为了保证飞行自组网(flying ad hoc network,FANET)在拓扑快速变化下的稳定信息传输,在期望传输次数(expected transmission count,ETX)度量的无线自组网按需平面距离向量(ad hoc on-demand distant vector,AODV)路由协议基础上,提出了...为了保证飞行自组网(flying ad hoc network,FANET)在拓扑快速变化下的稳定信息传输,在期望传输次数(expected transmission count,ETX)度量的无线自组网按需平面距离向量(ad hoc on-demand distant vector,AODV)路由协议基础上,提出了一种基于K-means聚类算法的K-AODV-ETX路由协议。协议采用到目的节点的跳数、错误传输次数、节点缓冲空间3个聚类特征对无人机节点进行分类,RREQ分组转发时选择最佳集群进行路由发现,最后采用ETX机制选择ETX值和最小路径进行数据传输。结果表明,K-AODV-ETX路由协议与现有的AODV-ETX路由协议和ND-AODV-ETX路由协议相比,能够有效保持网络的吞吐量,在端到端数据包投递率性能上稍有下降,在路由开销和时延性能方面有着显著的效果。K-AODV-ETX路由协议优化了路由发现过程的泛洪广播机制,有效改善了现有的ETX机制下协议的高开销、高延迟问题,并保证了网络的吞吐量,为设计低时延路由协议以及平衡ETX机制带来的高开销问题提供了一种有效的方法。展开更多
水声网络中的MAC协议主要采用RTS/CTS机制,然而RTS/CTS控制包不仅限制了并发传输的可能性,进而降低了信道利用率和吞吐量,而且造成信道资源分配不公平。为了提高吞吐量、信道利用率和公平性,提出了一种基于状态着色的水声网络MAC(State ...水声网络中的MAC协议主要采用RTS/CTS机制,然而RTS/CTS控制包不仅限制了并发传输的可能性,进而降低了信道利用率和吞吐量,而且造成信道资源分配不公平。为了提高吞吐量、信道利用率和公平性,提出了一种基于状态着色的水声网络MAC(State Coloring based MAC,SC-MAC)协议。在SC-MAC协议中,每个节点根据自身一跳邻居表构建本地分层图,通过侦听数据帧或ACK帧获知邻居节点状态来为本地分层图中的节点着色,并根据本地分层着色图调度包的发送,减少数据帧的碰撞与重传。SC-MAC协议在避免冲突的前提下实现了并行传输。同时,给出基于公平性的退避方案以提高SC-MAC协议的公平性。仿真结果表明,SC-MAC协议与R-MAC协议和slotted-FAMA协议相比在端到端延迟、吞吐量和平均能耗等方面有明显的优势。展开更多
LoRaWAN是低功耗广域网(LPWAN)中的一种无线通信标准,为物联网的发展提供了支撑。然而,受限于扩频因子(SF)间不完全正交性的特点和LoRaWAN不具备先听后发(LBT)机制的事实,基于ALOHA的传输调度方式会引发严重的信道冲突,极大降低了LoRa(L...LoRaWAN是低功耗广域网(LPWAN)中的一种无线通信标准,为物联网的发展提供了支撑。然而,受限于扩频因子(SF)间不完全正交性的特点和LoRaWAN不具备先听后发(LBT)机制的事实,基于ALOHA的传输调度方式会引发严重的信道冲突,极大降低了LoRa(Long Range Radio)网络的扩展性。为提高LoRa网络的扩展性,提出用非坚持型载波监听多路访问(NP-CSMA)机制替代LoRaWAN中ALOHA的介质访问控制机制,通过LBT协调LoRa网络中SF相同的各个节点接入信道的时间。不同SF之间的传输则采用多种SF信号并行传输,以减少共信道中同SF干扰和避免SF间干扰。为了分析NP-CSMA对LoRa网络扩展性的影响,通过理论分析和NS3仿真对LoRaWAN与NP-CSMA构建的LoRa网络进行比较。实验结果表明,在相同的条件下,与LoRaWAN相比,NP-CSMA在网络通信负载率为1的情况下,它的理论数据包交付率(PDR)性能比LoRaWAN高58.09%。在信道利用率方面,与LoRaWAN相比,NP-CSMA的饱和信道利用率提高了214.9%,容纳的节点数量也增加了60.0%。另外,NP-CSMA的平均时延在网络通信负载率小于1.7时也低于确认型LoRaWAN,而且在扩频因子为7和10时,它用于维持信道活动检测(CAD)模式所造成的额外能耗也比LoRaWAN用于接收来自网关确认消息所需的额外能耗低1.0~1.3 mJ和2.5~5.1 mJ;充分反映了NP-CSMA可以有效提高LoRa网络的可扩展性。展开更多
文摘为了保证飞行自组网(flying ad hoc network,FANET)在拓扑快速变化下的稳定信息传输,在期望传输次数(expected transmission count,ETX)度量的无线自组网按需平面距离向量(ad hoc on-demand distant vector,AODV)路由协议基础上,提出了一种基于K-means聚类算法的K-AODV-ETX路由协议。协议采用到目的节点的跳数、错误传输次数、节点缓冲空间3个聚类特征对无人机节点进行分类,RREQ分组转发时选择最佳集群进行路由发现,最后采用ETX机制选择ETX值和最小路径进行数据传输。结果表明,K-AODV-ETX路由协议与现有的AODV-ETX路由协议和ND-AODV-ETX路由协议相比,能够有效保持网络的吞吐量,在端到端数据包投递率性能上稍有下降,在路由开销和时延性能方面有着显著的效果。K-AODV-ETX路由协议优化了路由发现过程的泛洪广播机制,有效改善了现有的ETX机制下协议的高开销、高延迟问题,并保证了网络的吞吐量,为设计低时延路由协议以及平衡ETX机制带来的高开销问题提供了一种有效的方法。
文摘水声网络中的MAC协议主要采用RTS/CTS机制,然而RTS/CTS控制包不仅限制了并发传输的可能性,进而降低了信道利用率和吞吐量,而且造成信道资源分配不公平。为了提高吞吐量、信道利用率和公平性,提出了一种基于状态着色的水声网络MAC(State Coloring based MAC,SC-MAC)协议。在SC-MAC协议中,每个节点根据自身一跳邻居表构建本地分层图,通过侦听数据帧或ACK帧获知邻居节点状态来为本地分层图中的节点着色,并根据本地分层着色图调度包的发送,减少数据帧的碰撞与重传。SC-MAC协议在避免冲突的前提下实现了并行传输。同时,给出基于公平性的退避方案以提高SC-MAC协议的公平性。仿真结果表明,SC-MAC协议与R-MAC协议和slotted-FAMA协议相比在端到端延迟、吞吐量和平均能耗等方面有明显的优势。
文摘LoRaWAN是低功耗广域网(LPWAN)中的一种无线通信标准,为物联网的发展提供了支撑。然而,受限于扩频因子(SF)间不完全正交性的特点和LoRaWAN不具备先听后发(LBT)机制的事实,基于ALOHA的传输调度方式会引发严重的信道冲突,极大降低了LoRa(Long Range Radio)网络的扩展性。为提高LoRa网络的扩展性,提出用非坚持型载波监听多路访问(NP-CSMA)机制替代LoRaWAN中ALOHA的介质访问控制机制,通过LBT协调LoRa网络中SF相同的各个节点接入信道的时间。不同SF之间的传输则采用多种SF信号并行传输,以减少共信道中同SF干扰和避免SF间干扰。为了分析NP-CSMA对LoRa网络扩展性的影响,通过理论分析和NS3仿真对LoRaWAN与NP-CSMA构建的LoRa网络进行比较。实验结果表明,在相同的条件下,与LoRaWAN相比,NP-CSMA在网络通信负载率为1的情况下,它的理论数据包交付率(PDR)性能比LoRaWAN高58.09%。在信道利用率方面,与LoRaWAN相比,NP-CSMA的饱和信道利用率提高了214.9%,容纳的节点数量也增加了60.0%。另外,NP-CSMA的平均时延在网络通信负载率小于1.7时也低于确认型LoRaWAN,而且在扩频因子为7和10时,它用于维持信道活动检测(CAD)模式所造成的额外能耗也比LoRaWAN用于接收来自网关确认消息所需的额外能耗低1.0~1.3 mJ和2.5~5.1 mJ;充分反映了NP-CSMA可以有效提高LoRa网络的可扩展性。
