基于DRL的定向网络时隙复用和功率控制协议

近年来,无人机网络逐渐地广泛应用于各行各业,对无人机网络能提供的网络容量提出了更高的要求。定向天线结合无人机网络构成定向无人机网络以增加网络资源应对无人机网络中各个节点对网络有限通信资源的竞争造成网络容量低的问题。定向无人机网络通过定向天线的空间复用能力可以提高网络的时隙利用效率。针对TDMA协议在定向组网中时隙利用率过低导致网络容量受限的问题,该文提出了一种基于深度Q网络(DQN)的定向无人机网络时隙复用和功率控制协议。为了提高时隙利用率,考虑在单位时隙进行多个链路通信以实现时隙资源的复用。然而多个链路在同一个时隙通信会产生链路间的干扰,如何在考虑链路间相互干扰的情况下控制功率提高网络的容量是时隙复用研究的重点问题。为了解决该问题,首先考虑以功率要求和每条链路最小信道容量为约束,考虑相较于其他研究更为复杂更符合实际的链路互干扰模型,建模问题为最大全网容量问题。然后为了构建链路间的更复杂的互干扰环境,将多个链路的瞬时信道信息、定向增益状态融入到DQN框架的状态中,DQN的奖励为高于最小信道容量的链路信道容量的和。最后,将每个时隙的优化问题扩展到每一帧的优化问题,并利用多个DQN进行求解。仿真结果表明,在保证每个被分配时隙的最小信道容量前提下,相较于对比方法网络容量有了很大的提升。

基于OPNET的机群数据链混合TDMA协议仿真

针对当前数据链的时隙分配问题,提出并实现了一种基于灰色关联分析法的混合时隙分配协议。通过灰色关联分析法对吞吐量、时延和当前报文缓冲区的负载程度做聚合,得到各节点综合得分,根据综合得分对时隙进行动态分配,同时采用固定时隙分配的方式保证网络中的节点最少有一个时隙可用。仿真结果表明:与固定TDMA(time division multiple access)协议和P-TDMA(priority-TDMA)协议相比,该协议在减少竞争冲突的同时,也保证了较低的时延、相对较高的吞吐量和高时隙利用率。

VANET中基于协议序列及TDMA的混合信道接入机制

为了提高高速公路场景下用户平均有效数据吞吐量,提出车载自组织网络分布式信道接入机制.通过道路区段划分实现协议序列集复用;通过引入少量反馈并利用UI(User Irrepressibility)序列特性实现节点间接入顺序感知;同区段节点间利用分布式TDMA(Time Division Multiple Access)模式最大化吞吐量.仿真结果表明,其吞吐量性能优于经典的基于GNSS(Global Navigation Satellite Systems)的机制,并且物理层数据传输速率越大,节点通信半径越大,车辆密度越稀疏,其优势越明显.

基于竞争允许TDMA的无线传感器MAC层协议

无线传感器网络在许多重要领域有着广泛的应用,而传感网的媒体访问控制子层(MAC)协议对传感器网络的运行和性能具有重要影响。该文概述了目前存在的传感网MAC协议的设计思想,在SMAC协议的基础上,将TDMA和CSMA两种思想结合起来并与SMAC协议同步机制相统一,提出了一个新的基于竞争允许TDMA的无线传感器网络MAC协议。模拟结果显示,与SMAC协议相比,该协议在数据包延迟、能量消耗及数据包的接收率等性能上有很大提高。

车载自组网中一种分布式自适应TDMA时隙分配策略

提出了一种适用于车载自组网的自适应TDMA时隙分配机制DATS,DATS利用节点的差异性优化TDMA时隙分配机制,并且能根据节点密度自适应地调节时隙分配比例。理论分析和实验结果表明,DATS时隙分配策略能提高节点竞争成功率,降低接入时延;与现有的几种协议相比能减少至少50%的节点冲突,且具有良好的可扩展性,能够适应局部节点密度的变化。

基于全网时帧改变的TDMA Ad Hoc时隙分配协议

针对现有时帧可变的时隙分配协议所存在的平等性差问题,提出一种基于全网时帧改变的时隙分配协议(GASAP)。首先通过研究全网时帧改变的收敛时间,为GASAP设计时帧结构;然后采用"先集中分配再补充分配"方式为网络节点分配控制时隙,使全网时帧结构可随入网节点的数量而变化;另外为了提高协议的信道利用率,又增加了时隙复用过程;最后针对协议中根节点失效问题设计了重组网过程。在GASAP与其他时隙分配协议的对比仿真中,当网络负载未超过协议的传输带宽时,GASAP的端到端时延远小于统一时隙分配协议(USAP),当节点数量不满足2的幂次方时,GASAP的吞吐量大于基于二叉树的帧长可变的动态时隙分配协议(BDSAP),说明了GASAP具有良好的网络传输性能;另外对GASAP的时隙复用进行仿真,结果表明协议在多跳拓扑中的信道利用率比在单跳拓扑中更高;最后对GASAP在根节点失效后的性能进行仿真,失去根节点的网络只需0. 5 s后即可重新完成组网,说明GASAP也具备高效的抗毁能力。

智能灌溉系统的无线传感器网络设计

针对农业灌溉中的水资源浪费问题,设计了用于农业智能灌溉的无线传感器网络系统。该系统采用PEGASIS协议中的分群路由思想将整个网络细化为多个子网路。各网络由子节点、汇聚节点和主节点构成,节点间通信采用时分多址(TDMA)通信协议,使用功耗等级划分方式进行联网和组网。节点设计引入了单片机AT89S52、RF芯片CC1101等硬件平台。系统实现了数据采集、传感器组网、数据无线传输、网络数据管理和监控等功能,实测结果验证了该设计的可行性和有效性,它能为智能精准灌溉提供平台。

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NTP的Ad Hoc网络时隙同步算法

基于无线Ad Hoc网络时分多址接入机制,设计一种多信道时隙结构。根据网络时间协议(NTP)的基本原理,提出基于该时隙结构的全网时隙同步算法。该算法继承了点对多点无线通信系统的时隙同步方式,在完成时隙主从同步调整后,实现全网时隙的初始对齐,然后进入时隙互同步调整阶段,根据网络节点时钟偏差、节点移动速度和保护时隙的长度,设置合理的互同步调整周期,既不增加网络流量负荷,又可保证各节点发射时隙不碰撞。仿真结果表明,该算法具有较小的时间同步偏差,能快速实现全网的时隙同步,可应用于基于TDMA方式的Ad Hoc网络。

基于嵌入式系统的时分多址通信协议的实现

很多通信系统不能简单地采用查询方式,其缺点在于当网络上的器件很多时,会有大量的数据从主设备发送到从设备,从而浪费时间和资源。本文介绍的串行网络设计可以解决这个问题,同时给出了利用8051单片机嵌入式系统和C51程序实现时分多址(TDMA)网络通信协议的部分程序。

水声传感器网络中基于改进时分多址技术的MAC协议

海洋信道信号传输条件恶劣,水声传感器网络(UASN)的媒体访问控制协议(MAC)要能可靠且有效的工作面临极大的挑战。针对水下分组转发高传输延时和延时的起伏特性,提出了一个利用改进时分多址技术的媒体访问控制协议(W-MAC)。W-MAC通过简化的信号传输同步过程,利用"延缓时间"作为节点的实际数据传送时间,采用具有睡眠策略的监测时间来避免数据碰撞等一系列措施,使W-MAC协议在适应复杂的水下信号传送环境的同时,把能量开销限制在一个合理的水平。仿真实验表明,在水声信道条件下该协议可有效地改善网络性能。

基于RF的无线传感器网络的MAC协议设计

针对传统无线传感器网络能量供应问题,提出了基于射频能量捕获的无线传感器网络介质访问控制(medium access control,MAC)协议。首先在相邻节点之间运用时分多址(time division multiple access,TDMA)技术按时隙分配信道,使数据在源节点到汇聚节点之间无争用传输;同时控制节点在每个周期内消耗的能量,间接调整节点自身的占空比;然后在缓冲区中设置负载阈值作为节点在通信转换角色中的依据,实现节点间的时间同步;最后对各种网络拓扑结构进行实验模拟,评估其延迟率和数据丢包率。实验结果表明:该协议与基于自适应时分多址的介质访问控制(adaptive TDMA-based MAC,AT-MAC)协议相比,不但延迟率低而且网络模拟结构更接近于现实网络场景,可以满足无线传感器网络的性能需求。

基于时分复用的无线传感器网络MAC协议研究

对近年来无线传感器网络(W SNs)的基于时分复用(TDMA)的媒质访问控制(MAC)协议的最新研究进展进行了讨论和综述,描述了设计W SNs的MAC协议应该考虑的问题,详细论述了传感器网络的MAC协议的能量有效性问题,着重对一些具有代表性的基于TDMA的MAC协议进行对比、分析,并在此基础上提出了将来设计这类MAC协议的方向和建议。

一种基于时分复用的BMA协议改进方法

文章针对无线传感器网络,采用时分复用的方式,对现有的BMA协议提出了一种改进方法———DABMA。通过优化原协议的时隙分配方式,提高了信道的利用率,减少了空闲监听的时间,避免了冲突和串音,特别是针对需要传输的数据节点较少、数据量较大的情况下,节省了能量,延长了网络生存期。

基于动态中继选择的无人机自组网协作接入协议

对无人机自组织网络中的协作机制进行了研究,提出一种基于动态中继选择的无人机自组网协作时分信道接入协议。该协议在传输中继数据包时引入了双队列协作机制,在网络层数据包缓存队列之外引入了独立的媒体接入控制(Media access control,MAC)层中继数据包缓存队列,并且能够实现默认中继节点与辅助中继节点的动态选择,以满足大流量负载及网络拓扑快速变化的要求。仿真结果表明,通过中继节点动态选择机制,在网络业务流量负载较大、网络拓扑快速变化的情况下,所提出的协作时分信道接入协议可获得比传统时分多址(Time division multiple access,TDMA)协议与机会协作中继时分多址(Opportunistic cooperative relay time division multiple access,OCR-TDMA)协议更高的中继数据包投递率及更低的端到端时延。

基于定向天线的无人机自组网路由协议研究

无人机集群使用移动自组网的方式组成网络,采用多跳无线路由通信技术,拓展了无人机侦察打击的范围和距离,增强了网络的可靠性和抗毁性。传统移动自组网的全向通信方式必然被射频隐身性能好、抗电子干扰能力强的窄波束定向天线所替代。针对无人机自组织网络中节点移动速度快、网络拓扑结构变化频繁的情况,紧密结合窄波束定向通信的特点,在链路拓扑控制的基础上,开展路由协议研究。在Aeronet实验平台的仿真结果表明,无人机自组网中基于定向天线的路由协议相对于传统自组网全向接入中的路由协议,能在分组到达率、端到端时延、路由开销等方面取得良好的优化效果。

不确定传播时延下的水声网络保护间隔设定

水下声波的传播时延及波动远大于无线电波,许多借鉴陆地无线电波通信网络原理设计的水声传感器网络协议未能充分考虑和利用水声传播及其时延变化特性.据此给出了时分多址协议中相继传输数据包的冲突模型,分析了保护间隔与簇头节点和传感器节点距离之间的关系,并给出了保护间隔的设置方法.理论分析和仿真表明,提出的保护间隔设定方法改善了传统保护间隔设置偏向保守的缺点,可有效提升水声传感器网络的性能和效率.

一种双通道数据链端机的多址接入方法设计

多址接入协议提供了一种信道共享的调度机制,确保多个通信节点间公平、高效地共享相同的无线信道资源,决定了节点业务量和网络吞吐量,是数据链路层设计的重中之重。本文设计了一种利用双通道技术,将SPMA和TDMA多址接入技术有效的结合起来的方法,既保证网络运行的可靠性,又保证特殊业务对时延的要求,研究结果具有一定的工程应用价值。

WiFi-Mesh无线自组网系统关键技术综述

WiFi-Mesh无线自组网系统是基于802.11协议和无线路由协议实现的一类自组织网络系统的统称。按照分层的方法对系统的多天线技术、多载波调制技术、媒体接入控制机制和路由算法等关键技术进行了分析和讨论,对多天线条件下信道状态信息的获取技术、正交频分复用条件下的降低峰均比技术、载波侦听多址接入/冲突避免和时分多址的改进机制,以及混合无线Mesh协议和最佳移动网络路由协议的研究现状、难点和未来改进方向进行了重点阐述,对可能用于WiFi-Mesh无线自组网系统的新技术进行了展望。

OPEN-MAC:一种低功耗有保障下行的网络架构

针对低功耗广域网(LPWAN)下行成本与功耗较高的问题,提出一种新的网络架构OPEN-MAC。在时分多址时槽中定义OPEN-MAC网络的操作,设计能够适配LPWAN低速率的星型网络协议栈。利用商用低成本的LPWAN设备,保证可靠的网络上行及有保障的网络下行。实验结果表明,该网络可实现节点随时接收网络下行数据,网络下行阶段的最大时间延迟不超过6 s,同时节点的功耗较低,占空比在0.3%以内。