一种基于分簇的无线传感器网络MAC协议

本文提出了一种基于分簇结构的无线传感器网络MAC协议.在基于层次式路由协议的分簇网络结构中,通过综合基于竞争和基于时分复用协议的优缺点,将时间划分为交替的随机访问和调度访问两个阶段,在随机访问阶段簇内节点采用CSMA/CA实现无线信道共享.在调度访问阶段,节点根据簇首分配的时隙实现数据无冲突通信.在簇与簇之间采用FDMA避免信道干扰实现网络的扩展.分析和仿真结果表明本协议在能量效率、时间同步和网络扩展上都有所改进.     

基于多层抽样反馈的传感器网络时间同步算法

针对目前传感器网络时间同步算法存在的问题,提出了一种全网时间同步算法FTS(full-scale time synchronization),其基本思想是从整体角度对传感器网络实施逐轮次的推送式的时间同步操作,并通过少量抽样节点的反馈数据计算时间同步操作的有关参数.在常见的TelosB节点上给出了FTS算法的实现.实验和分析表明,FTS算法是一类收敛快速、资源高效、同步精度较高和运算复杂度较低的时间同步方法,目前已经在无线传感器网络测试平台上得到了应用.     

一种基于ARMA的WSN非均衡分簇路由算法

 针对无线传感器网络中分簇路由算法中存在的“热区”问题,提出了一种基于虚拟区域划分的非均衡簇路由算法。算法将簇划分的任务交由能量无限制的汇聚节点完成,使得靠近汇聚节点的内层簇的规模小于外层簇的规模。在簇的结构中引入了主、从簇头节点,从而实现了分布式簇头选举工作,同时在分簇过程中避免了每个阶段的能量消耗。将ARMA预测模型引入到主簇头节点的更换过程中,从而避免了主簇头因为能量完全消耗而死亡,也避免了因为主簇头死亡而造成网络分割,降低网络的生存时间,利用NS2.31仿真平台对基于虚拟区域划分的非均衡簇路由算法进行了仿真验证,结果表明与传统路由算法相比,该算法延长了WSN的生存时间,有效提高了WSN网络健壮度。     

一种基于位置和能量的WSN改进分簇协议

针对LEACH分簇路由协议中簇首随机选择,没有考虑节点的剩余能量和地理位置,可能导致分簇和网络能耗不均衡这一问题,研究了一种同时考虑了节点位置和剩余能量信息的改进分簇路由协议,使成为簇头的节点在簇的中心位置,从而使簇头在簇内的位置更加合理,避免了簇内的部分节点由于离簇头过远,增加传输损耗的缺点,有利于网络性能的提高。仿真结果表明,研究的分簇路由协议能使簇的划分更加均匀,能量的消耗更加节省,从而延长了WSN网络的生存时间。     

基于分簇的多跳无线传感网络时间同步算法

针对典型的时间同步算法应用到多跳拓扑网络时存在时间同步精确度差、收敛速度慢、功耗较大等问题,文章提出一种基于分簇的多跳无线传感网络时间同步算法。该算法结合了TPSN算法和RBS算法的同步思想,摒弃了TPSN算法同步周期长的缺点而保留了其同步精确度高的优点,也解决了RBS同步开销大和难于应用到多跳网络的问题。该算法具有相当高的同步精度,并有效降低了同步功耗,具有一定的实用性。     

分簇型无线传感器网络时间同步机制的研究

提出了一种基于分簇型网络结构的时间同步算法。算法的主要思想是通过在簇建立阶段利用LEACH优化算法优化网络拓扑结构,降低网络的跳数,从而降低了时间同步精度由于跳数增加而导致的误差积累,为时间同步算法提供一个良好的网络结构。在LEACH优化算法中,簇首选取机制融入簇首节点的剩余能量和密度因子,并且提出了助理簇首节点用以均衡簇首节点的能量消耗。同时在时间同步阶段,采用双向时间同步机制和单向广播时间机制。实验仿真证明,提出的时间同步算法降低了网路的跳数,提高了时间同步精度,降低了节点的能量消耗,提高了网路的运行时间,具有一定的实用价值。     

基于簇型无线传感器网络的时间同步算法研究

文章提出一种基于簇型网络时间同步的改进算法（CITPSN）。该算法建立在分簇算法的基础上。通过簇间同步和簇内同步完成全网同步。在簇间同步阶段,采用双向消息交换的同步机制完成各簇头间的同步。在簇内同步阶段,采用改进的双向消息交换同步机制,完成簇头与簇内节点的同步。最后,通过仿真实验证明CITPSN算法相对于经典双向消息交换TPSN算法在同步精度与能量节省上均存在优势。     

基于ZigBee的无线传感器网络中时间同步的算法

在HRTS（Hierarchy Referencing Time Synchronization Protocol）算法的基础上提出了一种分层的时间同步算法。这种算法主要通过层次划分和点与点之间的时间同步来实现全网的时间同步。实验结果表明,在基于ZigBee协议的无线传感器网络中实际产生的时间同步误差可以达到10ms左右。     

一种无线传感器网络的协作时间同步方法

传统的基于分组消息交换的无线传感器网络(WSN)同步方式很难做到同时兼顾同步精度和能耗.本文提出了一种基于分组消息交换的协作时间同步方法(CTS):对同步分组信息交互过程进行分析得出,协作中继的引入不会改变同步精度.通过协作中继对收发两端的同步分组信息进行接收转发来降低发射功率、降低能耗.理论分析和计算机仿真都表明在不降低同步精度的前提下,通过引入协作中继能达到降低能耗的目的,在视距信道模型中最大可达到4倍能耗效率.     

LiteST：一种无线传感器网络轻量级安全时间同步协议

提出了一个简单的时间同步广播报文完整性认证方法.在此基础上,结合单向链(而非复杂得多的μTESLA)提供的发送节点身份认证功能和冗余机制提供的防止内部节点攻击功能,设计了一个轻量级的安全时间同步协议LiteST(lightweight secure time).理论分析和仿真实验结果表明,LiteST能够防御外部攻击并能容忍内部攻击节点发送错误信息,达到了目前虽好的安全时间同步协议TinySeRSync类似的安全性.32个Mica2节点组成的原型系统实验结果表明LiteST协议取得了与没有安全机制的FrSP协议几乎相同的时间同步精度.LiteST协议与安全相关的计算开销大约只有TinySeRSync的五分之一:通信开销为其1/(2m+2),其中m为网络节点的平均邻居数;其存储开销在实际的场景下也显著降低.     

WSN中CSMA/CA协处理器的软硬协同设计

在分析了IEEE802.15.4关于无线传感器网络协议带有冲突避免的载波监听多点接入机制的基础上,通过采用独立的指令集、使用软件来控制射频接入流程的实现方式和复用伪随机数产生电路和CRC校验电路等技术,实现了节点芯片的CSMA/CA协处理器。给出采用了这种CSMA/CA协处理器结构的无线传感器网络节点基带芯片的FPGA硬件资源消耗情况,并搭建了该节点芯片与CC2420进行相互通信的测试平台,给出了测试结果,分析时延情况表明,节点芯片在资源有限的情况下获得了较高的处理速度,并实现了对多射频收发芯片支持的灵活性。     

基于IEEE 802.15.4的CSMA/CA性能分析与研究

针对目前无线传感器网络所采用的IEEE802.15.4通讯协议进行研究及分析,包括了碰撞发生后的重传机制,也就是IEEE 802.15.4所使用的CSMA/CA算法,对于整体网络通信所造成的影响.经分析评估以及程序仿真后,将针对网络状况来找出CSMA/CA算法的三个重要参数对系统性能的影响.     

IEEE 802.11 MAC层中参数τ的算法

IEEE 802．11在MAC子屡使用CSMMCA技术。很多文章就此技术展开研究，并培出了不同算法。在应用非常广泛的二堆马尔可夫链模型中，参数τ的取值直接影响到系统吞吐量的理论值。本文对τ的计算方法进行了讨论。并给出一种简单可行的计算方法。经过与化简结果及二分法比较，此方法简化了运算过程，且具有相当的可行性。     

基于IEEE802.15.4退避算法的改进机制

IEEE802.15.4是供低速率、低功耗和低成本设备使用的短距离无线通信的协议,定义了低速无线个域网(LR-WPANs)的MAC层和物理层规范.由于在例如无线体域网(WBAN)应用中,能量消耗是备受关注的问题,因此提出了一种基于时槽机制的CSMA/CA过程中改进的退避算法,在每次CSMA/CA开始时根据过去的传输状况动态地调整竞争窗口的最小值.通过NS-2进行仿真,实验结果表明这样的改进方案在业务负载比较高或者包的大小比较小的时候可以减少数据包碰撞概率和重传概率,从而可以减少功耗并且提高吞吐量性能.     

The CSMA/DM LAN protocol

We propose an extension of the classical CSMA/CD protocol that eliminates its three main drawbacks. The new protocol, called dual‐mode CSMA/CD (CSMA/DM), operates in two modes, light mode and heavy mode. The light mode of CSMA/DM is almost the same as the original CSMA/CD protocol and is primarily used when the LAN load is light. The heavy mode is a collision free mode and is applied when the LAN load is heavy. The proposed modification to CSMA/CD is minimal while performance gain is significant. CSMA/DM automatically switches between its two modes based on the observed LAN load. Under heavy mode, the monitor station in a CSMA/DM LAN allocates bandwidth to those busy stations without collisions. The newly added priority scheme in the heavy mode allows stations to reserve bandwidth for their high priority frames. Compared with the current collision‐free fast Ethernet and Gigabit Ethernet, CSMA/DM has the advantage of not needing any extra switches or hubs while maintaining comparable performance. Its priority scheme provides more flexibility on bandwidth distribution than in fast Ethernet and Gigabit Ethernet. It can also be easily adapted for high‐speed wireless LANs. More importantly, CSMA/DM should be a good alternative of the widely used CSMA/CA (collision avoidance) in mobile ad hoc networks (MANET) and sensor networks. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

认知无线电网络的MAC协议机制

针对认知无线电网络可用信道资源随时间和空间环境变化的特点,分析了认知无线电网络MAC协议面临的问题,提出了一种基于全局控制信道的MAC协议方案,在此基础上阐述了两种接入方式及相应适用场合,实现了认知无线电节点对可用信道资源变化的感知,可为认知无线电MAC协议研究及应用提供参考.     

基于网络演算的无线自组网QoS性能确定上界研究

为保证无线自组网的服务质量(QoS),需精确求解其性能确定上界.对进入无线自组网节点的数据流进行漏桶管制,节点为数据流提供基于速率-延迟(rate-latency)模型的服务保障,在已有无线自组网链路吞吐量模型的基础上利用网络演算理论推导了无线自组网节点的积压数据上界、端到端数据流的延迟上界以及端到端数据流的延迟抖动上界模型.对网格形式拓扑的无线自组网,不同数据流的仿真结果都在数值计算的上界范围之内,表明基于网络演算理论的无线自组网的QoS性能上界模型具有较好的性能.     

基于CC2500的Ad Hoc开发平台MAC协议接口设计

随着Ad Hoc网络的发展和应用,MAC协议成为研究的热点之一。文中参考广泛应用的IEEE02、11MAC（媒体访问控制）协议,以CC2500射频收发芯片作为物理层模块,在自主设计的Ad Hoc开发平台上实现了CSMA／CA（带避撞的载波侦听多路接入）。由于物理层模块的特性对MAC层设计影响,设计了MAC层与物理层的接口,还设计了MAC帧格式和帧间隔。CSMA／CA经实验证明高效可靠。这一设计具有广阔的应用前景,同时,通过在真实的物理环境下对MAC协议性能进行测试,有利于加深对MAC协议的理解,并且对协议的研究和改进具有重要的意义。     

一种基于CSMA/CA的VLC系统多用户接入方法研究

针对可见光的通信距离较短和带宽有限的特点,提出了一种多终端组网的可见光网络模型,对于室内可见光通信(VLC)系统多用户接入碰撞问题,我们分析了这种网络模型的特点,提出了一种基于载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)的多用户接入方法,给出了多用户接入时碰撞概率和系统吞吐量的表达式,并进行了相应的仿真。仿真结果表明模型和接入方法合理有效。