基于多方向天线阵列的单跳网络性能优化设计

多方向天线阵列使用多个高增益定向天线进行多方向覆盖，其通信距离远，还可以实现天线的自动扫描与对准，因而便于快速部署，但现有基于多方向天线阵列的同步无线Mesh网络协议侧重于多跳组网功能设计，其单跳网络的通信能力不足。对上述同步无线Mesh网络协议进行了功能与性能优化，提出了一种基于多方向天线阵列的并且能够大幅提升单跳远距离通信能力的同步无线Mesh网络技术方案。性能分析结果表明，优化后的时间帧结构设计与数据传输规程设计可以使基于多方向天线阵列的单跳网络的数据传输效率比现有方案提升16％-19％。

低功耗单跳网络实测数据能耗优化方法仿真

对单跳网络实测数据能耗进行优化能够降低数据实测时对单跳网络的影响,保证单跳网络正常运行。针对当前单跳网络实测数据能耗优化方法存在的节能效果较差,且对单跳网络数据实测速度和传递成功率影响较大问题,提出一种基于最优停止规则的低功耗单跳网络实测数据能耗优化方法,根据单跳网络结构确定数据实测时单跳网络信号衰减系数,通过研究单跳网络实测数据主体,优化实测数据能耗模型,确定节点通信单元能耗,并引入信号衰减系数确定单跳网络实测数据总能耗。根据最优停止规则推导出单跳网络发送终端的最优停止规则和最优能耗效率,建立单跳网络实测数据能耗最小问题模型,将实测数据总能耗引入到模型中,实现低功耗单跳网络实测数据能耗优化。实验结果表明,所提方法降低了数据实测时的能耗,且对数据实测速度和传递成功率影响较小。

低功耗单跳网络数据传输能耗监控方法仿真

针对当前网络数据传输能耗监控方法,存在监控响应时间长、误差大、CPU使用率高等问题,提出基于异常检测的低功耗单跳网络数据传输能耗监控方法。通过物联网技术对网络中的数据传输能耗进行实时采集,采用数据预处理方法去除采集结果中的冗余数据,并对残缺数据进行填补。对完整可用的能耗数据利用加权平均数据融合技术进行融合处理并压缩,以减少数据传输量。针对可能的监控漏报情况,增加对异常能耗数据的判断与处理。对数据传输过程产生的异常能耗进行滑动窗口检验,结合近邻节点监测能耗值判定是网络数据传输错误或节点故障。实验结果表明,所提方法监控数据传输能耗响应时间短、监控准确度高,具有较低的资源开销。

单跳无线传感器网络能量分析计算

该文研究单跳无线传感器网络系统能量消耗的理论模型及其分析计算。采用电磁场能量扩散理论、电路能量消耗理论和技术,得到传感器网络中用于感知的普通节点、数据汇聚和簇头节点的能量模型,以此为基础,获得单跳传感器网络的系统能量模型。将这些模型应用到以Motorola芯片所构成的传感器网络系统分析中,所计算的网络节点能量消耗同Motorola产品性能指标一致,并计算出单跳网络中最优簇头数目与节点总数目的关系,以及网络系统总能量和总节点数目的关系,两者都近似成线性缓慢变化的特征。该文研究结果对于无线传感器网络节点设计和系统设计都具有直接的参考价值。

无线单跳网络中的高效低时延网络编码算法

为了提高当前无线网络广播重传的效率,针对效用值排序(sort by utility,SBU)算法存在的搜索数据分组参与编码时效率较低的问题,提出了适用于无线单跳网络的倒序搜索网络编码(reverse search based network coding,RSNC)算法和二分搜索网络编码(binary search based network coding,BSNC)算法。通过降低因效用值之和大于接收节点数而不能编码的概率来提高搜索数据分组参与编码的效率,并且采用分组冲突检测机制(packet collision de-tection,PCD)快速地确定是否可以进行编码包生成。理论分析论证了RSNC和BSNC算法能有效地降低分组冲突概率;仿真结果表明,RSNC和BSNC与SBU算法相比,在编码增益保持不变的前提下能够有效地减少分组判断次数,提高编码搜索效率,降低数据分组的平均端到端时延。

低功耗单跳无线网络实时数据采集系统设计

单跳无线网络监控方便、传输路由简单,提出以单跳无线网络架构实时数据采集系统。由时间同步和轮询阶段组成的周期工作机制,在轮询阶段传感节点进行周期性激活与休眠。设计了由CC2500射频模块和C8051F330/320单片机组成的节点硬件平台,提出通过减少节点活动时长和降低系统时钟频率对传感节点进行低功耗设计。由节点硬件平台组建了一个多点温度同步采集系统,通过实际测试,温度采集数据能实时传送,传感节点的能量节约效果显著。

基于Stackbelberg博弈的认知无线网络速率控制模型

提出了基于Stackelberg博弈的认知无线单跳网络流量速率控制模型。应用反向归纳法对提出的流量速率Stackelberg博弈模型纳什均衡进行了分析,证明了提出的模型纳什均衡存在性及唯一性,并给出了Stackelberg博弈模型纳什均衡解的具体形式。仿真验证了提出的模型正确性,仿真结果表明在模型的纳什均衡处网络总体效用是最优的,且网络效用最大时认知结点可获得最优数据传输速率。

立即可解网络编码应用于无线网络重传中的时延分析

立即可解网络编码(instantly decodable network coding,IDNC)分为狭义立即可解网络编码(strict IDNC,SIDNC)和广义立即可解网络编码(generalized IDNC,G-IDNC)。分析了S-IDNC和G-IDNC的特点,并对这2种思想应用于重传的时延性能做了对比分析。以最小化解码时延为目标提出基于S-IDNC和基于G-IDNC权重顶点搜索算法,实验对比分析了所提算法和已有典型算法性能,验证了所提算法的有效性,并归纳了S-IDNC和G-IDNC的时延特征差异。实验结果表明,基于S-IDNC的重传算法使得信宿节点的时延大小分布较为聚集,而基于G-IDNC的重传算法时延大小分布更为分散,G-IDNC时延均值优于S-IDNC,而S-IDNC系统完成时延优于G-IDNC。

基于滑动窗口的连续无线网络编码

根据无线单跳广播网络的特点,提出一种基于滑动窗口的网络编码方案——NCBSW,在待重传数据分组矩阵中设计一个按时间顺序滑动的编码窗口并在其中选择参与网络编码的分组,同时保证编码分组的可解性,从而减少数据分组的重传次数和传送时延。仿真分析结果表明:相对于NCWBR方案,NCBSW方案在数据分组的重传次数、传送时延和网络开销以及节点能耗等方面的性能更优。

一种用于并行计算系统的分级光环互连网络

介绍了大规模并行计算的一个新互连网络——分级光环互连,适用于多处理器与多计算机的可升级网络。分级光环互连由一个衡量无阻塞、容错的单跳可升级互连拓扑组成,并通过波分多址技术充分地利用了光纤的TeraHz带宽。此光网络融合了分级环的互连节点接口简单、节点度恒定、容错等各种吸引人的特征以及光通信的各种优点。提出了分级光环互连拓扑,分析了其结构特征并描述了光设计的方法,导出了一个简短可行的分级光环互连研究。