基于802.11的多信道MAC协议性能分析

为了改善无线网络中信道带宽的利用率,提高网络的吞吐量性能,已有研究提出了采用多信道MAC协议的方法,将单个信道分割成控制子信道和数据子信道进行联合使用.针对基于802.11DCF的该类型MAC协议,采用离散Markov链对DCF的退避机制进行建模分析,研究了多信道下两种MAC机制的饱和吞吐量性能与信道带宽分配比例的关系,分析了网络节点数、数据分组大小和DCF竞争窗口等对优化多信道带宽分配的影响,并将多信道MAC机制下的网络性能与单信道MAC机制进行了对比.分析和仿真结果表明,采用优化的信道带宽分配,多信道的MAC机制可以一定程度上提高网络的吞吐量性能.但是,当允许控制帧以最大信道速率传输时,多信道MAC机制吞吐量性能并不比单信道MAC机制好.

面向应用的车载自组织网络跨层多信道MAC协议

提出了一种面向应用的车载网络跨层多信道MAC协议。对来自应用层不同类型的消息进行实时统计,预测出最优控制信道周期,确保控制信道上安全消息的及时、可靠传输,同时采用预约机制实现消息在服务信道上的无竞争传输,提高服务信道的吞吐量。本协议适合饱和与非饱和的一般VANET环境,具有较低的计算复杂度,扩展性较好。与现存的其他协议相比较,仿真结果证实了所提协议的优越性。

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。

认知无线电网络分布式多信道MAC协议

在认知无线电网络中,MAC协议用于信道感知、选择和接入控制。以单网卡多信道MAC(MMAC)协议为基础,依据IEEE 802.22标准定义的静默期管理的两阶段感知策略,提出一种认知无线电网络分布式多信道MAC(CR-MMAC)协议。将两阶段感知机制和分布式协商融入MMAC协议,利用空闲频谱进行数据传输,并在MMAC协议ATIM窗的数据信道协商阶段引入预约机制,以避免选择同一信道的认知节点对在后续数据传输阶段再利用CSMA/CA造成的竞争碰撞。仿真对比分析表明,CR-MMAC协议能提高网络吞吐量、降低通信时延,综合性能优于MMAC协议。

CM-MAC:一种基于分簇的多信道车载网MAC协议

车载网VANET是一种应用于智能交通系统的新型无线移动自组织网络(mobile ad hoc network,MANET).随着车辆以及移动ad hoc网络技术的发展,车载网已经成为一个新兴的研究领域.针对VANET中车辆行驶的特征,提出一种拓扑相对稳定的车辆分簇算法.在此算法基础上,根据专用短程通信(dedicated short range communication,DSRC)标准中控制信道(control channel,CCH)和服务信道(service channel,SCH)的分配,考虑车辆间的无线通信干扰和不同应用的QoS需求,提出一种基于分簇的多信道混合型MAC协议,簇内通信采用非竞争的TDMA机制,簇间通信采用基于竞争的CSMA?CA机制,相邻簇采用不同的服务信道.模拟实验表明,提出的MAC协议在同时满足实时应用的延迟需求和非实时应用的吞吐量方面,优于现有协议.

车载自组织网络中基于时分复用的异步多信道MAC协议

为解决车载自组织网络负载较重时控制信道拥塞和信道利用率低的问题,提出一种时分复用机制的异步车载自组织网多信道MAC(Media Access Control)协议——ATMP(Asynchronous TDMA-based multi-channel MAC Protocol).ATMP协议采用时分复用的异步接入机制实现节点分时段接入控制信道,减少并发接入控制信道的节点数目,降低碰撞概率;进一步,为了解决多信道协调信息丢失问题,ATMP协议使用节点协作机制来获取节点遗漏的信道协调信息,有效降低因协调信息缺失造成的数据信道服务信息碰撞概率.仿真结果表明,ATMP协议在碰撞概率、安全消息时延及控制信道吞吐量指标上优于IEEE1609.4标准、AMCP协议和AMCMAC协议.

基于多信道预约的传感器网络MAC协议研究

针对传感器网络中三重隐终端问题,提出了一种基于自适应占空比的多信道MAC协议—MCR,MCR通过多信道预约机制高效地解决了该问题。在理论分析中,通过最小化节点平均信道切换次数的下界得出了节点的最优占空比。为验证MCR中多信道预约和自适应占空比机制的性能,进行了模拟和真实实验,实验结果表明,与其他MAC协议相比,随着信道数及网络负载的增加,MCR提高了网络吞吐量,降低了传输所消耗的能量。

DTFMM:一种适应于WMSNs的多信道MAC协议

基于分簇网络拓扑,提出了一种无冲突的分布式时分/频分多信道MAC协议,简称为DTFMM(Distributed time andfrequency division multi-channel MAC)。该协议主要由三部分组成:信道分配、簇内通信和簇间通信。首先,各簇首运行分布式信道分配算法选择簇内通信的信道,然后各簇内节点采用基于TDMA的信道访问方式与簇首通信,最后各簇首通过最小生成树路由将收集到的数据转发到基站。该协议最大的优点在于充分复用了可用的多信道频率资源,提高了网络吞吐量,更好地提供了对带宽要求很高的多媒体应用的支持。仿真结果表明,该协议具有良好的可分级性,而且在吞吐量、数据包传输延迟等方面均优于基于冲突的多信道协议MMSN。

异步多信道无线传感器网络MAC协议

针对无线传感器网络中控制信道饱和问题以及三重隐终端问题,提出了一种异步多信道MAC协议——RIM(receiver-initiated MAC).RIM利用接收端开始的传输机制有效地解决了控制信道饱和问题,同时采用了基于概率的随机信道选择机制避免了三重隐终端问题.而且,RIM支持一种简单且可靠的异步广播机制.通过基于马尔可夫链的理论分析,得到了RIM中节点的最优占空比.为验证RIM的实际性能,进行了模拟和真实实验.实验结果表明,与其他多信道MAC协议相比,随着信道数及网络负载的增加,RIM增加了网络吞吐量,降低了传输所消耗的能量,同时也提高了广播的可靠性,达到了能量有效的目的.

HM-MAC:一种支持广播的多信道传感器网络MAC协议

针对单Radio多信道MAC协议需要全网时间同步、占用大量正交信道、多信道隐终端较多以及单跳多信道广播数据大量丢失等问题,提出了一种基于竞争的多信道MAC协议——HM-MAC.该协议无需全网时间同步,通过动态预约技术降低了正交信道占用量,利用握手机制减少了多信道隐终端数目,同时,HM-MAC采用基于概率的广播发送者协调机制,减少了广播数据丢失,提高了广播效率.在理论上分析了所用信道数目、多信道隐终端数目以及广播效率等性能参数.实验结果表明:HM-MAC可以有效地解决多信道隐终端数目较多的问题,显著地提高了广播效率和网络吞吐量.

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。

改进的Ad Hoc网络多信道MAC协议

在Ad Hoc无线网络多信道介质访问控制协议DCA中,所有移动节点在一个预留的公共控制信道上传送控制信息,即使控制信道空闲也不能在其上进行数据传输。针对DCA这种信道利用率不高的问题,提出一种改进方法,利用空闲控制信道进行数据传输。实验结果表明,改进后的DCA可以增加网络吞吐量和信道利用率。

WAVE网络中多信道MAC协议探讨

WAVE网络是智能交通系统的重要组成部分。文章综述了WAVE网络的IEEE802.11p/1609协议标准,重点分析了现有的多信道MAC协议中存在的问题,并在此基础上提出了能够弥补现有MAC协议中存在的问题的改进型多信道MAC协议,为今后完善WAVE网络中多信道MAC协议提供了理论依据。

太赫兹网络中基于中继协作转发的高效双信道MAC协议

针对现有多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)太赫兹通信网络双信道MAC协议存在波束重叠干扰和冗余控制开销等问题,提出了一种太赫兹网络中基于中继协作转发的双信道MAC协议(High Efficiency Dual channel MAC Protocol Based on Relay Cooperative Forwarding in Terahertz Networks,HE-RCFMAC)。HE-RCFMAC协议包含动态帧聚合、基于位置信息自适应协作转发和精简RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send)帧三种机制。经三种机制处理后,可有效提升信道利用率,同时减小控制开销,提高数据传输成功率和整体网络吞吐量。仿真结果表明,所提协议与现有的MIMO太赫兹双信道MAC协议相比,MAC层吞吐量、数据传输成功率和信道利用率分别提升了12.82%、12.28%和8.73%,证明了所提协议的有效性。

无线IEEE 802.11网络多信道MAC性能建模与分析

IEEE 802.11动态频谱接入网络是当前协议和模型在无线网络研究中一直受到广泛的关注.虽然它的物理层支持多信道,但其MAC层对多信道的支持仍面临挑战.目前的多信道MAC研究大多基于仿真实验,缺乏性能分析模型.本文设计了一种简单通用的信道切换机制,将IEEE 802.11MAC扩展成为一种多信道MAC.本文提出了三维马尔可夫链分析模型描述多信道MAC性能,刻画单信道内重传次数和多信道间切换对性能的影响,支持基本和RTS/CTS两种接入方式.仿真结果表明,该多信道MAC模型能够很好地预测系统的饱和吞吐量,系统性能随着重传次数的增加能得到提高,而切换信道数量的增加并不能总是带来性能的提高.

太赫兹网络中基于优先级调度的低开销双信道MAC协议

针对现有太赫兹通信网络双信道MAC协议存在控制开销冗余和在竞争信道时缺少优先级调度策略等问题,提出了一种太赫兹网络中基于优先级调度的低开销双信道MAC协议(Low Overhead Dual-channel MAC Protocol Based on Priority Scheduling,LO-PSMAC),包含通信距离预判、优先级调度策略的CSMA/CA和精简THz频段MAC帧三种机制,可有效提升信道利用率和整体网络吞吐量,同时减小控制开销和降低数据平均时延。仿真结果表明,所提协议与现有太赫兹双信道MAC协议相比,MAC层吞吐量和信道利用率分别提升了7.14%和14.75%,数据平均时延降低了14.21%。

基于时分复用的车载自组织网多信道MAC协议

为解决车载自组织网络负载较重时控制信道拥塞和IEEE1609.4标准中信道利用率低的问题,提出一种使用时分复用机制的VANET多信道MAC协议。协议采用节点分时段接入控制信道的机制来降低冲突概率,规定每个节点使用两部收发机来避免数据信道空闲;使用一个优化模型确定退避过程参数,以最大化饱和吞吐量。仿真结果表明该协议具备优良的吞吐量性能,能给出较低的,稳定的安全信息时延。

Ad-hoc网络中一种低控制开销的多信道MAC协议

针对Ad-hoc网络中多信道MAC机制引起的控制信道瓶颈问题和隐终端问题,该文提出一种低控制开销MAC协议(LCO-MAC)。与基于信道使用表一类的MAC机制不同,LCO-MAC参考Meshhadany提出的RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send)信道分配机制,将数据信道映射为帧中时隙,但不同的是LCO-MAC不限制RTS的发送时间,且一旦申请信道后即可发送数据。仿真结果表明,LCO-MAC无需传输太多的控制信息用于预约信道,有效缓解了控制信道瓶颈问题和多信道隐终端问题,网络吞吐量也得到明显提升。

VANET中基于公平性的多信道MAC协议

随着车载无线通信需求的增加,车载自组织网络(VANET)将成为现代智能交通系统的一个重要组成部分。对VANET中多信道MAC层协议进行了研究,提出了一种提升网络公平性的退避算法。车辆通过比较自身已成功发送的业务量与平均业务量的大小,确定不同的退避方案,一定程度上实现了网络中车辆的接入公平。考虑到该退避算法在提升公平性的同时,牺牲了一定的网络吞吐量,使得服务信道不饱和,进一步提出根据车辆密度调整服务预约时期长度的算法,以提高服务信道的利用率,增大网络的吞吐量。仿真结果表明,提出的退避算法公平性指数相比于二进制退避算法,提升了约2.3倍,而相比于倍数增线性减退避算法,提升了约2.05倍,网络的吞吐量提高了约16%。

无线Mesh网络多信道MAC协议

分析了WMN多信道MAC协议设计所面临的问题;介绍了几种现有典型的多信道MAC协议,并对其进行了分析;对多信道MAC协议未来的发展作了简要的总结。期望文章使读者对WMN多信道MAC协议的关键技术,特别是协议的设计有一个概括性的了解。