Internet流和广播的通信定向机制

随着访问Internet人数的增加,对缩放性的需要因视频与音频流服务等带宽密集型应用的使用而更显迫切。讨论了在尽力而为网络上建立改善内容传输服务的技术,在对流和广播服务的支持上,讨论了体系结构设计、相关协议问题和通信重定向机制。

一种移动感知的太赫兹无线局域网定向MAC协议

现有太赫兹无线局域网定向MAC(Medium Access Control)协议中,节点移动情况下PNC(PicoNet)发送beacon帧时存在部分控制字段浪费、CTAP(Channel Time Allocation Period)中PNC与DEV(Device)进行波束赋形开销偏大等问题。为此,提出了一种移动感知的太赫兹无线局域网定向MAC(Mobility-aware Directional MAC,MA-MAC)协议。该协议采用基于卡尔曼算法的节点扇区预测机制对移动节点的扇区范围进行迭代预测,采用基于DEV扇区预测的beacon帧内容填充机制对beacon帧中时隙分配字段进行填充,采用基于节点扇区预测的快速波束赋形机制使得PNC与DEV之间波束赋形操作简化。通过仿真验证,与基于IEEE 802.15.3c的太赫兹无线局域网定向MAC协议和现有协议进行对比,MA-MAC协议下网络吞吐量得到了提升,网络平均时延、网络整体控制开销得到了改善。

高效低碰撞的太赫兹无线定向MAC协议

针对网络中节点在争用访问时期发送消息碰撞、时隙分配机制低效和空闲时隙浪费等问题,提出了一种高效低碰撞的太赫兹无线定向MAC协议.文中提出了3种新机制,分别是基于缓存权重的分组机制、复用竞争机制以及时隙分配机制.首先,在微网控制器(Piconet Coordinator,PNC)中生成缓存映射表记录节点的缓存情况;然后,根据缓存映射表为节点分组,节点在分组对应的时隙中进行时隙请求,PNC根据节点缓存为节点分配时隙;最后,未申请到时隙的节点利用剩余时隙进行复用竞争操作.仿真结果表明,所提出的方案有效地提高了网络的吞吐量,减少了消息碰撞率并降低了平均时延.

基于定向天线的通信系统波束指向偏差模型

机载定向通信系统具有通信距离远、传输速率高等优点,而且能够实现载机的隐蔽通信。但由于定向窄波束通信需要波束互锁,而定位数据、姿态信息因素会引起波束指向出现偏差。基于此,建立了定向通信系统的波束指向偏差数学模型,用遗传算法对模型进行求解。给出了不同情况下的波束指向偏差计算结果,并对工程中影响波束指向偏差的因素进行了定性分析。该模型可用于工程中对定向通信系统的波束指向偏差进行评估,根据该结果可进一步进行定向通信的参数设计。

高效高带宽利用率的太赫兹无线网络定向MAC协议

现有太赫兹无线定向网络中,随着网络规模的扩大,用于节点接入网络的Beacon帧长度不断变长,导致过多的控制开销;同时,由于定向天线的使用,中心控制节点需要在全方向各个扇区发送多个Beacon帧,随着扇区数目的增加,Beacon时段的长度和在整个超帧中的占比也会随着增加,由于超帧的长度是固定的,Beacon时段过长的时隙占用会导致更少的时隙用于传输数据,浪费信道资源.针对上述问题,本文提出一种高效高带宽利用率的太赫兹无线网络定向MAC协议—HEBU-MAC.本协议采用基于常短帧精简Beacon帧机制减少了Beacon帧的长度,采用基于常短时隙压缩基本时隙机制压缩基本时隙的长度,减少了Beacon时段的时隙占用,从而极大地降低了控制开销,提高了信道利用率.

基于强化学习的定向无线通信网络抗干扰资源调度算法

为了在无线网络中进行高效的链路资源调度、减小网络干扰、提高网络容量,提出了一种利用回溯天线并考虑干扰环境的链路资源分布式智能调度算法.首先,结合通信的路径损耗模型设计卷积核,对节点密度矩阵进行卷积来衡量干扰链路强度,从而避免对所有干扰链路进行信道估计产生巨大的计算代价;然后,结合强化学习的思想设计了与通信环境交互的链路调度学习模型,每个链路利用神经网络进行独立的训练,将训练所得的决策结果反馈到环境中进行状态更新,模型在不断更新的环境中迭代来学习最优的调度策略.该方法能分布式的运行,可有效衡量无线网络中的链路干扰强度,结合衡量结果进行高效的链路资源分布式调度,从而最大化网络容量.仿真结果验证了该调度算法无论是在算法迭代收敛还是网络容量性能上都能很好地逼近全局的调度算法,达到全局算法最优结果的92%~100%.

水声网络全双工定向碰撞避免媒体接入控制协议

近年来水声网络(UAN)技术飞速发展,但仍然面临诸多严峻挑战,能量效率成为水声网络的首要考虑因素。此外,水声信道传播时延大且可用带宽受限,严重制约了水声通信技术的可靠性和有效性,进而限制了水声网络的整体性能。定向通信技术可以有效改善上述情况,通过波束聚焦能力将声波能量聚集在一定角度范围内,获得比全向通信更高的通信范围和信噪比,提升整个网络的能耗效率和空间复用率。但该技术需要对目的节点的位置具备先验知识,且会面临“聋节点”问题,因此该文提出一个水声网络全双工定向碰撞避免(FDDCA)媒体接入控制(MAC)协议,通过装备两个分别处于不同工作频带的全向换能器和定向换能器解决“聋节点”问题,并通过降低节点的冲突域解决了“暴露终端”问题。仿真结果表明,与水下Aloha(UW-Aloha)和时隙地面多址接入(S-FAMA)协议相比,FDDCA在多汇聚节点的网络拓扑下吞吐量分别提升了140%和400%,网络能效上节省了90%和94%。

定向通信系统天线波束指向误差分析

对影响定向通信系统天线波束指向误差的因素进行了分析,给出了一种特殊情形下波束指向误差与姿态角的关系式,同时给出了一般情形下基于最小二乘估计的波束指向误差与姿态角关系的推导方法。给出的关系式和方法对分析定向通信系统波束指向误差提供了理论依据,有助于评估定向通信系统的波束对准情况。

分布式阵列在定向通信DOA估计中的应用

为了提高定向通信系统的DOA估计精度,提出将分布式阵列用于定向通信系统代替常规的均匀线阵。利用通信系统的合作性,根据通信双方的位置信息,计算无模糊角度估计,并由该角度估计确定MUSIC算法的无模糊搜索范围。此外,使用MUSIC算法在该范围内获取高精度角度估计,实现解模糊,给出成功解模糊的条件,并利用计算机仿真验证了所提方法的有效性。

隐蔽通信性能及措施分析

通过对影响隐蔽通信性能的因素的分析,提出了截获距离、LPI品质因数、截获概率的度量方法。并在此基础上,从波形设计、功率控制、天线设计、辐射方向控制等方面,提出了实现隐蔽通信的可选措施,为工程应用提供了一定参考价值。

基于跨层协同设计的Ad Hoc按需定向路由算法

采用跨层协同设计的思路和定向通信机制,对移动 Ad Hoc 网中的按需路由算法进行跨层优化,提出一种新的 Ad Hoc 按需定向路由算法:CAODR。通过定向天线的使用和网络、MAC 与物理三层之间的跨层协同,实现了定向单播和全向广播的发送方式,成功减少了隐藏终端造成的分组碰撞和暴露终端造成的不必要等待。数学推导证明了 CAODR 对隐藏/暴露终端问题的改善。性能分析和仿真结果也表明:它在端到端时延、吞吐率、成功率等性能上的表现优于经典的 AODV 路由算法。

高机动平台定向Ad Hoc测试验证方法

针对高机动平台定向Ad Hoc网络复杂的Mac协议、邻居发现策略和路由算法提出了一种测试验证方法,通过模拟天线接口、网络拓扑、链路状态、链路衰减和信道特性,对定向Ad Hoc网络的邻居发现、波束跟踪误差、信道分配、路由算法、功率控制、数据传输和网络稳定性进行了测试验证,设计了典型测试用例,并对测试用例进行了分析说明,该方法可通过实验室有线测试方式对系统进行较全面的测试验证,已成功应用于某工程项目并取得了良好的效果,可对定向Ad Hoc的实验室测试及事后数据分析提供参考。

一种定向传输武器协同数据链的时分调度信息共享方法

具有定向收发能力的武器协同数据链,在时分半双工方式下完成实时信息共享对于系统效能提升有重要意义。结合理论分析,给出了既定通信模式下完成信息共享所需的最少时隙数,以此作为最优条件设计了相应的调度方案和计算机算法。计算机算法采用嵌套结构,易于实现。通过仿真从算法复杂度、实时性以及节点负载均衡等方面进行了分析。结果表明,算法能使共享所需时隙接近理论最优值,且性能优于传统的信息共享方法。

基于空分TDMA的定向Ad Hoc网MAC协议

提出了一种新的基于空分TDMA的定向Ad Hoc网MAC协议,它根据节点位置和天线方向图,自适应地选择干扰判断角度,在此基础上采用贪婪算法对所有节点进行配对,具有较高的空间复用度,并采用捎带技术加快了全局共享信息的扩散速度;给出了协议帧结构和相应算法,理论分析与仿真结果表明该协议能有效改进网络效率,且具有较好的工程实用性.

基于通信信号的相控阵天线单脉冲测角算法研究

为了保证移动平台间的定向通信,本文以相控阵天线为例研究了基于通信信号的单脉冲测角算法,设计了基于矩形面阵的和差波束形成方法和基于相位和差的单脉冲测角算法,最后通过仿真分析验证了该测角算法的有效性。

基于链路利用率的定向天线配对方法

移动自组网(MANETs)使用全向天线数据传输时,传输距离受限且信号容易受到严重干扰和窃听。为了克服这些缺陷,研究者提出了采用基于定向天线的移动自组织网解决方案。定向天线配对是定向自组网拓扑管理的关键问题。考虑到无线链路的使用情况,提出了一种基于链路利用率的定向天线配对算法。它能够根据网络监测的链路流量动态调整定向自组网中不同节点间通信的定向天线对,以提高网络链路的利用效率。

太赫兹无线局域网MAC协议优化设计

针对现有太赫兹无线网络MAC(Medium Access Control)协议中存在的无线局域网场景下原有波束赋形方案不适用、关联请求时段在新入网节点数量受限情况下时隙利用率低,以及网络流量较大时扇区号靠后的节点一直无法获得时隙导致时延陡增的情况,提出了一种适用于无线局域网的高效低时延太赫兹MAC协议(High Efficiency and Low Latency Terahertz MAC,HELL-MAC)。该协议利用中心控制节点与普通节点间的信息交互减少了不必要的波束赋形过程,采用机会性复用关联S-CAP(Sub-channel Access Period)机制提高了时隙利用率,采用公平时隙分配机制提高了时隙分配的公平性,从而减少了波束赋形时间,降低了平均端到端时延,提高了信道利用率。

基于相控阵天线单脉冲测角算法的测角精度研究

测角算法为移动平台间的定向通信提供了保证,因此,重点研究了基于相控阵天线单脉冲测角算法的测角精度,分析了影响测角精度的若干因素,并提出了保障测角精度的措施。最后,仿真分析了测角精度的若干影响因素,仿真结果与分析一致,并验证了保障测角精度措施的有效性。

Research on the behavior of fiber orientation probability distribution function in the planar flows

The equation of two-dimensional fiber direction vector was solved theoretically to give the fiber orientation distri- bution in simple shear flow, flow with two direction shears, extensional flow and arbitrary planar incompressible flow. The Fok- ker-Planck equation was solved numerically to validify the theoretical solutions. The stable orientation and orientation period of fiber were obtained. The results showed that the fiber orientation distribution is dependent on the relative not absolute magnitude of the matrix rate-of-strain of flow. The effect of fiber aspect ratio on the orientation distribution of fiber is insignificant in most conditions except the simple shear case. It was proved that the results for a planar flow could be generalized to the case of 3-D fiber direction vector.