IEEE802.11x在CAN总线系统中的无线扩展

针对工业控制网络中的无线接入、系统互连及扩展等问题,提出将IEEE802.11与现场总线系统融合的方案。设计了基于ARM和Linux平台的CAN/WLAN网关,其体积小、功耗低、成本低以及移动性强,无缝连接了CAN网络和WLAN。对无线扩展的关键环节无线网卡驱动进行了陈述,给出一种USB无线网卡的驱动模型。并针对现场总线的无线扩展,探讨其调度策略,保证数据传输的实时性和可靠性。

基于PER-DDPG算法的城市轨道交通越区切换研究

针对传统IEEE802.11越区切换方式存在较高的切换延时以及乒乓切换等问题,提出深度强化学习(Deep Q-Network,DQN)越区切换算法。通过对列车运行的特征状态信息进行提取输入,考虑列车运行速度及场强、切换阈值等动态信息构建越区切换模型。同时针对算法时间成本复杂度及稳定性,采用优先经验回放深度确定性策略梯度(Prioritized Experience Replay-Deep Deterministic Policy Gradient,PER-DDPG)算法,将列车状态空间信息传输至PER-DDPG网络中进行优化分析。结果表明基于PER-DDPG算法优化后的列车越区切换模型使用该算法时间计算成本降低,数据包传输延时约降低55%。

Wi-Fi 7技术与产业发展探讨

Wi-Fi网络已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。家庭场景中手机、平板电脑、摄像头、智能家电等终端均连接到Wi-Fi网络;商场、机场、酒店等公共场所处处可见提供定位、导航和移动支付等业务的免费Wi-Fi网络;在企业园区内,用户通过Wi-Fi网络实现移动协同办公。目前Wi-Fi技术已经演进到第七代,即遵循IEEE802.11be标准的Wi-Fi 7。Wi-Fi7的设计目标是利用现有的2.4GHZ、5GHz以及新增的6GHZ频段,兼顾高性能和高可靠两方面特性,使得Wi-Fi速率达到30Gbit/s以上,时延降低到5ms以下。基于时延、速率和容量等方面的优势,Wi-Fi7有望应用于扩展现实(XR)、元宇宙、社交游戏和边缘计算等高速率、超低时延应用场景。

WLAN的标准与发展

先后介绍了IEEE802.11x,HiperLAN,HomeRF和中国WLAN规范等WLAN标准。在802.11x中,802.11b为当前的主流标准;802.11a目前备受争议;802.11g的安全性较802.11b好且兼容802.11a与802.11b;802.11i针对安全性,新修订了标准的两项内容,即Wi-Fi保护访问技术(WPA)和强健安全网络(RSN)技术。另外,欧洲的HiperLAN2标准也是目前较完善的WLAN标准。在中国,信息产业部正在积极制定WLAN的行业配套标准,信息产业部通信计量中心承担了相关标准的制定工作,并联合设备制造商和国内运营商进行了大量的试验工作;2003年5月,中国已经首批颁布了由中国宽带无线IP标准工作组负责起草的两项国家WLAN标准。

IEEE 802.11无线局域网标准研究

介绍了IEEE 802.11全系列标准,研究了IEEE 802.11系列各标准的发展轨迹和相互关系,建立了该系列标准的层次模型。研究并分析了IEEE 802.11、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g和IEEE 802.11n这几种常见标准,并对相应物理层和媒质访问控制层的关键技术作了重点分析。

基于IEEE 802.11的长距离无线Mesh网络

基于IEEE 802.11的长距离无线Mesh网络(LDmesh)的单跳链路长度在几十到上百公里,具有带宽高、成本低、覆盖广等优点,可广泛应用于偏远乡村或人口分布稀疏地区的无线宽带接入等.LDmesh网络是点到点的链路,链路的干扰特性和传输特性与传统无线Mesh网络有显著不同,原有的基于CSMA的MAC协议不再适用,进而影响到上层协议的设计.分析了LDmesh网络的研究进展,从链路性能、MAC协议、路由协议及网络管理等方面深入论述了LDmesh网络面临的挑战和进一步研究方向.

基于IEEE 802.11高速无线局域网的速率自适应MAC协议研究

目前的IEEE 802.11标准在物理层提供了对多种发送速率的支持,然而在MAC层却没有规定速率自适应的方法。该文研究了高速IEEE 802.11无线局域网中的速率自适应方案。首先,提出了EACK协议,EACK使用基本速率发送MAC头,并在ACK帧中携带信道信息,因而能够较快速地响应信道的变化,同时具有少的开销;其次,在EACK基础上,提出了一种恒定发送时间(CEACK)的策略,CEACK能够克服传统IEEE 802.11DCFMAC协议的理论吞吐量上限,并且具有更好的时间公平性能,能够应用于高速的无线局域网。

基于冲突分类模型的冲突解析算法

IEEE 802.11网络中的传统退避算法利用竞争窗口机制进行冲突解析,冲突节点被重新分布在一个更大的窗口范围内以避免冲突.然而,只要这些分布窗口之间存在着交集,就仍有可能引发冲突.为了解决一个问题,提出了一种冲突分类模型,将网络中的分组冲突分成交叉冲突和同级冲突,并且提出针对这两种不同类型的冲突应该采取不同的策略进行解析.利用顺序离散窗口分布机制(sequential discrete window distribution,简称SDWD)解析交叉冲突,通过节点分布窗口的离散化避免交叉冲突;同时,通过设置合适的分布窗口大小在同级冲突概率和分组延迟之间取得折衷.在此基础上,实现了两种冲突解析算法:冲突分类解析算法(cross collision resolution,简称CR)和无冲突分类解析算法(collision-free CCR,简称CF-CCR).仿真结果表明,同IEEE 802.11DCF协议相比,CCR和CF-CCR在冲突率、吞吐量、分组延迟、公平性以及延迟抖动方面均有提高.并且,这两个算法在不同场合表现出不同的优越性.

基于IPSec的无线局域网安全解决方案的研究

论文对无线局域网WEP协议的算法及安全性进行了深入的研究和分析,在对移动IP计算原理深入讨论的基础上提出了基于IPSec的无线局域网安全问题的解决方案,并应用IPSec嵌套通道建立了VPN安全隧道构造机制。这种机制从很大程度上解决了无线局域网的安全隐患问题。

支持QoS的IEEE 802.11 EDCA性能研究

随着无线网络应用的不断发展,为了适应网络中不同类型业务的区分服务需要,IEEE802.11工作组在IEEE802.11DCF(distributed coordination function)的基础上推出了支持QoS的IEEE802.11EDCA协议.针对EDCA(enhanced distributed channel access)协议的优先级区分信道接入特性,提出了一种基于Markov链的协议性能模型分析方法.与已有文献不同,该模型分析同时包含了EDCA主要的3个关键区分信道接入机制:Wmin/Wmax,AIFS(arbitration inter-frame space),TXOP(transmission opportunity).通过模型分析,获得了EDCA协议各优先级接入的传输吞吐量、信道接入延迟、数据丢失率等性能分析.不仅分析了饱和情形下的EDCA性能,而且还对非饱和情形下的EDCA性能进行了分析.仿真验证结果表明,模型分析结果和仿真结果取得了很好的一致性.利用给出的模型分析方法,提出了一种基于TXOP动态调整的D-TXOP(dynamic TXOP)接纳控制算法.算法根据网络中业务流的QoS要求,在动态调整各优先级的TXOP参数设置的基础上,对网络中新到业务流进行接纳控制,达到提高网络的业务承载能力的目的.

无线局域网安全协议的研究和实现

描述了无线局域网及其安全协议的发展,并对发展过程中的主要安全协议进行了分析。针对这些安全协议的特点给出了安全协议的实现方案。

IEEE802.11移动自组织网络节点竞争窗口长度的概率分布

在基于IEEE 802.11的移动自组织网络中,MAC(Medium Access Control)层提供了DCF(Distributed Coordi-nate Function)以控制节点对无线信道的争用.DCF包括了BEB(Binary Exponential Backoff)算法.该文对BEB的重要参数——竞争窗口CW(Contention Window)进行研究,通过随机建模,导出了竞争窗口长度的概率分布,并进行数值分析.研究结果可应用于IEEE 802.11移动自组织网络.

IEEE 802.11无线网络的两步指数退避算法

IEEE 802.11标准引入二进制指数退避(Binary Exponential Backoff,BEB)算法以降低节点发送数据包碰撞的概率。然而,BEB存在着不足之处,当数据包碰撞概率较大时,节点的竞争窗口长度会出现振荡,即节点每次发送数据包之前,需要多次加倍扩大竞争窗口长度,而在发送成功之后又把竞争窗口长度缩小到最小值,这个过程反复出现。为了克服竞争窗口振荡问题以增加吞吐量,该文提出两步指数退避(Two-step BEB,TBEB)算法,利用2维马尔可夫链进行建模,导出TBEB算法中节点的退避状态概率分布、平均竞争窗口长度、平均退避次数、每发送一个数据帧所耗时间以及吞吐量等指标,并通过仿真进行验证。通过求解一个简单的优化问题,TBEB可以获得最优竞争窗口长度复位值,使吞吐量达到最优。

IEEE802.11无线局域网OPNET建模与性能测试

讨论了IEEE 802.11无线局域网的建模和性能问题。基于对IEEE 802.11协议和目前功能最强大的网络仿真工具OPNET[1]软件的研究,首先分析了无线局域网的各种行为,分别对这些行为单独建模后,通过有线状态机将它们集成而形成IEEE 802.11协议支持模块。给出了模型输入输出接口的详细说明,并对网络的性能进行了分析比较。

异种网络间的Mobile IP切换问题

介绍了 GPRS和 IEEE 80 2 .11WL AN网络以及采用 Mobile IP在这两种网络间提供移动性支持的方案 .分析了 Mobile IP在异种网络间的切换问题 ,提出一种利用驻留计时器和多条隧道技术解决切换过程中的时延问题、包丢失问题以及乒乓效应的切换方案 .

基于NTRU公钥密码体制的无线局域网安全方案

从身份认证、数据机密性和密钥管理等方面分析了无线局域网IEEE 802.11协议的安全机制,证明该协议存在着严重的安全漏洞,容易受到多种密码攻击。针对以上问题提出了一种新的基于NTRU公钥密码体制的无线局域网安全解决方案,该方案采用基于NTRU的公钥证书机制进行密钥管理、双向身份认证和会话密钥协商,采用AES分组加密算法进行通信数据加密。由于NTRU的高效性及公钥证书机制在密钥管理方面的灵活方便性,使得该方案能在传输带宽、终端处理器和存储器资源都十分有限的无线局域网中提供与有线网络等同的安全级别,而且高效快速,易于实现。

一种利用信道侦听的IEEE802.11自适应优化算法

提出一种适用于DCF(distributed coordination function)机制的自适应优化算法.该算法基于网络节点侦听信道得到的网络状态信息进行相关参数的自适应调整以获得最优的网络性能,称为CSB(channel sensing backoff)算法.算法采用了对节点的信道接入请求以概率参数P_T进行过滤的方法控制节点竞争接入信道的激烈程度.不同于已有的DCF机制优化方法,CSB算法的特点在于,在优化调整过程中不需要进行计算复杂的网络节点数量估计,并且可以在不同网络状态下始终围绕确定的优化目标进行参数优化调整.仿真实验结果表明,算法能够针对网络节点数量和分组大小改变等网络状态变化作出自适应的网络优化调整,并获得了系统吞吐量、碰撞概率、延迟、延迟抖动、公平性等多方面的性能改善.

802.11WLAN中一种基于循环队列的分布式公平队列调度算法

该文在无线局域网现有的802.11 MAC层访问机制的基础上,运用循环队列的思想提出了一种完全分布式的队列调度算法,该算法通过修改802.11的MAC层中的DCF(Distributed Coordination Function)子协议,实现了在分布式环境下控制802.11节点的公平访问无线链路资源的目的.文中通过仿真对算法进行了分析和研究,仿真结果表明该方法可以在一定范围内实现公平队列调度。

IEEE 802.11网络中增强的退避算法

IEEE 802.11协议的MAC层通过二进制指数退避算法实现对媒体的争用,该文提出一种增强的退避算法,对网络中的动态站点数进行估计,自适应改变退避算法的竞争窗口,以提高网络的性能。

一种基于慢退避思想的SD_DCC退避算法及其性能分析

改进了IEEE 802.11协议的二进制指数退避算法,提出了一种基于慢退避思想的分布式接入控制退避算法.它将慢退避的思想同分布式接入控制的思想相结合,有效地解决了标准协议中二进制指数退避算法成功发送数据帧后没有记录网络当前繁忙程度的缺点,能够更准确地记录数据帧成功发送后高负荷网络的退避阶数,降低数据帧接入信道的碰撞概率,提高无线信道的利用率.算法能够与现有的IEEE 802.11协议完整地结合在一起,具有简单、无开销、完全分布性和自适应性的特点.分析和仿真结果表明,基于慢退避思想的分布式接入控制退避算法较之其它三种常用的接入算法能够更能有效地利用网络中已有的信息,更准确地估计网络当前的竞争状态,表现出更好的网络性能.