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面向工业无线汇聚网络的高吞吐率MAC协议

发布时间:2018-04-18 20:50

  本文选题:媒体接入 + 汇聚 ; 参考:《计算机科学》2017年05期


【摘要】:汇聚网络是工业传感器网络的常用拓扑形式。汇聚网络的隐藏终端是影响网络吞吐率的重要因素,目前常用信道预留机制来加以解决。此外,随着物理层数据传输速率的不断提高,相对短报文的现象日渐突出,使得用于信道预留的控制报文的开销相对增加。现有的IEEE802.11DCF不能同时有效应对这两个现象。提出了取消信道预留方式来克服相对短报文问题,而对于由于信道预约取消所导致的隐藏终端问题,则以随机发送机制解决。为了获得最优的发送概率,设计了APCSMA协议,该协议以最大化节点吞吐率为目标,提出吞吐率最大化的必要条件,基于该必要条件,在主干扰模型下推导出节点均匀分布情况下的最优报文发送概率。从理论上分析了协议的网络吞吐率、延迟和能量效率。仿真结果和分析表明,APCSMA协议对于工业无线汇聚网络具有广泛的适用性。
[Abstract]:Convergent network is a common topology of industrial sensor networks.The hidden terminal of convergent network is an important factor that affects the throughput of the network. At present, channel reservation mechanism is commonly used to solve the problem.In addition, with the increasing of data transmission rate in physical layer, the phenomenon of relatively short packets is becoming more and more prominent, which makes the overhead of control packets for channel reservation increase relatively.Existing IEEE802.11DCF can not effectively deal with these two phenomena at the same time.A method of canceling channel reservation is proposed to overcome the problem of relatively short packets, while the hidden terminal problem caused by cancellation of channel reservation is solved by random transmission mechanism.In order to obtain the optimal transmission probability, the APCSMA protocol is designed. This protocol aims at maximizing the throughput of nodes, and proposes the necessary conditions for maximizing the throughput.Under the main interference model, the optimal packet sending probability is derived under the condition of uniform distribution of nodes.The network throughput, delay and energy efficiency of the protocol are analyzed theoretically.Simulation results and analysis show that the APCSMA protocol is widely applicable to industrial wireless convergence networks.
【作者单位】: 中国石油大学(北京)计算机科学与技术系;
【基金】:国家自然科学基金(61003307,61173132) 中国石油大学(北京)科研基金(ZX20150089) 国家科技重大专项(2014ZX03006-003)资助
【分类号】:TN929.5;TP212.9

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本文编号:1770031

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