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无线多跳网络结合功率控制的物理载波侦听分析模型
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:软件学报/Journal of Software
  • 时间:0
  • 页码:3179-3192
  • 语言:中文
  • 分类:TP393[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院计算技术研究所,北京100190, [2]中国科学院研究生院,北京100049
  • 相关基金:Supported by National Natural Science Foundation of China under Grant No.60803138 (国家自然科学基金)
  • 相关项目:网络路由策略一致性验证方法研究
中文摘要:

载波侦听阈值的选取对无线多跳网络MAC层的协议性能有着重要影响.已有研究中忽略了确认报文、累积干扰在不同的载波侦听阈值下对系统性能的影响,并在分析中夸大了隐藏节点所导致的信道冲突.针对上述问题,提出了一种结合功率控制的物理载波侦听分析模型.该模型以网络整体性能为优化目标,对全网的累积干扰与空间复用度进行分析,给出节点的平均信道容量.此外,对信道状态建立马尔可夫链模型,提出了4类载波侦听范围内发生的信道冲突以及两类全网累积干扰所引发的信道冲突.分析上述各类冲突对信道利用率的影响,并结合节点的平均信道容量给出优化的载波侦听阈值以及传输功率.与已有研究相比,模型中明确分析确认报文、累积干扰以及隐藏节点对信道冲突的影响.分析结果表明,如果不考虑上诉因素将无法获得最优的载波侦听范围,并且会导致网络性能的下降.

英文摘要:

The choice of physical carrier sensing threshold affects the performance of the MAC (medium access control) layer protocol in multi-hop wireless networks. Previous research ignored the impact of the collisions correlated by ack frame and cumulative interference in determining the optimal carrier sensing range, and the collisions caused by hidden terminal were exaggerated to some extent. This paper presents a new analytical model to get the optimal carrier sensing threshold and transmit power while maximizing the network aggregate throughput. Through analyzing the cumulative interference in the network based on the carrier sensing threshold and transmit power, the channel rate and the number of the concurrent transmissions can be concluded. Additionally, four types of collision happened inside of the carrier sensing range and two types of collision contributed by the accumulative interference are proposed in this paper. Then, the channel activities can be modeled as a Markov chain that reflect the collision referred to above and the channel utilization by this Markov chain model is figured out. This paper investigates the impacts of the carrier sensing threshold and transmit power on the network aggregate throughput that determined by the channel capacity, channel utilization and the concurrent transmissions. Different from previous research, this research identifies the optimal carrier sense range without considering the collision from acknowledgement packet, accumulative interference and hidden terminals. The analysis proves that the aggregate throughput can suffer a loss, if the collision from acknowledgement packet and accumulative interference is not taken into account in determining the optimal carrier sensing range.

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期刊论文 8 会议论文 10 专利 16
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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609