基于SINR的动态无线网络分布式链路调度

无线信号之间的干扰阻碍了信号的并发传输,降低了无线网络的吞吐量.链路调度是提高无线网络吞吐量、减少信号传输延迟的一种有效方法.因为SINR (signal to interference plus noise ratio)模型准确地描述了无线信号传播的固有特性,能够真实反映无线信号之间的干扰,提出一种在动态无线网络中基于SINR模型的常数近似因子的在线分布式链路调度算法(OLD_LS).在线的意思是指,在算法执行的过程中任意节点可以随时加入网络,也可以随时离开网络.节点任意加入网络或者从网络中离开体现了无线网络的动态变化的特性. OLD_LS算法把网络区域划分为多个正六边形,局部化SINR模型的全局干扰.设计动态网络下的领导者选举算法(LE),只要网络节点的动态变化速率小于1/ε, LE就可以在O(log n+log R)ε≤5(1-21-α/2)/6,α表示路径损耗指数, n是网络节点的规模, R是最长链路的长度.根据文献调研,所提算法是第1个用于动态无线网络的在线分布式链路调度算法.

机载超短波通信系统链路调度策略研究

机载超短波通信系统主要承担飞机对外语音信息、情报信息及态势信息等多种信息的传输工作。在日常使用中,机载超短波系统需要基于不同的任务需求配置功能线程,以完成多路机载话音、数据链传输任务。传统的静态调度方法越来越难以满足日益增长的通信需求,同时也造成链路资源开销大、冗余高的问题。基于以上问题,提出了一种基于天线分时复用的动态链路调度策略及具体实现方法,包括天线资源管理、功能线程状态监测和资源仲裁策略等;针对动态调度天线可能造成接收信号不连续的问题进行了影响分析,结果表明合理配置天线切换周期能够保证正常通信。

高压线路检修中无人机协作通信多链路调度方法

为降低无人机协作通信多链路调度的中断概率,改善无人机协作通信在高压线路环境下的性能表现,提出高压线路检修中无人机协作通信多链路调度方法。通过计算信道链路的路径损耗,确保无人机协作通信的整体性能和传输质量。选择无人机检修高压线路最优路径,在向无人机接收端传输信号时,避免空闲节点对通信的干扰,实现无人机数据链路高效调度。实验结果表明,所提方法的误码率和时间延迟较小,在通信多链路调度方面具有更好的性能优势。

基于改进粒子群算法的无线网络节点安全传输链路调度方法

为提升调度速度,提出基于改进粒子群算法的无线网络节点安全传输链路调度方法。首先,构建无线网络传输链路模型,并以网络冲突为例进行分析;其次,采用间接编码方法对模型进行编码与解码;最后,使用云计算平台设定适应度函数,并根据适应度函数实现最短时间内的无线网络节点安全传输链路调度。实验结果表明,该方法可以在最短时间内完成收敛。

无线传感器网络中联合路由优化的高能效链路调度

链路调度技术是提高无线传感器网络数据传输可靠性的重要途径.传统的链路调度算法主要关注如何寻找无干扰传输条件下的最小调度帧,而忽视路径选择对链路调度的影响,会导致部分链路的干扰集过大,降低了时隙复用性.针对这一难题,系统分析了链路调度与路径选择及网络能耗的关系,提出联合路径优化的高能效链路调度模型.为加快求解速度,首先通过变量删减及模型转化,提出基于整数规划的最优路由树构建算法;进一步,根据整数规划求解的路由树与链路需求,提出基于最大干扰度优先的启发式链路调度算法.大量仿真实验验证了本文算法的有效性.

DLSOMAC：一个面向分布式无线链路调度技术的MAC协议

无线网络分布式链路调度技术通过发掘无线传输间的复用达到提高吞吐量的目的.链路调度策略的形成需要节点间公平地交互含有如节点ID、队列长度等信息的短报文,并且这些短报文同步传输,导致信道拥挤.由于存在信道空闲侦听开销,在拥挤信道中频繁后退,以及隐藏终端和暴露终端的问题,传统的CSMA/CA(Carrier sense multiple access with collision avoidance)协议传输性能低下,难以为分布式无线链路调度技术服务.针对链路调度策略形成期间报文短、信道拥挤以及公平性要求的挑战.提出了一个简单的随机MAC(Media access control)协议DLSOMAC(Distributed link scheduling oriented MAC).DLSOMAC协议没有信道侦听过程,以降低短报文的传输延迟开销;基于分布式息票收集算法,均匀分散传输时刻来降低冲撞概率和提高公平性,以满足分布式链路调度技术对MAC层的需求.用排队论分析了DLSOMAC的报文传输延迟性能.仿真实验表明,在短报文情况下,无论网络负载轻重与否,DLSOMAC协议的报文传输延迟明显优于CSMA/CA,并且报文越短,性能相对越好.即使在长报文的情况下,当网络负载很重时,DLOSMAC协议也稍优于CSMA/CA协议,适合于为自组织网络的分布式链路调度技术服务.

基于分层聚类和干扰对齐的MIMO链路调度算法

为了降低干扰对齐所需的处理开销,将链路划分为多个簇分别进行处理成为可行的办法之一。针对现有簇划分算法中运算复杂度较高的问题,本文提出了一种基于最小信干比的簇划分算法。在此基础上,针对所有簇同时通信造成部分簇内链路接收端信干噪比(Signal to interference plus noise ratio,SINR)较低的问题,本文将以链路为单位的调度问题等效为以簇为单位的调度问题,提出了一种基于层次聚类的簇调度算法。理论与仿真实验结果表明,本文所提出的簇划分算法的运算复杂度明显低于现有算法,且相同条件下的系统平均吞吐量更高。同时,本文提出的基于簇层次聚类的调度算法不同程度地提升了各簇内链路接收端的SINR,系统可根据不同的性能需求进行调度策略选择。

一种无线传感器网络链路调度模型与算法

研究无线传感器网络最小空间重用链路调度(MSRLS)模型,提出一种求解一般网络下MSRLS问题的分步式近似算法MSRLS-D。该算法同时考虑无线传感器网络带宽需求分布和通信过程中的无线信道干扰,更适用于真实网络。通过理论分析和仿真实验,对该算法的性能进行论证和比较。

能量有效的分布式链路调度协议

提出了一种基于图着色法的无线传感器网络分布式链路调度（DLS）协议以减小调度周期长度、降低网络能耗.采用的策略是先对任意节点构建两跳邻居范围内的冲突图,然后根据每条链路在干扰图中的优先级及干扰度决定时隙分配的先后顺序,从而解决传统随机调度方法调度周期较长及节点状态转换频繁的问题.由于该调度策略尽可能地为节点分配相邻时隙,减少了节点不必要的状态转换,从而降低了网络能耗.对基于干扰度和优先级的联合调度策略表现出的减小调度周期长度、降低网络能耗的特点进行了分析.网络仿真结果表明,DLS协议比DS-fPrIM（Distributed Scheduling-fixed Power Protocol Interference Model）及DRAND（Distributed RANDomized time slot sceduling）协议的调度周期长度少1～2个时隙,其能耗与DS-fPrIM协议的调度能耗相当,但二者都比DRAND协议的调度能耗低.另外DLS协议比DS-fPrIM及DRAND协议平均每周期少1次状态转换,说明提出的分布式链路调度协议能效较高.

WiMAX WMN中基于扩展图的链路调度优化

链路调度是Wi MAX WMN设计中面临的关键问题.为了最大化网络吞吐量,建模了无干扰最优链路调度模型.针对单位时隙需求的链路集,提出一种Wi MAX WMN中的启发式链路调度算法.进一步,针对WMN中节点的中继特性,设计了基于节点与链路分解的扩展图模型.通过细化传输过程以增强时隙的空间复用性,能够满足链路单次与多次传输的统一调度需求.一系列仿真实验结果表明,所提出的链路调度算法能够有效减少网络调度周期,提高网络吞吐量.

面向数据收集的转发树构建和链路调度算法

以压缩感知理论为基础,研究物理干扰模型下的无线传感器网络数据收集问题,将其建模为转发树构建和链路调度联合问题(forwarding tree construction and scheduling,FTCS)。FTCS问题属于NP难题,提出一种可以实现转发树构建和链路调度子问题的分布式求解算法,目标是确定一组转发树,在转发树调度后于最短调度周期内将测量数据发往汇点,在传输延时和采集能效间实现平衡。仿真结果表明,所提算法在降低数据传输延时和提高能效等方面的性能要优于目前典型的数据收集方法。

一种无线传感器网络空间重用TDMA链路调度算法

本文研究了无线传感器网络最小空间重用链路调度(MSRLS)模型,给出了该模型的形式化描述,并在此基础上提出一种求解一般网络下MSRLS问题的集中式近似算法MSRLS-C。该算法同时考虑了无线传感器网络带宽需求分布和通信过程中的无线信道干扰,更适合真实网络。通过理论分析和实验对该算法的性能进行了论证和比较。

不确定流量条件下多跳无线网络的信道分配与链路调度研究

本文以网络吞吐量最大化为目标,提出了传输流约束、信道资源约束以及干扰约束条件下的资源分配联合优化模型,以及基于不确定流量条件下资源分配最优解的链路调度策略.仿真实验结果证明:本文提出的信道分配及链路调度方案能够更好地适应网络流量需求的变化.

MIMO-pipe模型下基于干扰对齐的链路调度算法

尽管干扰对齐(Interference Alignment,IA)能从信息论的角度提升系统的频谱利用率,但其在链路调度方面的性能发挥仍然受到干扰模型的限制。与常用的协议干扰模型、物理干扰模型相比,MIMO-pipe模型更能够反映MIMO链路分集增益与复用增益的折中关系。因此,为了研究IA对MIMO-pipe模型下链路调度性能的影响,本文在现有MIMO-pipe模型的基础上,进一步推导了IA条件下的等效MIMO-pipe模型,给出了干扰对齐条件下每条MIMO链路对应的可行传输速率与信干噪比需求之间的折衷关系集,并提出了一种基于IA等效MIMO-pipe模型的分布式算法。理论分析和仿真结果表明,等效MIMO-pipe模型能较好的反映出IA的特点。同时,在吞吐量略有降低的条件下,基于该IA等效模型的链路调度算法所需的调度时隙数明显少于未采用IA的链路调度算法。

可变频宽无线网络中信道频谱分配与链路调度

考虑信道频宽对链路传输距离和链路间干扰的影响,对可变频宽无线网络现有的累积干扰模型进行了改进,并基于改进的干扰模型对可变频宽无线网络的信道频谱分配和链路调度问题进行了建模分析。设计了一种两层优化算法对信道频谱分配和链路调度问题进行解耦,提出了一种考虑链路负载需求满足程度的链路优先级指标,启发式地构建并发传输信道分配矩阵的方法。仿真结果表明,两层优化算法能够在合理时间内收敛,启发式方法能够高效地构建并发传输信道分配矩阵。

IWSNs中的混合式共享链路调度

针对工业无线传感器网络中的链路调度问题,提出一种混合式共享链路调度方案。通过对现有典型集中式调度方案存在的不足进行分析,将属于同一路径或多跳路由的节点间的共享链路集中分配给属于同一路径的节点,采用分布式决策决定哪些节点应当在每个时间点使用共享链路;推导出描述调度方案的可靠性和延迟性能指标的解析表达式,表明提出方案能灵活分配和利用链路,具有更好的防止传输差错和减小延迟的能力。仿真结果表明,与现有IWSNs链路调度方案相比,提出方案可以提高可靠性和延迟性能,更有效地利用链路资源。

基于TDMA的分布式全双工链路调度算法研究

为了解决无线Ad hoc网络在负载较重时网络性能差等问题,提出了一种将TDMA(Time Division Media Access)与CCFD(Co-time Co-frequency Full Duplex)相结合的分布式全双工MAC(Media Access Control)协议.数据传输前节点首先在链路共存准则的基础上进行抑制检查,随后主链路按一定的优先级筛选二级链路并发起调度请求,调度所需的四次握手过程在业务时隙头部完成.本协议在不影响传统TDMA半双工通信的条件下,增加同一时隙中可以共存的链路数,改善网络的吞吐量和时延性能.

MHWN吞吐量最优的分布式链路调度算法

链路调度是无线网络资源优化理论研究的重点之一。而多跳无线网络(MHWN)是近些年得到极大关注的一类网络架构,其在物联网、无线传感网、ad hoc网络、无线Mesh网络等新型网络中得到广泛应用。首先对无线网络链路调度的基本问题模型进行了研究,并给出了分类结构;接下来重点对面向多跳无线网络的链路调度机制和优化算法的相关研究进行了阐述,指出了当前面临的主要问题、挑战和可能的解决方法,最后对未来的研究方向给出了一些建议。

面向数据收集的转发树构建与链路调度算法

多数基于压缩感知的数据收集方法假设网络无干扰或能够采取有效的冲突避免措施,当网络存在干扰或噪声时,难以同时兼顾效率和可靠性。为此,以压缩感知理论为基础,研究物理干扰模型下的数据收集问题,将其建模为转发树构建和链路调度联合问题,并设计可构建转发树的分布式求解算法,确定一组转发树并在调度后于最短调度周期内将测量数据发往汇点,实现传输延时和采集能效间的平衡。仿真结果表明,该算法能有效降低数据传输延时,提高数据采集能效。

协作资源分配的无人驾驶车载网链路调度算法

为了提高无人驾驶车辆自组织网络实时数据传输速率,提升无人驾驶车联网络的吞吐量,提出了一种协作资源分配的无人驾驶车载网链路调度算法。该算法首先构建了基于2-H的协作通信系统,采用价值函数来描述链路速率与所分配资源单元之间的关系,进一步提出无人驾驶车联网络的最大吞吐量方程。接着,为了对通信资源进行合理分配,基于多选择性背包问题,对链路速率进行了调度,并采用穷举搜索法求解无人驾驶车辆节点数量的最佳值。实验仿真结果表明,该算法相比基于分散感知和聚类的车辆网络以及基于信道传输模型优化的车辆网络,在链路速率上分别提升了8.7%和7.4%,网络总吞吐量分别提升了10.6%和12.8%,能够更好地满足无人驾驶车辆网络的数据传输速率要求。