针对无线和电力线通信混合组网的信道竞争接入问题,提出了一种基于深度强化学习的电力线与无线双模通信的MAC接入算法。双模节点根据网络广播信息和信道使用等数据自适应接入双媒质信道。首先建立了基于双模通信网络交互和统计信息的双...针对无线和电力线通信混合组网的信道竞争接入问题,提出了一种基于深度强化学习的电力线与无线双模通信的MAC接入算法。双模节点根据网络广播信息和信道使用等数据自适应接入双媒质信道。首先建立了基于双模通信网络交互和统计信息的双模通信节点数据采集模型;接着定义了基于协作信息的深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)状态空间、动作空间和奖励,设计了联合α-公平效用函数和P坚持接入机制的节点决策流程,实现基于双深度Q网络(double deep Q-network,DDQN)的双模节点自适应接入算法;最后进行算法性能仿真和对比分析。仿真结果表明,提出的接入算法能够在保证双模网络和信道接入公平性的条件下,有效提高双模通信节点的接入性能。展开更多
针对PTP(precise time protocol)协议在应用层获取软件时间戳导致时钟同步精度下降的问题,提出一种基于MAC(media access control)层获取硬件时间戳的PTP同步优化方案。设计了以STM32F407微处理器为核心的PTP时钟应用平台,在MAC层实现...针对PTP(precise time protocol)协议在应用层获取软件时间戳导致时钟同步精度下降的问题,提出一种基于MAC(media access control)层获取硬件时间戳的PTP同步优化方案。设计了以STM32F407微处理器为核心的PTP时钟应用平台,在MAC层实现了硬件时间戳获取,避免了由于协议栈软件处理延时产生的不确定性;针对PTP时钟晶振老化导致的时间同步偏差及网络延迟抖动问题,采用迭代方法优化了本地时钟频率调节算法,提高了频率校正精度。经实际测试,主从时钟偏差的RMS(root mean square)优于20 ns,提升了时钟同步精度。展开更多
太赫兹无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)是实现大带宽、短距离无线接入的重要技术途径,受太赫兹波束极窄特性影响,现有的低频WLAN媒体接入控制(Media Access Control,MAC)地址已不能直接复用于太赫兹WLAN。针对太赫兹波束...太赫兹无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)是实现大带宽、短距离无线接入的重要技术途径,受太赫兹波束极窄特性影响,现有的低频WLAN媒体接入控制(Media Access Control,MAC)地址已不能直接复用于太赫兹WLAN。针对太赫兹波束极窄特性导致的信道利用率低问题,提出了负载自适应的混合接入MAC协议(Load-Adaptive Hybrid Access MAC Protocol,LAHA-MAC)。通过记录上一次工作扇区的节点数量自适应地选择信道接入方式。当工作扇区节点数量N小于接入方式选择阈值N*时,该机制采用基于竞争的接入方式,能够同时获得较高的吞吐量和较低的端到端时延;当节点数量N大于接入方式选择阈值N*时,该机制采用基于调度的接入方式,能够避免节点之间的碰撞,提高传输效率。考虑到可能出现的接入方式选择错误,该机制能够实现灵活地接入方式切换。当信道中节点碰撞次数N col大于切换阈值N*col时,将基于竞争的接入方式切换为基于调度的接入方式。仿真结果表明,该机制能够在网络负载动态变化的情况下有效提高信道利用率。展开更多
近年来,无人机群自组网(UAV Swarm Ad Hoc Network,UAVSNet)的单个UAV不断自主化与智能化,但UAV之间的协同通信仍存在挑战。媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议是其关键技术之一,并成为了新的研究热点。通过概述MAC协议的分类...近年来,无人机群自组网(UAV Swarm Ad Hoc Network,UAVSNet)的单个UAV不断自主化与智能化,但UAV之间的协同通信仍存在挑战。媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议是其关键技术之一,并成为了新的研究热点。通过概述MAC协议的分类及设计要点,对竞争类MAC协议、非竞争类MAC协议以及混合类MAC协议接入机制、性能表现及不足进行详细综述并提出展望。为UAVSNet的MAC协议的研究和应用提供了理论支持。展开更多
提出一种分析模型,基于信号流图和母函数方法分析了无线局域网中EDCA(enhanced distribution channel access)机制的MAC(medium access control)接入延时.得到了MAC接入延时的概率分布和相关的数字特征,包括接入延时的均值、方差、标准...提出一种分析模型,基于信号流图和母函数方法分析了无线局域网中EDCA(enhanced distribution channel access)机制的MAC(medium access control)接入延时.得到了MAC接入延时的概率分布和相关的数字特征,包括接入延时的均值、方差、标准差和变异系数.仿真结果与模型的分析结果吻合良好,验证了模型和计算方法的正确性.进一步分析了各类AC(access category)的发送概率、碰撞概率、挂起概率和延时均值随终端数目变化的规律;分析了MAC接入延时的成因;指出了AIFS(arbitration inter frame spacing)值对MAC接入延时的影响;指出接入延时的变异系数大于1,因此,采用负指数分布作为MAC接入延时的近似分布,会错误地估计系统的服务能力.展开更多
针对现有能够应用于太赫兹超高速无线网络的能量和频谱感知的媒介接入控制(energy and spectrum-aware media access control,ES-MAC)及IEEE802.15.3c协议存在的时隙申请量未及时更新、超帧结构不合理及分配时隙时未合并同一对节点之间...针对现有能够应用于太赫兹超高速无线网络的能量和频谱感知的媒介接入控制(energy and spectrum-aware media access control,ES-MAC)及IEEE802.15.3c协议存在的时隙申请量未及时更新、超帧结构不合理及分配时隙时未合并同一对节点之间的时隙请求等问题,提出了一种高吞吐量低时延MAC(high throughput low delay MAC,HLMAC)协议。通过设计一种新的超帧结构,使节点及时得到时隙分配信息,大大降低数据接入时延;通过更新时隙请求量和合并同一对节点的时隙请求,增加了数据发送量,提高了网络吞吐量。理论分析表明了HLMAC协议的有效性,仿真结果显示它比ES-MAC协议增加了65.7%的网络吞吐量,同时降低了30%的接入时延。展开更多
文摘针对无线和电力线通信混合组网的信道竞争接入问题,提出了一种基于深度强化学习的电力线与无线双模通信的MAC接入算法。双模节点根据网络广播信息和信道使用等数据自适应接入双媒质信道。首先建立了基于双模通信网络交互和统计信息的双模通信节点数据采集模型;接着定义了基于协作信息的深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)状态空间、动作空间和奖励,设计了联合α-公平效用函数和P坚持接入机制的节点决策流程,实现基于双深度Q网络(double deep Q-network,DDQN)的双模节点自适应接入算法;最后进行算法性能仿真和对比分析。仿真结果表明,提出的接入算法能够在保证双模网络和信道接入公平性的条件下,有效提高双模通信节点的接入性能。
文摘针对PTP(precise time protocol)协议在应用层获取软件时间戳导致时钟同步精度下降的问题,提出一种基于MAC(media access control)层获取硬件时间戳的PTP同步优化方案。设计了以STM32F407微处理器为核心的PTP时钟应用平台,在MAC层实现了硬件时间戳获取,避免了由于协议栈软件处理延时产生的不确定性;针对PTP时钟晶振老化导致的时间同步偏差及网络延迟抖动问题,采用迭代方法优化了本地时钟频率调节算法,提高了频率校正精度。经实际测试,主从时钟偏差的RMS(root mean square)优于20 ns,提升了时钟同步精度。
文摘太赫兹无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)是实现大带宽、短距离无线接入的重要技术途径,受太赫兹波束极窄特性影响,现有的低频WLAN媒体接入控制(Media Access Control,MAC)地址已不能直接复用于太赫兹WLAN。针对太赫兹波束极窄特性导致的信道利用率低问题,提出了负载自适应的混合接入MAC协议(Load-Adaptive Hybrid Access MAC Protocol,LAHA-MAC)。通过记录上一次工作扇区的节点数量自适应地选择信道接入方式。当工作扇区节点数量N小于接入方式选择阈值N*时,该机制采用基于竞争的接入方式,能够同时获得较高的吞吐量和较低的端到端时延;当节点数量N大于接入方式选择阈值N*时,该机制采用基于调度的接入方式,能够避免节点之间的碰撞,提高传输效率。考虑到可能出现的接入方式选择错误,该机制能够实现灵活地接入方式切换。当信道中节点碰撞次数N col大于切换阈值N*col时,将基于竞争的接入方式切换为基于调度的接入方式。仿真结果表明,该机制能够在网络负载动态变化的情况下有效提高信道利用率。
文摘近年来,无人机群自组网(UAV Swarm Ad Hoc Network,UAVSNet)的单个UAV不断自主化与智能化,但UAV之间的协同通信仍存在挑战。媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议是其关键技术之一,并成为了新的研究热点。通过概述MAC协议的分类及设计要点,对竞争类MAC协议、非竞争类MAC协议以及混合类MAC协议接入机制、性能表现及不足进行详细综述并提出展望。为UAVSNet的MAC协议的研究和应用提供了理论支持。
基金Supported by the National High-Tech Research and Development Plan of China under Grant No.2005AA121570(国家高技术研究发展计划(863))the National Basic Research Program of China under Grant No.2003CB314802(国家重点基础研究发展计划(973))
文摘提出一种分析模型,基于信号流图和母函数方法分析了无线局域网中EDCA(enhanced distribution channel access)机制的MAC(medium access control)接入延时.得到了MAC接入延时的概率分布和相关的数字特征,包括接入延时的均值、方差、标准差和变异系数.仿真结果与模型的分析结果吻合良好,验证了模型和计算方法的正确性.进一步分析了各类AC(access category)的发送概率、碰撞概率、挂起概率和延时均值随终端数目变化的规律;分析了MAC接入延时的成因;指出了AIFS(arbitration inter frame spacing)值对MAC接入延时的影响;指出接入延时的变异系数大于1,因此,采用负指数分布作为MAC接入延时的近似分布,会错误地估计系统的服务能力.
基金Supported by the Program for New Century Excellent Talents in University of China under Grant No.NCET-05-0657(新世纪优秀人才支持计划)the Foundation for Distinguished Young Scientists of Hubei Province of China under Grant No.2006ABB028(湖北省青年杰出人才基金)
文摘针对现有能够应用于太赫兹超高速无线网络的能量和频谱感知的媒介接入控制(energy and spectrum-aware media access control,ES-MAC)及IEEE802.15.3c协议存在的时隙申请量未及时更新、超帧结构不合理及分配时隙时未合并同一对节点之间的时隙请求等问题,提出了一种高吞吐量低时延MAC(high throughput low delay MAC,HLMAC)协议。通过设计一种新的超帧结构,使节点及时得到时隙分配信息,大大降低数据接入时延;通过更新时隙请求量和合并同一对节点的时隙请求,增加了数据发送量,提高了网络吞吐量。理论分析表明了HLMAC协议的有效性,仿真结果显示它比ES-MAC协议增加了65.7%的网络吞吐量,同时降低了30%的接入时延。
