基于强化学习的多基站协作接收时隙Aloha网络信道接入机制

随着物联网(IoT, internet of things)基站的部署愈发密集,网络干扰管控的重要性愈发凸显。物联网中,设备常采用随机接入,以分布式的方式接入信道。在海量设备的物联网场景中,节点之间可能会出现严重的干扰,导致网络的吞吐量性能严重下降。为了解决随机接入网络中的干扰管控问题,考虑基于协作接收的多基站时隙Aloha网络,利用强化学习工具,设计自适应传输算法,实现干扰管控,优化网络的吞吐量性能,并提高网络的公平性。首先,设计了基于Q-学习的自适应传输算法,通过仿真验证了该算法面对不同网络流量时均能保障较高的网络吞吐量性能。其次,为了提高网络的公平性,采用惩罚函数法改进自适应传输算法,并通过仿真验证了面向公平性优化后的算法能够大幅提高网络的公平性,并保障网络的吞吐性能。

基于802.15.6协议的MAC层接入访问方法研究

近年来,人体局域网(BAN,Body Area Network)迅速崛起,它是通过附着在人体表面或植入人体内的传感器系列节点在人体范围内进行通信的新型无线传感器网络。BAN节点具有能耗小,可扩展性高等特点,在人们的日常生活、医疗等领域广泛应用。它将采集到的生命体征信息ECG(Electrocardiogram),EEG(Electroencephalography)等汇聚到智能终端,通过现有的宽带无线传输网进行数据的传输,即可以实现随时随地的"自我感知""自我跟踪",极大的满足了医疗领域智慧医疗的需求。本文研究了通用网络MAC层中典型的三种接入方式Aloha、S-aloha、CSMA(Carrier Sense Multiple Access),比较其对整体网络性能的影响,并以15.6协议中规定的超帧结构为基础提出了一种具有业务优先级的新型超帧结构。在此帧结构中的竞争阶段运用S-aloha接入机制,在OPNET仿真平台上通过改变节点数个数、信道码率、数据包大小等参数分析对比出最适合BAN接入机制的模型。

BIS:一种降低空时隙开销的RFID防碰撞算法

提出了一种优化的基于时隙ALOHA的随机型防碰撞算法——BIS算法。该算法在帧开始前扫描空时隙的位置,并结合标签估算算法实现对帧长的动态调度,最大限度地减少空时隙的时间开销,以实现提高多标签读取效率的目标。仿真结果表明,在不考虑误码的理想情况下,采用该算法的系统效率最高可以达到81%,高于ALOHA算法的理想系统效率,识别速度与一般的时隙ALOHA算法和二进制算法相比有较大幅度的提高。

射频识别系统中的防碰撞算法

研究了多个射频识别RFID(radio frequency identification)电子标签被同时处理的防碰撞算法.分析了时隙ALOHA法和二进制搜索法两种可用于RFID系统中的防碰撞算法原理,给出了超高频频段RFID系统的防碰撞解决方案,ISO/IEC 18000-6 A型采用时隙ALOHA法,ISO/IEC 18000-6 B型采用二进制搜索法;已成功将二进制搜索法应用于基于ISO/IEC15693标准的无源高频(13.56 MHz)RFID电子标签芯片设计的实际项目中,整个芯片设计工艺采用了中芯国际(SMIC)2P3M 0.35μm带嵌入式EEPROM的混合信号CMOS技术,实验结果表明此芯片能够实现防碰撞功能.

一种新的RFID防碰撞算法设计

该文提出了一种基于码分多址思想的时隙ALOHA算法(CS-ALOHA),来解决射频识别(RFID)中的防碰撞问题。在建立该算法的数学模型的基础上,分析了其对系统吞吐量带来的好处,并推导出系统稳定的条件。理论与仿真实验表明,采用CS-ALOHA算法的系统稳定范围要大于时隙ALOHA系统,并且当选用的扩频码组阶数为N时,CS-ALOHA算法的最大吞吐量可达原时隙ALOHA的N倍。

动态帧时隙ALOHA算法的改进

动态帧时隙ALOHA算法在标签数增加过多的情况下,所需时隙数增长过快;而由于硬件限制,时隙数不能无限增长。为改进此不足,可从以下三个步骤优化算法。首先根据hash函数进行时隙分配,将标签分配到不同的时隙;其次根据三维估计方法估计标签数,为下一周期调整帧长做准备;最后根据估计到的标签数调整帧长,当帧长为标签数的1.7倍时,识别效果最好。实验结果表明,标签数相同的情况下,本算法所用的时隙数最少。

时隙ALOHA法在RFID系统防碰撞问题中的应用

时隙ALOHA法是射频识别(RFID)系统中常用的防碰撞算法,该文在分析RFID系统识别过程后引进马尔可夫链来为时隙ALOHA法建模,并根据此模型对时隙ALOHA法的性能进行分析,得到时隙数、RFID系统中所含的应答器数与识别成功率的关系,从而对实际应用提供理论指导.

Ad hoc网络TDMA分布式动态时隙算法

随着GPS技术的发展和应用,Adhoc网络的终端同步已经不成问题,因此基于时隙的MAC方案,如TD MA对Adhoc网络越来越有吸引力。提出一种新的分布式时隙动态分配算法,其数据碰撞率低,公平性好,适于动态网络,对于网络失步以及超负荷的数据发送都有较好的适应性。着重介绍了此时隙算法,然后分析了该算法的性能,并把它与时隙Aloha的信道利用率进行了比较,仿真表明此算法远远优于时隙Aloha。

一种新的RFID标签数目估算方法

动态帧时隙ALOHA反碰撞算法中帧长度调整的关键在于对阅读器读写范围内标签数目的估算。通过模拟帧时隙ALOHA算法得到了不同帧长度时标签数目与碰撞时隙数目的关系曲线。创建了碰撞时隙中的平均标签数目e和碰撞时隙所占比例PC之间关系的数学表达式,该表达式对所有的帧长度都适用。在此基础上提出了一种新的RFID标签数目估算方法。该方法计算量小,不需要预先建立和存储查找表,有利于提高RFID系统的实时响应速度和降低硬件成本。MATLAB仿真表明,提出的标签数目估算方法比现有的方法估算准确度有较大提高。

RFID动态帧时隙ALOHA防冲突中的标签估计和帧长确定

为提高射频识别(Radio frequency identification,RFID)标签的识别效率,本文针对RFID动态帧时隙ALOHA防冲突系统,提出了新的标签估计方法和帧长确定方案.标签估计中采用了不同的贝叶斯代价函数,提出了几种贝叶斯标签估计方法,它们的估计结果准确,而且通过减小标签数取值范围可使计算复杂度得到降低.随后,推导出一种根据标签数确定最优帧长的方案,它能使系统达到最大的信道利用率,该最大信道利用率要大于帧的时隙数等于标签数时所能达到的最大利用率.

基于哈希分组的动态帧时隙ALOHA防碰撞算法

针对DFSA应用的局限性和分组DFSA组内标签碰撞率较高的问题,提出一种基于哈希函数分组的动态帧时隙ALOHA防碰撞算法。根据标签符合二项分布的特点和概率论原理,采用一种新方法估计初始标签数量,通过构造哈希函数对标签适当分组,对分组标签逐一识别。仿真结果表明,该算法通过增加标签的分组数,减少了每组内响应标签的数量和时隙内标签的碰撞率,总时隙数、碰撞时隙数和空时隙数、系统识别效率几方面均有较大幅度提高,系统识别效率维持在0.4以上。

基于协议序列的车辆自组织网络信道接入控制算法

针对如何提高车辆自组织网络无线信道资源利用率问题,提出了一种分布式车辆间通信信道接入控制算法,该算法具体表示为利用中国余数定理设计一种用户保障协议序列,车辆节点(亦称用户)依据该协议序列决定其对通信信道的接入,无需基站或中心节点的协调,所设计的协议序列确保每个车辆节点在一个序列周期内至少成功发送一次数据.仿真结果表明,采用本文提出的协议序列控制算法比无反馈时隙ALOHA接入控制算法具有更小的传输时延,能够满足车辆自组织网络通信实时性的要求.

基于标签运动的一种新型RFID防碰撞算法

提出一种基于码分多址思想的帧时隙ALOHA防碰撞算法(CD-FSA),推导出其标签识别率的表达式,然后针对实际应用中标签与读写器存在相对运动的情况建立数学模型,并给出系统达到平衡状态时离开作用区域的标签组的识别率公式,最后进行计算机仿真实验与分析。结果表明,无论标签是在静止还是运动状态下,CD-FSA算法的标签识别率都优于帧时隙ALOHA算法。

基于捕获与退避的多信道时隙ALOHA协议性能分析

为拓展对基于功率捕获和退避重发的多信道时隙ALOHA协议理论分析,对该协议的数据包接入成功率、吞吐量和时延等性能指标进行了研究.分析结果表明,协议性能由信道负载、功率捕获比例、信道数量和用户数量等参数共同决定.通过数值分析探讨了该协议中各参数对系统性能的影响.功率捕获比例越小,系统的吞吐量越大,时延越小,接入成功率就越高;信道数量越多,系统的吞吐量越大,时延越小,接入成功率就越高;用户数量对系统的吞吐量和成功接入率影响不大,而用户数量越大,系统的时延越大.理论结果与仿真结果相比,相对误差小于2%.

P坚持时隙ALOHA稳定性

动态频谱共享无线通信系统使用时隙ALOHA协议完成对数据信道的竞争,稳定性问题是时隙ALOHA协议的固有特性。通过建立p坚持时隙ALOHA的系统模型,分析了在重传概率确定情况下,新包的生成率对系统稳定性的影响,以及新包的生成率已知情况时,重传概率对系统稳定的影响;通过数值计算与仿真,给出了两种情况下系统稳定的条件。

时隙Aloha防冲突算法的马尔可夫链模型研究

分析了时隙Aloha防冲突算法的过程及马尔可夫特性,根据下一识读时间段识别出的应答器数量只与当前识读时间段识别出的应答器数量有关,与前面识读时间段识别出的应答器数量无关的特点,构建了时隙Aloha防冲突算法的马尔可夫链模型,并给出了马尔可夫链模型的求解过程,得出了应答器数量、时隙数、成功识别率之间的数学关系,并通过仿真计算得出他们之间的曲线关系.

密集标签环境下RFID标签防冲突算法的分析研究

分析了密集标签环境下几种传统的RFID标签防冲突算法的识别总耗时、系统吞吐率、读写器发送数据量和单标签发送数据量等主要性能指标,并依此提出了一种对传统ALOHA算法的改进算法,其系统吞吐率达到0.41左右,读写器发送数据量和单标签发送数据量与树形算法相比均减少了一半以上,最后指出了下一步的研究方向。

一种用于RFID系统的防碰撞算法

为了提高射频标签的识别速度,提出一种防碰撞改进算法ODFSA。该算法通过判断标签数量和算法门限值之间的关系,选择响应标签的数量,使其等于系统最大时隙数,直至标签数量小于算法门限后,进入DFSA算法的处理程序。计算及仿真结果证明,当标签数量为500时,该算法的效率分别是BFSA和DFSA的1.488倍和1.375倍,在标签数量较大的情况下,算法效率非常接近系统的理论值。

一种稳定高效的动态帧时隙ALOHA算法

基于ALOHA的随机性算法是解决标签碰撞的常用方法,在分析这类方法的基础上,提出了一种基于倍乘因子和分组思想的优化方法。改进算法实现简单,且大量的统计及仿真数据表明,该算法取得了稳定的高系统效率,缩短了标签的识别时间。

融合安全与反碰撞的RFID处理机制

现有的RFID研究将RFID安全和RFID反碰撞看作2个不同的环节分别孤立地解决。针对该不足,将两者作为一个整体进行研究,采用的方法是将轻量级的随机密钥双向认证和动态时隙ALOHA协议进行融合。给出其处理机制流程,并和其他方法的性能进行对比分析。研究表明,该机制在保持对标签快速识别的同时,可抵抗包括重传、跟踪、阻断和篡改等多种攻击手段,具有较高的安全性和实用性。