统计优先级多址接入协议的改进与仿真

统计优先级的多址接入(Statistical Priority-based Multiple Access,SPMA)协议的优良性能符合未来数据链的发展趋势。经典的SPMA协议中存在固定门限设置导致的吞吐量下降、退避时间设置过于简单和低优先级分组“饥饿”等三个问题。针对这些问题,提出了统计差值退避算法和虚拟时间戳排队算法。统计差值退避算法使用负载统计量和优先级门限的差值,计算出合理的分组退避时间。虚拟时间戳排队算法根据接入带宽的最低要求,按照虚拟完成时间大小进行分组接入。结合这两个算法,设计了基于SPMA的介质访问控制层改进协议,并使用OPNET软件对改进协议进行了仿真。仿真结果表明,相比于SPMA协议的传统算法,改进协议的系统吞吐量更大且更稳定,优先级平均时延更低,同时保证了低优先级业务的最小带宽接入需求。

一种数据链动态门限统计优先级多址接入协议

为实现战场态势的实时共享,通信时间延迟已经成为数据链的关键指标之一.战术瞄准网络技术在链路层采用基于统计优先级的多址接入协议,该协议可以粗颗粒度保障业务的时延服务质量,但离散优先级分类和固定门限导致队列中的高优先级业务排队造成时延.提出了基于动态门限的统计优先级多址接入协议,在链路层面将离散优先级表征转化为连续表征,将固定门限拓展为动态门限,该协议通过按需调整门限可使高优先级业务实现零排队时延.

基于SPMA协议的混合式信道负载统计方法

战术瞄准网络技术系统作为美军新一代战术数据链系统,在链路层面以"全双工"通信为基础实现了基于优先级概率统计的多址接入协议SPMA(Statistic Priority-based Multiple Access)。战术数据链的链路层协议或称MAC协议描述了节点接入无线信道的规则,采用合适的MAC协议,能够更合理地分配有限的无线带宽资源,是战术数据链的关键技术之一。本文主要对统计优先级多址接入(SPMA)协议的信道占用状态进行研究,从物理层和网络层两方面对信道占用状态进行统计,然后采用预测技术有效的估计实际的信道占用状态,设计了一种准确的混合式信道负载统计方法,有效地降低了信道冲突,保证了数据发送的实时性和高优先级数据较高的成功传输概率。

基于信道占用及优先级的MAC协议退避算法

针对Ad Hoc网络MAC协议(SPMA协议)的退避时间问题,为降低包与包之间的冲突并提高信道利用率,提出了一种基于信道占用及优先级的自适应退避算法(A-COP算法)。分析了退避时间对系统性能的影响以及现有退避算法的不足;根据SPMA协议的特点以及初等函数模型建立退避算法模型;基于OPNET对该模型进行系统仿真,并与原算法协议模型进行比较。仿真结果表明,基于该算法的SPMA协议通过对低优先级业务的接入控制,可使系统吞吐量更加稳定,并且可满足高优先级业务高通信质量的要求。

基于SPMA协议的数据链信道负载统计算法

针对信道负载统计算法对单节点设备依赖性大、信道资源利用率低的问题,提出基于距离加权的信道负载统计算法.通过接收单跳范围内节点所发送的信道负载广播消息,提取节点信道负载,并按距离加权方式计算综合信道负载.仿真结果表明,在数据分组成功发送概率、端到端平均时延和系统吞吐量方面,所提出的信道负载统计算法明显优于原算法,使信道负载值能够准确反映信道真实状态,提高网内节点信息传输的实时性和可靠性.

一种低时延无人机自组网阈值自适应接入协议

针对现有无人机自组网(UANET)媒体接入控制协议统计优先级的多址接入协议(SPMA)中存在的满载门限计算过程收敛慢,满载门限不能随信道承载能力自适应变化的问题,文章提出了一种低时延UANET阈值自适应接入协议。采用信道满载门限快速收敛机制,使系统开机后的阈值计算时间缩短,降低了初始阶段堆积数据的传输时延,同时采用满载门限自适应调整机制,使系统能在外部信道环境发生变化时自适应调整信道的满载门限,从而使信道承载能力与实际的信道负载相匹配,当信道承载能力下降时通过调整满载门限在维持吞吐量不变的同时提高了数据传输成功率,降低了数据传输时延。仿真结果表明,该协议在UANET中消息平均时延、成功率和信道利用率等方面的性能优于现有UANET SPMA。

联合功率域SPMA协议的动态阈值算法

针对基于优先级概率统计的多址接入(statistic priority-based multiple access,SPMA)模式协议在高负载情况下战术信息的碰撞概率十分严重,网络性能无法满足协同攻击要求的问题,本文借鉴非正交多址接入技术在功率域上区分同时同频信号的思想,改进SPMA协议信号发送机制与多优先级检测机制,在原有的时域、频域基础上引入功率域,提出一种联合功率域的SPMA协议性能改进策略。并针对各优先级数据包到达率的动态变化场景,设计动态阈值算法,以达到降低碰撞概率,提升网络吞吐量的目的。仿真结果表明,采用该改进策略与动态阈值算法可以使网络承载更大的业务流量,提高网络吞吐量。

一种SPMA协议的动态阈值设置方法

基于统计优先级的多址接入SPMA(Statistical Priority-based Multiple Access)协议出现于TTNT(Tactical Targetting Network Technology)数据链中,是一种基于随机竞争思想的接入方式。该协议联合使用时域和频域资源,并将上层业务划分优先级,通过对比阈值和信道占用来评估信道接入状态并控制各个优先级业务的接入行为。然而,SPMA协议中的固定阈值设置方法存在不能灵活应对通信业务变化的问题,造成时频资源浪费,难以保障异构业务服务质量。因此,提出了基于帧成功传输概率的动态阈值设置方法。该方法利用帧成功传输概率来反映网络实时负载情况,通过对比当前的帧成功传输概率和最高优先级业务的帧成功传输概率来动态调整各个优先级的阈值,使得各优先级业务按需地接入信道,从而维护网络吞吐量的稳定,在提高信道利用率的前提下,保障高优先级业务的接入时延为毫秒级且传输成功率不低于99%。

蜂群无人机数据链自组网协议设计

针对蜂群无人机的国内外发展现状,设计了蜂群数据链组网技术方案,将遥测数据通过窄带和宽带数据链分别传输,通过数据链自组网完成遥控和遥测,增强了测控的可靠性;同时,设计集群数据链自组网协议栈,针对介质访问控制(MAC)协议和路由协议进行设计。基于QualNet和STK的通信网络仿真平台,针对无人机集群数据链的MAC协议和路由协议进行了仿真性能评估,验证了统计优先级多址接入(SPMA)协议的可行性,实现无人机之间不需要预约信道和时隙进行自组网通信,确保了高优先级业务的实时性。

一种新型数据链MAC协议及其信道占用研究

根据Ad Hoc网络中MAC协议对系统性能的影响,针对传统MAC协议的不足,首先研究了一种基于优先级概率统计的多址接入(SPMA)协议,对SPMA协议的运行机制及特点进行详细阐述。然后,提出信道占用率的概念并提出了一种基于收发脉冲的信道占用统计算法。最后,在上述算法的基础上实现SPMA协议对信道的接入控制。仿真结果表明,在无线Ad Hoc网络场景中,基于该统计算法的无反馈MAC协议可以为高优先级业务提供QoS服务保证,即高优先级分组成功概率不低于99%,端到端时延不超过2ms。