良好地解决节点通信公平性等问题,提出了BDQR退避算法。实验结果表明,该算法有效地提高了节点通信公平性,降低了信道的碰撞,延长了网络的生命周期。

无线传感器网络MAC协议的节能机制研究

由于无线传感器网络节点使用干电池和纽扣电池供电的特点,限制了网络节点能量的使用。而传感器网络中能量的控制主要由MAC层和路由层完成,MAC层相对于路由层对能量的控制更为直接和频繁。文章分析了传感器网络的MAC协议中能量消耗的各种原因,并针对各种原因提出了相应的解决办法,可以较好地延长网络的使用寿命。

基于博弈论的无线传感器网络优化MAC协议

将信道竞争过程建模为非完全信息动态博弈,解出此博弈的纳什均衡。在无线传感器网络媒体接入控制协议S-MAC的基础上,根据求得的纳什均衡,提出IIDG-MAC协议。仿真结果表明,与S-MAC相比,IIDG-MAC可以提高分组发送成功率,降低分组重传能耗、发送时延和比特丢弃率,提高系统吞吐量。

无线传感器网络MAC协议的设计研究

媒体访问控制(MAC)协议是无线传感器网络协议的重要组成部分,它的性能好坏直接关系到无线信道的利用效率和整个网络的性能。介绍了无线传感器网络MAC协议设计的主要问题,根据设计指标的不同对无线传感器网络MAC协议进行了分类,并在此基础上,分析研究了几种典型的无线传感器网络MAC协议采用的机制和方法。

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。

基于MAC层信息的OLSR改进方案

针对移动Ad Hoc网络通信节点共享通信介质且易受网络负荷影响的特点,提出了一种基于MAC层信息的OLSR协议改进方案。该方案通过对HELLO消息、TC消息的修改来获取并传输MAC层的拥塞信息,对路径选择算法进行改进以评估节点的网络负荷,选择出一条网络负荷和冲突较轻的路由,从而减少数据在MAC层和物理层的丢包。方案改进了TC消息源头节点的发送方式,采用源节点二次发送机制以降低对路由性能有重要影响的信令信息丢失的概率,稳定路由协议的性能,减少数据在网络层的丢包。仿真实验表明改进后的方案在网络负荷较重时,在不同的移动速率下均能提高数据传输的成功率,增强网络承受负荷的能力,提高其路由传输的性能。

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 Quali-ty 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。

基于分簇的无线传感器网络MAC节能算法

为减少节点能耗和提高信道利用率,提出一种基于分簇结构的无线传感器网络MAC节能算法(EEC-MAC)。在TDMA机制的基础上,采用时隙系数动态调整簇内节点的时隙大小,降低数据的传输时延。对于部分不需要数据传输的节点不分配时隙,使其拥有较长的睡眠时间来节约能量。簇内节点按其剩余能量系数形成时隙分配顺序,减少状态转换的能耗。簇间节点采用基于CSMA/CA机制的随机分配策略实现通信。仿真结果表明,EEC-MAC节能效果较好,具有较小的平均通信时延和较长的网络生命周期。

无线传感器网络能量高效混合MAC算法

针对无线传感器网络MAC协议中存在的能耗问题,提出了能量高效的无线传感器网络混合MAC(EEH-MAC)算法,采用基于TDMA机制的时槽系数动态调整簇内节点的时槽大小来降低数据的传输时延;同时,对部分不需要数据传输的节点不分配时槽来减少能耗;按簇内节点剩余能量系数形成时槽分配顺序来减少状态转换的能耗;在簇头之间采用CSMA/CA机制的随机分配策略进行通信。仿真结果表明,EEH-MAC协议能有效减少能耗并延长网络生命周期。