这些年来,竞争的随机接入协议[3]-[8]成为信道接入的主要方式。尽管如此,ALOHA随机接入协议却增加了对设备复杂度要求及能量消耗。综上所述,近年来,协议序列[9-15]这一有效简单并且节能的信道接入机制引起广大学者的关注。协议序列起源于无反馈冲突信道,是信息论与编码以及应用数学领域的重要研究方向。与随机接入协议相比,它提供了较好的稳固性和公平性,并且能确保优异的数据延迟性能。另外协议序列在其他通信领域及自动化控制领域也有着广泛应用,例如移动自组织网络(MANET,在MANET中,部分序列值表示侦听状态)、雷达跟踪、射频识别通信以及多目标控制系统等。因此协议序列具有十分重要的研究意义,对通信系统特别是传感器网络及MANET有着较大的运用价值。协议序列作为通信系统信道接入协议分配给每个用户,以确定其侦听信道及发送数据的时刻,为医疗、车联及军用等通信网络提供确定性延迟。CRT序列作为协议序列的一个重要子集,前者仅在单包接收(SPR)通信网络中广泛研究其延迟性能。30148
如今协议序列也为我们的网络生活提供了很多方便与便捷,例如移动Ad Hoc网络。协议序列为移动Ad Hoc网络的媒体接入控制提供一个很好的选择,因为他们不需要用户之间的任何协调也没有任何集中同步。我们发现,通过适当的设计确定性调度的延迟性能,的确可以比使用伪随机序列要好得多。该报告的结果表明,协议序列可以提供切实可行的解决方案为在Ad hoc网络中复杂的多址接入问题,如车载Ad Hoc网络(VANET)。延迟和上约束在协议序列的情况下,单个延迟的累积分布函数导出。论文网
这些年来,不少国内外学者提出了一些好的协议序列的构建方式,其中就包括了中国余数定理序列(China Remainder Theorem Sequences,CRT)。并从两个方面对协议序列的组成进行探究。协议序列的设计标准有两条:移位不变性(Shift Invariance)和用户保障性(User Irrenpressibility)。
第一类,称为移位不变序列(Shift Invariance),设计目标是尽量减少由于相对延迟偏移量造成的吞吐量波动。移位不变序列可用于研究无反馈冲突信道的最大容量。部分移位不变序列的构建方法在文献[4,10]中给出。满足移位不变性的协议序列称为移位不变序列(SI序列)。
第二类,叫做用户保障序列(User Irrenpressibility),保证每个用户可以在每个周期内至少成功发送一个数据包。满足这个特性的协议序列成为用户保障序列(UI序列)。最坏的延迟情况就是以周期为长度延迟。UI序列相比于随机接入的体系是以概率1保证用户在一个周期长度内至少能成功发送一个数据包的。我们注意到,这是以概率1严格保障的,在随机接入方案中,如时隙ALOHA,在固定一段时间内,它仅仅高概率的保证每个用户至少成功发送一个数据包。
关于多包接收机制在ALOHA下的研究,有基于非对称的多包接收模型的时隙ALOHA随机接入系统稳定性的研究。研究结果表明,随着MPR容量的提高,稳定区域从凹形变为了凸形。ALOHA稳定的区域和MAC容量区域是一样的。具体的研究结论可见文献[21]。而在CSMA/CA机制下实现多包接收,网络中的接收节点在接收能力范围内同一时刻成功接收来自不同节点发送的数据帧,并向发送节点广播ACK应答帧,降低了网络中数据帧的碰撞重传,不仅使冲突的节点被成功接收,提高网络吞吐率,而且降低了网络中数据帧的平均时延。2004年研究人员开始在基于CSMA的无线局域网中引入多包接收机制,提高网络传输效率。具体详见文献[22]。
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