基于MEC服务器优先服务的路侧单元MAC层调度策略

针对多接入边缘计算(MEC)服务器高可靠、低时延和大数据量的数据传输要求,基于无冲突接入、优先级架构和弹性服务技术,提出一种适用于车辆边缘计算场景下的媒体访问控制(MAC)调度策略。所提策略由车联网(IoV)路侧单元(RSU)集中协调信道接入权,优先确保车载网络中车载通信单元(OBU)与MEC服务器之间的链路传输质量,以及时传输车辆到网络(V2N)业务数据;同时,对本地OBU之间的业务采取弹性服务方式,增强密集车辆接入时应急消息传输的可靠性。首先,构建调度策略的排队分析模型;其次,根据各时刻系统状态变量的无后效性特点建立嵌入式马尔可夫链,并通过概率母函数的分析方法对系统进行理论分析,得到MEC服务器通信单元和OBU的平均排队队长、平均等待时延和RSU查询周期等关键指标的精确解析表达式。计算机仿真实验结果表明,统计分析结果与理论计算结果一致,所提调度策略在高负载情况下能够提高IoV的稳定性和灵活性。

一种适用于无线传感器网络的功率控制MAC协议

功率控制技术通过减少节点的发射功率来降低能耗,但节点间不对称的发射功率会增加网络的冲突概率并降低吞吐量.根据实际环境中的节点部署情况,引入了基于Pareto分布的系统模型.研究了传感器网络中功率控制技术在节省能量方面的性能,提出了一种基于SMAC(sensor-MAC)可适用于无线传感器网络的功率控制MAC(media access control)协议.此协议使用功率控制调度算法选择最优相邻节点,使网络中节点的拓扑连接得到优化,在保证网络连通性的同时,降低通信的冲突率,扩大网络的吞吐量.信息的传递以最优功率发射,并使通信节点具有反作用冲突节点的能力,从而在降低网络能耗的同时保证了节点间通信的公平性.实验仿真结果显示,与现有的几种重要方案相比,新的功率控制MAC协议使网络具有了更大的有效吞吐量及更长的生存时间.

万兆以太网MAC层控制器的FPGA设计与实现

根据IEEE802.3-2005和IEEE802.3ae标准,在Xilinx公司的Virtex6系列XC6VHX255T器件上设计实现了万兆以太网MAC层控制器。与千兆以太网相比,万兆以太网使用更宽的数据位宽和更高的时钟频率,这使得其MAC层控制器的设计和实现都面临新的挑战。在解决了数据并行处理、不定长字节CRC编码/校验及与千兆以太网兼容等问题的基础上,设计实现了万兆以太网MAC层控制器。经布局布线后仿真验证,说明该设计可满足万兆以太网实际应用的要求。

无线自组织网络MAC调度技术研究

从提高无线自组织网络服务质量的角度出发,介绍了无线自组织网络MAC调度技术的研究动机和技术本质。从无线干扰模型的建立、集中式与分布式调度算法的设计、调度复杂性理论、集中式和分布式调度算法的性能比较、拓扑透明MAC调度技术这五个相关研究方向入手,全面介绍了无线自组织网络MAC调度技术的研究进展和当前面临的挑战,并讨论了未来可能的发展方向。

无线传感器网络中采用预约机制的MAC协议改进

提出一种基于信道预约的MAC协议CR-MAC(channel-reservation MAC),该协议是在S-MAC(sensor-MAC)协议基础上进行的改进。当有数据需要发送时,首先以基于竞争的方式发送和接收信道预约信息,实现信道的按需分配;信道预约完成后各节点按照预约好的时间片进行激活,以时分复用的方式传输数据。CR-MAC协议能够有效地减少节点的空闲侦听和串音干扰,从而降低能量消耗和传输延时。

一种基于网络编码的速率自适应多播MAC协议

针对现有IEEE 802.11协议在无线局域网多播应用中存在可靠性差、吞吐性能不佳等诸多缺陷,提出了一种基于网络编码的速率自适应多播MAC协议RAMPNC.该协议采用网络编码组传输模型发送多播数据,使多播接收节点通过对累积的编码帧进行解码操作恢复出所需的原始数据.此外,RAMPNC利用RTS/CTS握手信号实现信道状态信息交换,并根据多播接收节点反馈的信道信噪比估值动态调整源端的物理层发送速率.通过使用NS-2模拟器评估RAMPNC协议性能,结果显示,该协议在多播吞吐量,平均帧传输延时和帧投递率等方面获得了比已有ELBP和ARSM协议更好的性能.

高吞吐量低时延太赫兹超高速无线网络MAC接入协议

针对现有能够应用于太赫兹超高速无线网络的能量和频谱感知的媒介接入控制(energy and spectrum-aware media access control,ES-MAC)及IEEE802.15.3c协议存在的时隙申请量未及时更新、超帧结构不合理及分配时隙时未合并同一对节点之间的时隙请求等问题,提出了一种高吞吐量低时延MAC(high throughput low delay MAC,HLMAC)协议。通过设计一种新的超帧结构,使节点及时得到时隙分配信息,大大降低数据接入时延;通过更新时隙请求量和合并同一对节点的时隙请求,增加了数据发送量,提高了网络吞吐量。理论分析表明了HLMAC协议的有效性,仿真结果显示它比ES-MAC协议增加了65.7%的网络吞吐量,同时降低了30%的接入时延。

一种自适应侦听的异步无线传感器网络MAC协议

为了提升异步无线传感器网络MAC协议在动态网络负载下的性能,论文提出了一种流量自适应的异步协议AA-MAC。该协议基于短前导序列采样技术,当节点收到数据后并不理解转入睡眠而自适应增加若干个最短侦听时间用以接收发送节点的可能其他数据,使得收发双方在网络负载较重时能实现一次配对多次收发数据。分析并对比了AA-MAC和X-MAC的能耗和延时模型。在一个9跳线形拓扑网络上的仿真结果表明:AA-MAC在各种负载下性能均优于S-MAC;当网络负载很轻时,AA-MAC表现和X-MAC相当;随着网络负载加重,AA-MAC和X-MAC能耗相当但延时减少了56%以上。

一种支持实时性业务的多信道MAC协议

为满足军事航空通信中实时性业务对时延的要求,提出一种基于Turbo编码的多信道MAC协议——Turbo_MAC。Turbo编码技术和多信道机制的使用,使得协议在不采用反馈确认机制的情况下仍能确保分组的高可靠性和系统的高吞吐量,同时达到降低分组端到端时延的目的。运用排队模型、组合理论和离散Laplace变换得到分组成功传输概率、系统吞吐量和分组端到端时延均值性能指标。仿真结果表明,理论分析与仿真结果一致,且Turbo_MAC协议的时延性能优于TDMA和IEEE 802.11b多信道MAC协议。

体域网中基于多因子优先级的高效资源调度

媒体访问控制(MAC)在确保无线体域网(WBAN)的正常运行方面起着关键的作用。然而,动态环境下紧急数据低延迟和低能耗的高性能需求仍未很好地解决。该文提出一种多因子紧急调度方案(MESS)来满足这样一个严格的需求。首先,针对实际应用场景中数据异质性的特性,设计一种数据分类方法,该方法将数据分为周期数据和紧急数据,这对不同的节点来说更加符合实际情况;其次,设计一种多因子优先级划分方案,包括疾病相关因子、关键程度因子、健康严重程度因子和信息年龄因子,4个因子可以更全面地考虑节点的关键特征;此外,还设计了一种动态时隙分配和排序方法,将节点的时隙依据数据分类和多因子优先级进行动态分配和排序。理论分析和仿真实验结果表明,相较于传统方案所提方案在延迟和能效方面具有明显优势。

以太网MAC层IP软核设计方法研究

主要论述了在SOC产品开发中如何设计以太网MAC层IP软核。针对目前以太网MAC层IP软核设计的实际情况,分析了三种常用的IP软核设计方法的优缺点,提出了一种改进的U型IP软核设计方法。并运用此方法先对以太网MAC层IP软核进行层次化的自顶而下设计,再对其进行自底而上地实现与集成,最后得到该IP软核整体。经过对该软核的测试与结果分析,验证了其能够实现以太网MAC层协议功能,达到了设计目标。该研究将对今后的以太网MAC层IP软核及相关产品开发具有重要的参考价值。

非饱和认知无线电网络MAC协议设计

针对具有连续性接入需求的业务,论文融合时分多址接入技术和竞争窗口差分服务机制,提出了具有连续性保障的无线接入协议:CP-MAC(MAC with Continuity Provisioning)协议.通过对业务等级划分,保障了连续用户的接入概率.并基于Markov模型,给出了非饱和认知无线电网络的系统容量,接入时延和被阻塞概率的数学解析式.最后,通过与现存的MAC接入协议比较,CP-MAC协议在不降低系统容量的同时,提高了连续用户的接入概率,并降低了其接入时延.

一种动态占空比的无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络(WSN)中,降低能耗会引发端到端时延的增加。为兼顾能耗和时延的平衡,提出一种基于动态占空比的WSN介质访问控制协议。通过计算节点利用率、平均睡眠延时,结合占空比上下限,动态调整节点占空比,使其更好地适应网络实时通信流量。实验结果表明,该协议在线性拓扑中比S-MAC节能52%,延迟减少35%,在网状拓扑中比S-MAC节能68%,延迟减少46%。

一种支持QoS的航空自组织网络无反馈MAC协议建模

针对航空自组织网络的高动态特性和对高优先级业务的服务质量(Qo S)要求,提出了一种无反馈介质访问控制(MAC)协议建模方法及相应的阈值设置方法,以保证高优先级数据分组的时效性及可靠性。首先,对数据分组在接收端碰撞建立时间约束模型,得到信道统计结果与分组成功概率的映射关系;然后,根据不同业务的Qo S要求设置接入阈值;最后,实现对不同优先级业务的接入控制。仿真结果表明,在典型空域网络场景下,基于该建模方法的无反馈MAC协议可以为高优先级业务提供Qo S保证,即分组成功概率大于99%,端到端延时小于1 ms。

无线多跳Ad hoc网络中MAC机制的公平性与网络容量利用率

高效、公平的MAC协议是目前无线多跳Ad hoc网络研究的关键问题之一。该文在给出一种新的无线多跳Adhoc网络的网络模型前提下,定义了MAC协议公平性、网络容量利用率两个性能参数。给出了一种能在竞争节点间公平共享无线信道并充分利用网络容量的MAC协议(FMAC),仿真比较了FMAC和IEEE802.11DCF的公平性和网络容量利用率。结果表明FMAC能在充分利用网络容量的前提下,实现无线信道在竞争节点间的公平共享。

一种适用于节点功率非对称WSN的改进S-MAC协议

针对节点功率非对称的无线传感器网络中的隐终端问题,提出在RTS/CTS机制基础上增加广播Bandwidth Reservation(BRES)消息的改进协议。在改进协议中,通信节点的邻居节点根据侦听到的CTS消息动态广播BRES消息,使得与通信节点连接非对称的高功率节点在接收到BRES消息后推迟自身发送任务,从而避免了隐终端问题。仿真结果表明:相比S-MAC协议,改进协议减少了低功率节点的数据冲突并降低了其到目的节点的端到端延迟,提高了低功率节点和网络的吞吐量。

无线传感器网络TDMA MAC协议的对比和改进研究

无线传感器网络MAC协议对网络的生命期有着重要影响,为找到适合一定环境所使用的MAC协议,必须对不同的MAC协议进行必要的分析。从数据帧着手,分析了不同的基于TDMA的调度式MAC协议的差异。针对原有TDMAMAC协议数据传输量不高、实现难度大等问题,提出相应的改进方法,并对三个基于LEACH的TDMAMAC协议进行了仿真实现,仿真结果与数据分析的结果一致。

Ad Hoc网络动态时隙分配的混合MAC协议研究与仿真

针对Ad Hoc网络的节点具有移动性,信道具有多跳共享性的特点,提出动态时隙分配的混合媒体接入控制(media access control,MAC)协议,协议包括时隙分配和时隙竞争2个阶段。在时隙分配阶段,采用静态分配和动态调整相结合的方式,在为每个节点分配固有时隙的基础上,将不共享信道的节点时隙动态地分配给通信节点;在时隙竞争阶段,通过在子帧中设置不同优先级,在不参与通信节点的主时隙中,数据传输子帧被分成实时业务竞争阶段和非实时业务竞争阶段,竞争成功的节点在这个时隙传输数据,提高优先业务节点的接入概率。采用NS2网络模拟软件进行仿真,结果表明,所提混合MAC协议提高了系统的分组投递率,降低了实时业务的平均时延,协议能够充分利用信道空间复用性,减少竞争,提高接入效率,适合Ad Hoc网络。

无线传感器网MAC协议能耗控制性能研究

为研究无线传感器网对能耗的要求,提出一种无线传感器网媒体接入控制协议,对应用场景进行抽象,基于OPNET构建无线传感器网仿真平台,测试不同应用场景下各种媒体接入控制协议的能耗和延时性能,实验结果表明,任何一类媒体接入控制协议均能在不同应用场景中提供较好的性能,但不是最优的。

IEEE802.14数据传输的MAC

混合光纤 /同轴电缆 (HFC)网络由于原CATV接入的广普性和可用传输带宽高达 1GHz,使其成为仅次于光纤到户的数据接入方式。由于HFC网络的一些固有特性 ,决定了数据通信中的特殊要求。IEEE80 2 .14是用于协调HFC网络的前端和用户站点间数据通信的协议 ,具体包括物理层上实现通信的方式和媒体接入控制层 (MAC)上通信规程的协调。深入研究 80 2 .14数据传输的MAC ,对于开发出性能价格比优秀的前端控制器和用户电缆调制解调器都有着巨大的现实意义 。