多接口协作的高吞吐多信道MAC协议

多接口多信道MAC协议存在接口利用率不高等问题。为此,提出MIC-MAC协议在多接口节点模型中增加虚拟MAC层,利用单接口的成功握手信息建立源—目标节点之间所有接口同步传输的关系,提高了吞吐量和控制帧效率。另外,成功传输的节点选取当前信道作为下次传输的决策信道可以有效改善隐藏终端问题。实验结果表明在单跳网络中,与MIMC-SMAC、IEEE 802.11协议相比,吞吐量分别提高了100%~200%;在多跳网络中有效改善了碰撞和隐藏终端问题。

基于业务量感知的动态TDMA协作MAC协议

针对动态TDMA协作MAC协议(C-DTDMA)在高业务量或低信噪比网络中性能下降的问题,对动态TDMA协作MAC协议进行改进,提出一种基于业务量感知的动态TDMA协作MAC协议。通过在控制时隙进行信息交互,传输失败节点利用业务量较小节点的数据时隙进行协作重传。对改进的协议进行数学建模和数值仿真分析,仿真结果表明,该协议可使传输失败节点在高业务量网络中获得较高吞吐量,在低信噪比环境下满足了业务量较大节点的吞吐量需求。

Ad Hoc网络中一种新的双信道MAC协议及其性能分析

针对多跳ad hoc网络,提出了一种新的应用于媒体接入控制(MAC)层的双信道协议,采用双信道传输以及改进的握手协议和信道预留方法,避免了数据冲突,解决了隐藏终端和暴露终端对数据传输的影响问题,提高了信道利用率.节点根据收到的不同的控制包,在控制信道和数据信道中采取3种不同的预留方法.在数据传输中,隐藏终端能够同时接收数据,暴露终端能够同时发送数据.在高业务量网络中分析了该协议的吞吐量属性,通过与基于RTS/CTS的协议的比较,表明DCMAC协议能提高多跳ad hoc网络的吞吐量.

高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议

针对现有太赫兹无线个域网MAC协议存在的基于动态均衡思想的网络不稳定、不合理的竞争窗口导致退避时间过长,以及所分配CTA长度大于节点的时隙请求量时会导致时隙剩余3个问题,提出了一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议——HTLL-MAC(High Throughput and Low Latency MAC protocol)。HTLL-MAC协议通过基于动态均衡思想的接入机制提高网络稳定性,引入动态更改重传竞争窗口方法缩短了退避所需时间,并且启用CTA剩余时隙机制充分利用剩余时隙,从而达到增加网络吞吐量、降低数据传输时延的效果。理论分析验证了HTLL-MAC协议的有效性。仿真结果表明,相较于IEEE 802.15.3c和HTLD-MAC的MAC层,吞吐量提高了6.15%,数据平均时延降低了32.53%。

一种用于无线自组织网络的并发传输MAC协议

本文提出一种工作在单信道、单发射器和单发射功率模式下的并发传输MAC协议.该协议在控制报文(RTS/CTS)和数据报文(DADA/ACK)之间插入附加控制时隙,以便相邻节点有机会交换自己的控制报文.为了保证并发传输的可靠性,协议在控制报文中包含了冲突避免信息,邻居节点根据这些信息判断自己的传输能否在不影响已有传输的情况下并发进行.模拟结果显示,与IEEE 802.11相比,CTMAC协议在网络中存在并发可能时,使系统吞吐量得到很大提高.

e-MAC:一种面向Ad Hoc网络的高吞吐量MAC协议

解决ad hoc网络中隐藏节点问题、暴露节点问题的最终目的是减少节点间的冲突,提高网络空间复用率,从而提高网络吞吐量.现有MAC协议在解决隐藏节点问题时着重于彻底消除网络中的隐藏节点,忽略了网络空间复用率,即使能够彻底解决隐藏节点问题,也不能有效提高网络吞吐量.同样,现有协议在解决暴露节点问题时着重于如何允许暴露节点并行发送数据,忽略了暴露节点接收数据的问题,也影响了网络空间复用率.提出了一种高效的MAC协议e-MAC,协议采用两种方法提高网络空间复用率:首先,协议中接收节点根据接收到发送节点的信号强度动态调整忙音发射功率,使忙音恰好覆盖所有的隐藏节点,在彻底解决隐藏节点问题的同时,提高网络空间复用率;其次,隐藏节点接收到RTS消息后,通过判断RTS消息信号强度与信道中干涉信号的强度之比来决定是否接收数据,允许满足信噪比要求的接收节点接收数据,进一步提高网络空间复用率.仿真结果验证了协议的有效性,在任意拓扑结构下,e-MAC协议的平均吞吐量比DUCHA(dual channel access)协议高87%.

面向异步通信机制的无线传感器网络及其MAC协议研究

无线传感器网络的底层通信主要依赖于节点间的协同睡眠/唤醒机制,且仍然在链路层沿袭或扩展传统802.11协议.对于节点密集、网络规模较大的传感器网络而言,传统802.11协议在网络能耗与吞吐量等方面并不是有效的.基于传感器网络在多数应用场景中的链路动态性,文中提出一种面向弱连接的异步通信机制.有别于传统的RTC/CTS握手机制,它允许发送节点直接向"睡眠"的接收节点上的低功耗异步模块写入数据,因此,无需同步机制,单个节点只需按照自身的时间唤醒并进行数据通信,形成一种缓存-唤醒-转发的异步通信模式.文中首先阐述了异步通信机制的关键设计因素,针对不同的应用背景提出两种新的MAC协议.然后,基于扩散近似理论建立开放式排队网络模型,对异步通信机制的性能进行理论分析,得出其网络吞吐量为O(W/(n/logn)^(1/2)).理论分析与实验结果表明,与传统同步通信相比,异步通信能在很大程度上延长了网络的生存周期,提高了网络吞吐量.

一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议

现有MAC协议在设计时未考虑太赫兹无线链路的衰减特性,难以稳定工作从而影响网络性能。针对此问题,提出一种适用于太赫兹无线个域网环境的高吞吐量低时延MAC协议HTLD-MAC(high throughput and low delay MAC protocol for terahertz wireless personal area networks)。HTLD-MAC协议通过采用基于信道质量预留时隙机制以及自适应确认机制,能够合理分配超帧时隙资源、提高网络吞吐量,降低数据时延。仿真表明相较于IEEE 802.15.3c和ES-MAC协议,HTLD-MAC在太赫兹链路质量较差情况下具有更好的网络性能。

基于网络编码的无线局域网多播MAC协议及性能分析

针对现有IEEE802.11协议无法提供可靠多播服务的缺陷,提出一种基于网络编码的无线局域网多播MAC协议MPNC。该协议对已有的ELBP协议进行了扩展,采用网络编码组传输模型发送多播数据。对于多播源节点,采用随机线性码对多播数据帧进行编码组合发送;对于多播接收节点,在接收的编码帧累积到一定数量后通过解码操作恢复出所需的原始数据。该方案有效减少了多播数据帧的发送次数,从而提高了无线带宽的利用效率。基于终端信道竞争的二维马尔可夫链模型,推导了差错信道下MPNC协议在网络饱和状态下的吞吐量理论表达式。最后,使用NS-2模拟器评估MPNC协议在不同信道误比特率和多播节点数目下的性能。仿真结果表明,MPNC比已有LBP和ELBP协议获得更优的吞吐量性能,并验证了理论分析的正确性。

基于超宽带的自适应MAC协议

超宽带技术有能力支持更高的数据传输速率。针对超宽带系统特点,提出了一种根据收端信噪比和信干比自适应调整发送速率和分组长度的媒质接入控制(MAC)协议,并对该协议性能进行了仿真。仿真结果显示,相对于使用固定速率和分组长度的MAC协议,该协议可使系统吞吐量得到较大提高。

基于无线网络编码的速率自适应协作MAC协议

传统无线网络编码协议在单播传输模式中较少考虑速率自适应对网络性能的改善作用,而利用RTS/CTS握手信号进行信道估计的速率自适应机制则存在开销大、网络吞吐性能差等缺陷。为此,提出一种基于网络编码的速率自适应协作介质访问控制协议RACNC。该协议使用网络编码模型和基于ACK帧的速率自适应机制,当源节点传输的原始数据帧未被成功接收时,选取中继节点对原始数据帧进行编码处理,然后转发编码数据帧,在保证数据帧可靠传输的同时减少其在网络上的传输次数。同时利用改进的ACK帧进行速率反馈,避免在估计信道质量时发送多余的RTS/CTS控制帧。仿真结果表明,与基于网络编码的NCAC-WTC协议相比,RACNC协议可有效减小平均端到端时延,提高网络吞吐量。

一种具有优先级的MAC协议性能分析

在移动通信中,为了满足高动态终端对接入的高要求,设计了一种带有优先级的随机预约/按需分配相结合的MAC协议RRDAMA-P(random reserve/demand assignment multiple access protocol with priority),并利用Opnet软件进行了建模仿真,仿真结果表明,RRDAMA-P协议不仅可以满足终端的优先级要求,而且实现了更好的吞吐量和时延性能。

车载自组织网络中RSU协调的多信道MAC协议

提出了一种车载自组织网络中路侧单元(RSU, road side unit)协调的多信道MAC(RMM, RSU-coordinated multichannel MAC)协议,以支持非安全(如运输效率、娱乐应用等)消息的高效传输。在路侧单元的协调下,节点有更多机会在控制信道上进行预约,以实现服务信道上无竞争的传输。同时,RMM协议支持在整个同步间隔内传输服务分组,从而提高了服务信道的饱和吞吐量和利用率,并减少了时延。与现有的其他协议相比,仿真结果证实了所提协议的优越性。

适用于S-MAC协议的自适应随机退避机制研究

S-MAC协议通过周期性睡眠侦听机制来减少无线传感器网络中节点能量的消耗,但是其在随机退避过程中使用固定竞争窗口,使其在节点碰撞的避免、节点间公平性以及吞吐率上有所欠缺。针对S-MAC的以上不足,基于二进制指数退避算法(BEB)提出自适应指数随机退避算法(AD-BEB)。AD-BEB算法引入了信道竞争能力参数和网络拥挤参数,根据这两个参数对竞争窗口进行调整,并且窗口的调整经过两个阶段来完成。仿真结果表明,AD-BEB算法能够有效地减少节点的碰撞次数,增加网络的吞吐率和节点的公平性。

基于时间调度表的无线传感器网络MAC协议

为了减少能耗,MAC[1]协议的无线信道使用通常采用侦听/睡眠交替的策略。但是这种周期性睡眠机制会带来很多延迟,网络的吞吐量也不高。为了减少延迟和不必要的能耗,设计了一种预约时间调度表的AST-MAC协议(appointment schedule table MAC)。它采用侦听和睡眠交替的策略,但是它是按照调度表的进行侦听。当调度表的时间到了,节点会自动被唤醒进行侦听。实验结果表明,这种预约信道的MAC协议比起S-MAC和802.15.4减少了传输延迟,提高了网络的吞吐率。

一种UWB Ad Hoc网络的自适应MAC协议算法与仿真

UWB Ad Hoc网络在距离、功率、速率上有很好的互换性,这是下一代无线系统所期望的。在IEEE802.11DCF机制的基础上,提出了一种根据收端信噪比和信干比自适应调整发送速率和分组长度的MAC协议算法,并对该协议性能进行了仿真,在跨层节约的机制调控下,有效地克服Ad Hoc网络带宽股限问题。结果显示,相对于使用固定速率和分组长度的MAC协议,该协议可使系统吞吐量得到较大提高。

认知无线网络MAC协议的控制信道建模

针对认知无线网络媒体接入控制(CRN-MAC)协议的控制信道饱和问题,提出一种控制信道建模方案。引入控制信道门限的概念,根据协议超帧、控制子帧、数据子帧的时间约束关系,建立控制信道门限的定量分析模型,得出门限值的数学表达式。应用定量分析模型评价CCMAC协议的理论网络吞吐量。仿真结果验证了该模型的有效性,并给出网络吞吐量与CCMAC协议参数之间的数值关系。

基于双信道定向天线的Ad Hoc MAC协议的研究

Ad Hoc MAC协议可以使用定向天线来提高信道复用率,从而提高网络的容量。但是,使用DMAC协议会导致"听不见"问题,并且网络的吞吐量较低。虽然对此已有一些改进,减轻了"听不见"问题,但依旧存在网络吞吐量的问题。文中主要针对DMAC的缺陷和不足,提出了一种基于定向天线的双信道MAC协议,将控制信息以全向天线在控制信道上发送,数据信息以定向天线在数据信道上发送,进一步减轻"听不见"问题并且提高了信道复用率。模拟仿真测试表明,这种基于双信道定向天线的MAC协议对DMAC中的缺陷和不足有较大的改进。

多帧确认及虚拟载波侦听的水声MACAW协议

为提高水声通信网络吞吐量并降低端对端时延,针对水声信道低质量和高延迟的特点,对MACAW协议作出了改进。改进一是采用多帧确认,一次握手期间进行多帧数据传输;改进二是采用虚拟载波侦听,在对接收到的信息进行分析的基础上判断信道将被占用的时间。通过使用OPNET有限状态机形式建立改进的MACAW协议规范与相关算法模型,仿真结果表明该协议能在水声环境下取得优良的吞吐性能和较低的端对端时延。

LEO星地Wi-Fi网络MAC协议研究

在LEO星地Wi-Fi网络中,直接采用地面无线局域网(WLAN)的802.11MAC协议,其效率会大大降低。因此,采用选择重传的ARQ协议、帧聚合等方法对802.11MAC协议进行改进,使之适用于星地Wi-Fi网络。仿真结果表明,采用帧聚合方式可有效提升星地Wi-Fi网络MAC协议的吞吐量。