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。

带冲突检测载波监听多路访问技术的性能分析

从 ＣＳＭＡ／ＣＤ的原理出发，分析了网络吞吐量和网络负载之间的关系，并计算出实际网络最大吞吐量的数值．

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。

千兆网媒体访问控制技术

本文首先对千兆网媒体访问控制 (GMAC)的各模块作了简单介绍 ,然后从工作模式和重要概念入手详细对发送、接收、管理各模块的具体规范要求作了说明 。

自适应三维概率CSMA控制策略研究

对于无线传感器网络,节点业务负载量是随着时间和环境不断变化的;而且传统的CSMA(Carrier Sense Multi-channel Access)协议对于信道访问机制在自适应方面也存在不足.针对这些特点,本文分析了传统的载波监听多路访问(CSMA)协议的不足,为解决概率型CSMA协议中概率难以选择的问题,提出一种基于自适应机制的自适应三维概率CSMA(ATDP-CSMA)协议,采用平均周期的方法对ATDP-CSMA(Adaptive Three-Dimension Probability-CSMA)协议进行建模分析,得到了系统吞吐率的精确表达式.仿真结果表明,该协议不仅能够较好地适应节点业务负载量的变化,而且在高负载时也能保持一个较稳定的吞吐率.

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。

无线传感器网络中基于贝叶斯可变频的CSMA/CA算法研究

针对于在无线传感器网络中多个节点向Sink节点发送数据包造成的延时、丢包、碰撞检测、网络阻塞等问题,在802.15.4协议CSMA/CA算法的基础上提出了一种基于贝叶斯可变频的CSMA/CA算法(BVF-CSMA/CA)。该算法将贝叶斯估值得到的参数区间与CSMA/CA的碰撞检测机制相结合,使传感器节点发送的多数据包能正常与Sink节点实时通讯,采用这种算法减少了碰撞检测、节约了能耗、降低了网络通讯量、延长了网络的生命周期。本文通过使用NS2仿真工具模拟验证了该无线传感器网络的丢包率和能耗,实验结果表明,改进后的算法显著改善了这两个性能指标。

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。

超宽带无线通信系统接入控制流程设计

针对单信道不能解决并发传输的问题,在超宽带系统的接入控制中采用多信道方式,根据信道最大利用率的原则决定哪些分组可先传送.对原有的接入控制设计进行了适用于超宽系统特点的改进,通过退避一段随机时间再来监听信道.在半双工方式下采用单收发器方式进行系统设计,每个节点依据服务质量需求选择确定的分组,分组信息广播到所有节点,所有信息在信号产生阶段收集以减小系统额外开销.仿真结果表明,改进的设计在业务量高时传输性能更好.

基于确定与随机Petri网的CSMA/CD协议建模与分析

首先介绍CSMA/CD协议与确定与随机Petri网的数学特征。使用确定与随机Petri网对CSMA/CD协议的通信过程进行建模,并对每个通信模块进行详细描述。最后通过软件对实例的运算结果进行分析,验证该方法的正确性和有效性,为协议的进一步设计和改进提供参考。

超宽带无线网络中MAC层协议性能研究

在超宽带系统的MAC层中,可以根据其特点进行设计选择,这是MAC层设计时要考虑的一个重要问题。一方面要看现存的MAC协议是否适用于超宽带系统,另一方面要根据超宽带的特性要求在MAC层中加入新的技术,通过适当调整来灵活控制。本文主要对超宽带的原理、实现方式进行了介绍,对现有的MAC层协议进行了适用于UWB系统特点的改进,对改进的协议进行了仿真和结果分析。

IEEE802.11b协议在户外无线网络传输的应用与改进

文章针对IEEE802.11b协议在户外传输中存在的问题进行研究,通过对CSMA/CA协议的访问流程进行修改,利用时间片选择的随机性,降低不同站点发送数据的冲突概率,有效解决了“隐藏结点”和“低数据吞吐量”等问题。从而提高了在户外现场监控设备图象传输的效率,系统已经成功应用于油田的无人值守监控系统。

一种高效低时延的宽带电力线通信网多跳MAC协议

针对IEEE1901.1宽带电力线通信媒体接入控制(Medium Access Control,MAC)协议涉及到信标时隙利用不充分和控制开销过大等问题,提出了一种高效低时延的宽带电力线通信网多跳MAC协议(Efficient and Low Delay Multi-hop MAC,ELDM-MAC)。采用基于节点层级号的信标时隙分配机制,根据邻居表和时隙分配信息计算能够提前进入到载波监听多路访问时隙(Carrier Sense Multiple Access,CSMA)的时间,减少了信标时隙的浪费,提高了信道利用率;同时采用基于拓扑信息的信标帧高效广播机制,删除不大于自身层级号的节点和大于且在两跳范围内的非子孙节点的时隙分配信息,降低了网络控制开销。仿真结果表明,ELDM-MAC协议在信道利用率、平均时延和控制开销等方面都优于IEEE1901.1 MAC协议,更适用于宽带电力线通信网络的实际应用场景。

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。

ZigBee网络中基于概率CSMA的WiFi干扰避免方法

由于ZigBee网络和WiFi网络共同工作在2.4 GHz的频段上,因此会产生信道间干扰,严重影响ZigBee的网络性能。针对该问题,提出一种基于概率的载波侦听多路访问(CSMA)控制算法。在接收端节点计算包接收率,采用反馈包机制将包接收率发送给发送端节点,发送端节点根据包接收率大小判断网络干扰的强弱,并通过预先设置概率函数选择开启或者关闭CSMA。实验结果表明,不论是否有WiFi干扰,该算法都能够有效保证ZigBee的网络性能。

CSMA/CD协议的形式化描述与验证

模型检测是协议验证的技术之一。在CSMA/CD协议的验证过程中对该协议进行了简化,忽略了通道时延、退避算法等细节,运用Promela语言进行建模实现。最后,使用模型检测工具SPIN对协议实现的正确性、状态可达性以及可能存在的不可推进循环进行了分析和检验,并从结果的有效性和正确性方面得出了相应验证输出图。

LonWorks控制网浅析LonWorks Control Net Analysis

LonWorks控制网络是由原苹果公司创始人麦克马库拉(A．C．Markknla)创立于1988年的Echelon公司发明。LonWorks控制网络中的设备可以处理信息和做决策。取消了中央处理机可以减少LonWorks控制网络的成本。同时提高了网络的可靠性。一个节点出故障不影响网络的其他设备的运行。LonWorks已经通过了ANSI美国国家标准协会、ASHRAE美国暖通空调工程师协会、IEEE电子电气工程师协会、AAR美国铁路协会等行业标准。Echelon公司与Oisco公司Microsoft公司Sun公司合作开发了i．LON 1000 internet服务器，使得在internet上访问Lonworks设备。

一种基于CSMA/CA的退避改进算法

传统智能家居无线通信网络中,智能站点采用载波监听多路访问机制接入信道,站点通过竞争退避机制抢占信道,容易造成站点通信时延过长,导致信道资源利用率低的问题。针对以上问题,提出一种随机访问分组接入的信道访问机制算法,根据站点优先级将时间片动态划分成不同时间片,站点按照所划分的时间片依次对信道进行随机访问。仿真结果表明,改进后的算法能有效地降低站点退避次数,有效降低每个站点通信时延,有效地改善系统吞吐性能。