An Analytical Model of the IEEE 802.3ah MAC Protocol for EPON-based Access Systems
以太网无源光网络（EPON）接入系统被认为是ADSL的替代方案，用于高速接入Internet。在以太网第一英里联盟和IEEE的支持下，MPCP协议已被采纳为用于EPON的标准化MAC协议。此外，IPACT动态带宽分配机制已被提出用于分级复用。IPACT被认为是MPCP在EPON动态带宽分配方面的有益补充。在本文中，我们提出了一个原始的分析模型的MPCP+IPACT协议。从这个模型得到的数值结果进行了评论和比较计算机模拟。
2016-02-12 cs.NI
Comparative Study of MAC Protocols for Wireless Mesh Network
本文比较研究IEEE 802.11a/b/g/n/p/ac等MAC协议在无线网状网络中的性能，分析设计要求和开放挑战，并指出未来研究方向。
2024-11-08 cs.NI
Conception and FPGA implementation of IEEE 802.11s mesh network MAC layer transmitter
提出了一种无线Mesh网络（WMN）媒体接入控制器（MAC）层发射机的硬件实现方案.在文献中，大量的工作集中在WMN路由协议以及性能分析和WMN单元的软件集成，但很少有工作涉及WMN的硬件实现。在这一领域，我们的贡献是构思和FPGA上实现的WMN MAC发送模块。我们的实现，写在硬件描述语言（HDL）是基于IEEE 802.11 s标准。硬件实现保持了良好的速度性能。
2010-04-26 cs.NI
MAC level Throughput comparison: 802.11ax vs. 802.11ac
在本文中，我们在IEEE 802.11ax和IEEE 802.11ac的情况下，一个用户连续发送到另一个接收到的最大吞吐量之间的比较。该比较是根据所使用的调制/编码方案进行的。在IEEE 802.11ax中，我们考虑两种操作模式，其中在一个确认帧中分别确认多达64或256个帧。IEEE 802.11ax在不可靠信道和可靠信道中的性能分别优于IEEE 802.11ac最多48%和29%。
2018-03-27 cs.NI
A Discrete-Time Markov Chain Based Comparison of the MAC Layer Performance of C-V2X Mode 4 and IEEE 802.11p
车对车（V2 V）通信在智能交通系统（ITS）中起着关键作用，其中蜂窝车对一切（C-V2X）和IEEE 802.11p是两种相互竞争的使能技术。本文提出了多维离散时间马尔可夫链（DTMC）为基础的模型来研究IEEE 802.11p标准和C-V2X模式4的介质访问控制（MAC）层性能。这些模型与适当的基于DTMC的排队模型以及用于周期性协作感知消息（CAM）和事件驱动的分散式环境通知消息（DENM）的流量生成器相结合。获得了模型稳态概率的封闭式解，然后利用这些解来推导几个关键性能指标的表达式。一个高速公路的情况下的应用程序，提供数值结果，并得出见解的性能。特别是，IEEE 802.11p和C-V2X模式4之间的平均延迟，冲突概率和信道利用率方面的性能比较。结果表明，IEEE 802.11p在平均延迟方面更优越，而C-V2X模式4在冲突解决方面更出色。本文还包括对这两个标准未来可能的MAC层性能增强的设计见解。
2020-08-17 cs.NI
MAC Protocols for IEEE 802.11ax: Avoiding Collisions on Dense Networks
无线网络已经成为互联网接入的主要形式。据统计，到2019年，全球移动互联网普及率应超过70%。Wi-Fi是这一变化的重要参与者。该技术基于IEEE 802.11，对我们如何在家庭和企业网络中共享宽带接入具有至关重要的影响。然而，最近的工作表明Wi-Fi网络中存在性能问题，主要是在没有规划和高用户密度下部署时。因此，已经设计了不同的冲突避免技术和媒体访问控制协议，以便提高Wi-Fi性能。分析冲突问题，这项工作加强了文献中关于密集场景下低Wi-Fi性能的说法。然后，特别是，本文概述了在IEEE 802.11标准中使用的MAC协议，并讨论了解决方案，以减轻冲突。最后，提出了MAC协议的未来发展趋势。这有助于实现下一代Wi-Fi设备的预期改进。
2016-11-20 cs.NI
The Effect of Multiple Access Categories on the MAC Layer Performance of IEEE 802.11p
增强型分布式信道接入（EDCA）机制使IEEE 802.11 p能够通过四种接入类别（AC）来适应车辆到车辆（V2 V）通信中的不同服务质量（QoS）级别。本文提出了一种基于多维离散时间马尔可夫链（DTMC）的模型，研究了多个AC的并行操作对ITS-G5 IEEE 802.11 p的介质访问控制（MAC）层性能的影响。整个模型由四个队列模型与各自的流量发生器，这是适当的DTMC建模每个AC的操作链接。得到了模型稳态概率的封闭解，然后利用该解推导出MAC层关键性能指标的表达式。一个高速公路的情况下，提出的应用程序绘制的性能的见解。结果表明，如何根据其优先级的AC之间的性能指标不同，并强调所有四个AC的并行操作的分析建模的重要性。
2020-07-17 cs.NI
IEEE 802.11ay based mmWave WLANs: Design Challenges and Solutions
毫米波（mmWave）具有大的可用频谱，被认为是未来无线通信最有前途的频段。在60 GHz毫米波上运行的IEEE 802.11ad和IEEE 802.11ay是用于超高速通信的两种最受期待的无线局域网（WLAN）技术。对于仍在开发中的IEEE 802.11ay标准，参与IEEE 802.11ay任务组的公司和研究人员提出了大量建议。本文对IEEE 802.11ay的媒体访问控制层（MAC）相关问题进行了全面的综述，并对物理层（PHY）和MAC之间的一些跨层技术进行了介绍。我们从IEEE 802.11ad中的MAC相关技术开始，讨论毫米波通信的设计挑战，从而引出IEEE 802.11ay中的一些MAC相关技术。然后，我们阐述了IEEE 802.11ay的重要设计问题。具体来说，我们回顾了IEEE 802.11ay的信道绑定和聚合，并指出这两种技术之间的主要差异。然后，我们描述了IEEE 802.11ay中的信道接入和信道分配，包括空间共享和干扰抑制技术。在此基础上，本文对波束形成训练（BFT）、波束跟踪、单用户多输入多输出（SU-MIMO）波束形成和多用户多输入多输出（MU-MIMO）波束形成进行了深入的研究。最后，我们讨论了毫米波无线局域网的一些开放的设计问题和未来的研究方向。我们希望本文为未来无线系统的这一令人兴奋的研究领域提供一个很好的介绍。
2018-03-21 cs.NI
Design and Implementation of IEEE 802.15.4 Mac Protocol on FPGA
IEEE 802.15.4是针对具有中等数据率的低功率、低成本无线通信而引入的无线标准。在未来的几年里，预计低速率无线个域网（LR-WPAN）将被用于各种各样的嵌入式应用，包括家庭自动化，工业传感和控制，环境监测和传感。在这些应用中，许多靠电池运行的嵌入式设备分布在通过无线电通信的区域中。本文提出了一种可用于比较无线数据传输嵌入式系统电流消耗的方法。本文实现了IEEE 802.15.4协议的一个小子集，以实现点对点通信。所实现的协议使用802.15.4 MAC兼容数据和确认分组。在进行一个数据包传输时测量电流消耗。测量与现有的工作进行比较。IEEE802.15.4协议的实现是用Verilog语言完成的。代码实现以这样的方式完成，以便它可以以最小的更改移植到任何平台。它也可以进行修改，以适应任何特殊的实验设置要求。
2012-03-09 cs.NI
Towards MAC/Anycast Diversity in IEEE 802.11n MIMO Networks
启发式路由（OR）是一种新的无线网状网络路由技术，利用无线介质的广播性质。OR组合来自多个接收器的帧，因此创建一种称为MAC分集的空间分集形式。在大多数链路具有高分组丢失概率的网络中，来自OR的增益特别高。更新的IEEE 802.11n标准改进了物理层，使其具有使用多个发射和接收天线的能力，即多输入多输出（MIMO），因此已经在物理层上提供了空间分集，即所谓的物理分集，其通过降低无线链路的出错率来改进无线链路的可靠性。在本文中，我们量化的增益，从MAC分集利用OR在存在的PHY分集，如802.11n MIMO系统提供的。我们在IEEE 802.11n室内测试平台上进行了实验，并分析了丢包的性质。我们的实验结果表明，在使用802.11n时，易受干扰的2.4 GHz和无干扰的5 GHz信道的MAC分集增益可以忽略不计。这与基于802.11b/g的单天线系统以及802.11n的初始研究中的观察结果不同。
2012-03-09 cs.NI
An Admission Control Algorithm for Isochronous and Asynchronous Traffic in IEEE 802.11ad MAC
针对IEEE 802.11ad MAC，提出一种无需周期性假设的准入控制算法，以线性复杂度比例公平分配SP资源，确保等时与异步流量在截止时间前获得服务。
2024-03-14 cs.NI
Modeling IEEE 802.15.4 Networks over Fading Channels
虽然IEEE 802.15.4的介质访问控制（MAC）的性能已经在理想的无线信道的假设下进行了研究，当无线信道呈现路径损耗，多径衰落和阴影时，MAC和物理层之间的跨层动态的理解是一个开放的问题。分析MAC层和无线信道的相互作用对于一致的性能预测、正确的协议设计和优化是必不可少的。在本文中，提出了一种新的方法来分析这些相互作用的建模。分析同时考虑了复合信道衰落，多个终端产生的干扰，隐藏终端引起的影响，和MAC减少载波侦听能力。根据MAC参数和物理层阈值，它表明，在衰落信道的MAC性能指标可以远离理想信道假设下得出的。作为新的结果，我们展示了在何种程度上衰落的存在可能是有益的整体网络性能，通过减少多址干扰，以及如何这可以用来驱动联合选择的MAC和物理层参数。
2013-07-24 cs.NI
Effects Investigation of MAC and PHY Layer Parameters on the Performance of IEEE 802.15.6 CSMA/CA
本文通过建立基于马尔可夫链的IEEE 802.15.6 CSMA/CA分析模型，系统研究MAC层与PHY层参数对体域网可靠性、吞吐量、能耗和延迟的影响，为不同应用场景下的参数选择提供依据。
2024-01-15 cs.NI
Distributed MAC Strategy for Exploiting Multi-user Diversity in Multi-rate IEEE 802.11 Wireless LANs
快速速率自适应是提高无线网络物理层原始数据速率的有效途径。然而，在当前的IEEE 802.11传统中，MAC层吞吐量由具有最低数据率的用户主导，导致带宽的未充分利用。在本文中，我们提出并分析了一种新的分布式MAC策略，称为速率感知DCF（R-DCF），利用IEEE 802.11无线局域网的速率自适应的潜力。R-DCF的关键特征是通过根据瞬时信道条件引入不同的迷你时隙，只有具有最高数据率的竞争站可以接入信道。通过这种方式，R-DCF协议不仅以完全分布式的方式利用多用户分集，而且还减少了由于冲突而导致的吞吐量损失。通过分析，我们开发了一个分析模型，得出一般的多速率无线局域网的吞吐量的R-DCF。使用分析模型，我们研究了R-DCF协议在不同的网络设置与不同的速率自适应策略和信道变化的性能。在分析的基础上，我们进一步推导出R-DCF可实现的最大吞吐量。在实际应用中，提出了一种离线自适应回退方法，在较低的运行复杂度下获得接近最优的性能。通过大量的分析和仿真，证明了R-DCF的优越性。
2007-12-14 cs.NI
IEEE 802.11p-based Packet Broadcast in Radio Channels with Hidden Stations and Congestion Control
ETSI ITS标准[1]中规定的分散式拥塞控制（DCC）算法针对IEEE 802.11p MAC，并在高密度车辆下提供周期性广播消息的可靠性。然而，由于对CSMA网络中的隐藏站问题缺乏正确的数学分析，使得发射功率、帧持续时间、帧发送速率和信道空闲评估阈值等可控参数与信道忙持续时间、帧无干扰接收概率和帧信道接入延迟等DCC算法的影响之间的确定性关系仍然未知。在这项工作中，在线性IEEE 802.11p广播网络中的隐藏站问题进行了分析，根据[18]中开发的分析结果，采用基于[3]的修改后的MAC协议模型。仿真结果验证了线性IEEE 802.11p网络协作感知消息广播的可靠性和延迟性能的新的分析模型。证据表明，该模型不仅是有效的单车道公路，但也提供了良好的近似结果多车道公路的情况。我们的IEEE 802.11 p广播的MAC层分析模型揭示了线性车辆网络的封闭形式的解决方案中的DCC参数和拥塞控制效果之间的定量关系。
2016-12-30 cs.NI
A Joint Model for IEEE 802.15.4 Physical and Medium Access Control Layers
许多研究试图评估无线网络，特别是IEEE 802.15.4标准。因此，几篇论文旨在描述物理（PHY）和介质访问控制（MAC）层的功能。他们强调了实验结果的一些特征，并/或试图使用理论模型重现这些特征。在本文中，我们使用第一种方法来更好地理解IEEE 802.15.4标准。事实上，我们提供了一个全面的模型，能够更忠实地模仿这个标准在PHY和MAC层的功能。我们提出了两个相关模型的组合，这两个层。物理层的行为再现的数学框架，这是基于无线电和信道模型，以量化链路的可靠性。另一方面，MAC层由增强的马尔可夫链模拟。结果表明，我们的方法相比，基于马尔可夫链的IEEE 802.15.4 MAC层的模型的相关性。这一贡献使我们能够充分和更精确地估计网络性能与不同的网络规模，以及不同的指标，如节点的可靠性和延迟。我们的贡献使我们能够在两个层上捕捉可能的失败。
2012-05-15 cs.NI
F-802.11P: A Fuzzy Enhancement for ieee 802.11P in Vehicle-TO-Everything Communications
车联网通信（V2X）作为一种更安全的道路和更好的交通管理解决方案越来越受欢迎。V2X中的重要协议之一是专用短程通信（DSRC）协议套件。DSRC包括IEEE 802.11p协议，该协议在介质访问控制（MAC）和物理（PHY）层运行。在冲突时，IEEE 802.11p MAC层应用载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）机制，该机制随机选择回退时间以重新检查信道活动，然后重新检测。然而，退避时间的随机选择可能导致进一步的分组冲突，这降低了通信信道的利用率，通信信道首先受到有限带宽的影响。本文提出了一种基于理性决策的模糊模型，我们称之为F-802.11p，通过限制IEEE 802.11p信标消息以更好地利用可用带宽来改进IEEE 802.11p协议退避时间选择。仿真研究提出了我们的工作相比，IEEE 802.11p的评价。我们在两个场景中部署了模拟软件：静脉框架地图和埃及新行政开罗地图。我们的比较基于时隙回退、回退时间、PHY忙时间、MAC忙时间、总丢失数据包和生成/接收的信标消息。仿真结果表明，两种协议在时隙回退、回退时间和信标消息生成方面具有可比性。同时，我们的F-802.11p在PHY忙时间、MAC忙时间、总丢失数据包和两种情况下接收的信标消息方面都明显优于IEEE 802.11p。
2022-08-09 cs.NI
Coupled IEEE 802.11ac and TCP Goodput improvement using Aggregation and Reverse Direction
利用IEEE 802.11ac的新特性，提出了一种基于IEEE 802.11的TCP流量传输模型。本文探讨了在这个方向上的第一步，因此，我们首先考虑一个单一的TCP连接，这是典型的家庭环境。我们发现，当IEEE 802.11ac MAC是知道的QoS TCP流量，使用反向提高了TCP的有效吞吐量在几十个百分点相比，传统的基于竞争的信道访问。在无差错信道中，这种改进是20%，而在易差错信道中，同样使用帧的盲重传，改进达到60%。在我们的操作模式中，我们还假设在两级聚合方案中使用IEEE 802.11ac MAC层的ARQ协议，并且还假设该标准中定义的数据率和四个接入类别。
2018-03-27 cs.NI
Throughput Limits of IEEE 802.11 and IEEE 802.15.3
IEEE 802.11和IEEE 802.15.3是最初为无线局域网（WLAN）和无线个域网（WPAN）设计的无线标准。本文研究了这两种标准的MAC吞吐量分析。我们提出了一个比较分析这两个标准的MAC吞吐量和带宽效率。数值结果表明，在所有情况下，IEEE 802.15.3的性能优于IEEE 802.11。
2009-11-08 cs.NI cs.PF
Ada-MAC: An Adaptive MAC Protocol for Real-time and Reliable Health Monitoring,
IEEE 802.15.4被认为是最适合无线传感器和执行器网络的信息物理应用的通信协议之一。这是因为该协议能够在无线个域网中实现低功耗、低成本的传输。但大多数信息物理系统（CPS）要求底层通信协议具有一定程度的实时的和可靠性。其中一些比其他人更严格。然而，IEEE 802.15.4协议不能为信息物理应用中的时间关键和延迟敏感数据提供可靠性和实时的传输。为了解决这个问题，我们提出了一种新的MAC协议，即Ada-MAC协议，它是基于IEEE 802.15.4信标使能模式。它可以支持网络物理应用，如健康监测，这需要严格的实时的和可靠性保证。我们在OMNET++平台上实现了该协议，并与传统的IEEE 802.15.4协议进行了比较，对该协议进行了性能评估。结果进行了介绍和分析。
2013-05-31 cs.NI
Adaptive Backoff Algorithm for IEEE 802.11 DCF under MPR Wireless Channels
由于物理（PHY）层通信技术的最新进展，在接收器处同时接收多个分组是可能的。接收器解码多个同时传输的这种能力被称为多分组接收（MPR）。在本文中，我们提出了一种用于MPR无线信道的简单媒体访问控制（MAC）协议，其中我们将回退过程修改为信道中正在进行的传输数量的函数。我们的协议是向后兼容的IEEE 802.11 DCF协议。该协议的性能分析进行了广泛的模拟，并与现有的MPR MAC协议进行了比较。该机制提高了IEEE 802.11 DCF的吞吐量和延迟性能。
2013-08-24 cs.NI
Cross-layer optimized routing with low duty cycle TDMA across multiple wireless body area networks
在本文中，我们研究了两个跨层优化的动态路由技术的性能，以减轻无线电干扰在多个共存的无线体域网（BAN），基于现实生活中的测量。在网络层，根据来自物理层的信道状态信息来选择最佳路由，与MAC层的低占空比TDMA相关联。路由技术（即，最短路径路由（SPR）和结合了3分支选择组合的新颖的协作多路径路由（CMR）执行跨在2.4GHzISM频带附近操作的BAN的实时和可靠的数据传送。一个开放获取的实验数据集的“日常”混合活动被用来分析建议的跨层优化。我们发现，CMR增益高达14 dB的改善与8.3%的TDMA占空比，甚至10 dB的改善与0.2%的TDMA占空比超过SPR，在10%的中断概率在一个现实的信号干扰噪声比（SINR）。可接受的数据包传输率（PDR）和频谱效率，获得从SPR和CMR与合理敏感的接收器在TDMA低占空比的范围内，高达9 dB的改善CMR SPR在90%PDR。通过路由的接收信干噪比的分布拟合也得到了理论分析和验证。
2017-03-08 cs.NI
Analysis Framework for Opportunistic Spectrum OFDMA and its Application to the IEEE 802.22 Standard
我们提出了一个分析模型，使吞吐量评估的频谱正交频分多址（OS-OFDMA）网络。该模型的核心特点是基于离散时间马尔可夫链，考虑不同的信道和子信道分配策略下不同的主用户和次用户类型，流量和优先级。分析模型还评估了不同频谱感知策略对OS-OFDMA网络吞吐量的影响。该分析适用于IEEE 802.22标准，以评估两阶段频谱感知策略和无线麦克风的不同时间活动对IEEE 802.22吞吐量的影响。我们的研究表明，OS-OFDMA与子信道开槽和信道绑定可以提供几乎十倍的吞吐量相比，没有这些选项的设计，当无线麦克风的活动和密度非常高。此外，我们确认，在IEEE 802.22中使用的没有子信道陷波的OS-OFDMA实现能够支持实时和非实时服务质量类，只要无线麦克风的时间活动是适度的（大约每3,000个居民有一个无线麦克风，城市人口密度小，占空比短）。最后，两阶段的频谱感知选项提高OS-OFDMA的吞吐量，在每个阶段的频谱感知的长度是使用我们的模型进行优化。
2012-08-29 cs.IT cs.NI cs.PF
Simultaneous Transmit and Receive Operation in Next Generation IEEE 802.11 WLANs: A MAC Protocol Design Approach
全双工（FD）技术可能在各种传统通信标准中被采用。IEEE 802.11ax工作组一直在考虑用于下一代无线局域网（WLAN）的同时发送和接收（STR）模式。在802.11网络中启用STR模式（FD通信模式）可创建双向FD（BFD）和单向FD（UFD）链路。关键的挑战是以最小的协议修改来集成STR模式，同时考虑FD和传统半双工（HD）站（STA）的共存以及向后兼容性。本文提出了一种简单实用的方法，使STR模式在802.11网络与共存的FD和HD STA。该协议明确考虑了FD环境的特殊性和向后兼容性。所提出的解决方案的关键方面包括FD能力发现、用于信道接入的握手机制、用于UFD传输的节点选择、用于参与BFD或UFD传输的STA的自适应确认（ACK）超时以及竞争不公平性的缓解。性能评估证明了所提出的解决方案在实现下一代无线局域网FD技术的收益方面的有效性。
2017-06-23 cs.NI
Uni-MUMAC: A Unified Down/Up-link MU-MIMO MAC Protocol for IEEE 802.11ac WLANs
由于在无线局域网（WLAN）中下行链路业务占主导地位，大量先前的研究努力已经被投入到增强从接入点（AP）到站（STA）的传输。IEEE最新修订的802.11ac标准所支持的下行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术被认为是引领无线局域网进入千兆时代的关键增强技术之一。然而，随着云上传服务、对等（P2P）和远程呈现应用的普及，对更高上行链路容量的需求变得不可避免。为了提高IEEE 802.11ac无线局域网的性能，提出了一种统一的上下链路媒体接入控制（MAC）协议Uni-MUMAC。具体而言，在下行链路中，我们实现了符合IEEE 802. 11ac的MU-MIMO传输方案，以允许AP同时向一组STA发送帧。在上行链路中，我们将传统的一轮信道接入竞争扩展为两轮，协调多个STA同时向AP发送帧。第二轮竞争窗口（CW 2nd），一个参数，使第二轮竞争的长度根据业务条件的弹性，被引入。当系统中存在下行链路和上行链路业务时，通过在饱和和非饱和条件下的仿真来评估Uni-MUMAC。我们还提出了一个解析的饱和度模型来验证模拟结果。通过适当地设置CW 2nd和其他参数，Uni-MUMAC相比，一个突出的多用户传输方案在文献中。结果表明，Uni-MUMAC不仅表现良好的下行链路占主导地位的情况下，但它也能够在新兴的上行链路带宽饥渴的情况下，平衡下行链路和上行链路的吞吐量。
2014-09-22 cs.NI
An Analytical Model for CBAP Allocations in IEEE 802.11ad
IEEE 802.11ad标准将WiFi操作扩展到毫米波频率，并且引入了关于物理（PHY）和介质访问控制（MAC）层的新颖特征。然而，虽然有大量的研究工作来开发用于建立和维护毫米波通信的定向链路的机制，但较少的工作涉及传输调度和该标准引入的混合MAC。混合MAC层提供两种不同类型的资源分配：基于竞争的接入周期（CBAP）和无竞争服务周期（SP）。在本文中，我们提出了一个马尔可夫链模型来表示CBAP，它考虑到由于预定的SP和耳聋和隐藏节点的问题，定向通信加剧了操作中断。我们还提出了一个数学分析，以评估站之间的干扰。我们推导出解析表达式来评估各种传输参数和数据传输间隔配置对一些关键性能指标，如吞吐量，延迟和丢包率的影响。该信息可以用于有效地设计传输调度器，该传输调度器基于应用要求来分配基于竞争的时段和无竞争的时段。
2019-06-10 cs.NI
Millemeter-Wave Fixed Wireless Access Using IEEE 802.11ay
IEEE 802.11ay定义了新的PHY和MAC规范，可在60 GHz毫米波（mmWave）频段实现100 Gbps通信。在IEEE 802.11ay支持的各种用例中，固定无线接入是传统固定接入的一种经济高效的高性能替代方案和/或补充方案，由于其独特的要求和特性而与众不同。在本文中，我们的目标是识别和描述纳入IEEE 802.11ay的关键元素，包括调度，波束成形和链路维护，有效地支持固定无线接入。因此，IEEE 802.11ay是形成未来几代标准兼容（即，非专有的）毫米波固定无线接入网络。
2019-06-28 cs.NI
Delay analysis of the IEEE 802.11bd EDCA with repetitions
该研究构建马尔可夫链模型分析带重传的IEEE 802.11bd EDCA协议的MAC接入时延与可靠性，结合网联车辆编队场景验证发现其时延达标但特定场景可靠性不足，提出需与安全交通应用协同设计。
2023-12-12 cs.NI
Simulation Analysis of IEEE 802.15.4 Non-beacon Mode at Varying Data Rates
IEEE 802.15.4标准是为低功耗和低数据率应用而设计的，具有高可靠性。它在信标使能和非信标使能模式下工作。在这项工作中，我们分析了延迟，吞吐量，负载，和端到端延迟的nonbeacon使能模式。在变化的数据率下执行这些参数的分析。在10节点网络中完成非信标启用模式的评估。我们将我们的分析限制在非信标或非时隙版本，因为它比其他版本性能更好。通过改变不同的介质访问控制（MAC）参数来检查协议性能。我们考虑具有114字节的有效载荷大小的全尺寸MAC分组。在本文中，我们表明，最大的吞吐量和最低的延迟是在最高的数据率。
2012-08-12 cs.NI
Towards understanding the performance of IEEE 802.11p MAC in heterogeneous traffic conditions
本文针对联网车辆与机动两轮车混行情景，结合移动模型、控制论延迟界和 Markov 链分析，评估 IEEE 802.11p MAC 对安全消息的可靠性。
2023-12-12 cs.NI
Modelling and Verification of a Cluster-tree Formation Protocol Implementation for the IEEE 802.15.4 TSCH MAC Operation Mode
正确和有效的无线传感器网络的初始化可以是具有挑战性的，在面对许多不确定性存在于ad hoc无线网络。在本文中，我们研究了一个集群树拓扑结构的形成在网络上的TSCH MAC操作模式的IEEE 802.15.4标准的顶部操作的实现，并使用正式的方法进行调查。我们展示了mCRL 2语言和工具集如何帮助我们识别实现没有形成正确拓扑的情况。更重要的是，我们的分析得出的结论，簇树形成算法具有超线性的时间复杂度。因此，它无法扩展到大型网络。
2017-03-20 cs.NI cs.SE
Quorum-based Localized Scheme for Duty Cycling in Asynchronous Sensor Networks
许多基于TDMA和CSMA的协议试图获得公平的信道接入并提高信道利用率。在无线传感器网络中，时间同步仍然是一个具有挑战性和关键性的问题，特别是当时间同步不能得到很好的保证和消耗大量额外的能量时。提出了一种基于仲裁系统的局部化按需自适应调整占空比的ADC方案。该算法充分利用了TDMA和CSMA的优点，保证了每个节点都能根据自己的需求公平地接入信道，减少了相邻节点之间的信道竞争，提高了信道利用率，保证了每个节点与相邻节点之间至少有一个活动时隙的会合。分析了ADC下数据聚合的延迟界限，表明ADC在同步和并行两种情况下都能限制延迟。我们在TinyOS上进行了大量的实验，在一个真实的测试床上与TelosB节点，以评估ADC的性能。与B-MAC协议相比，ADC协议大大减少了信道接入竞争和能量消耗，提高了网络吞吐量。
2015-11-07 cs.NI
Implementing QZMAC (a Decentralized Delay Optimal MAC) over 6TiSCH under the Contiki OS in an IEEE 802.15.4 Network
受物联网（IoT）的新兴延迟敏感应用的推动，在时隙框架中开发媒体访问控制（MAC）协议的兴趣已经重新兴起。物联网典型的无线网络的资源受限、自组织性质也迫使在网络上交换的控制信息量（做出调度决策所需的信息量）降至最低。在前一篇文章中，我们提出了一种称为QZMAC的协议，该协议（i）提供可证明的低平均延迟，（ii）具有分布式控制（即，没有中央调度器），以及（iii）不需要状态信息或控制信号的显式交换。在这篇文章中，我们实现和演示QZMAC的性能的测试床组成的CC2420基于十字弓telosB微尘，运行在Contiki操作系统在2.4 GHz ISM频段上的6TiSCH通信栈。QZMAC使用轮询和争用模式的巧妙组合来实现其接近最佳的延迟性能。我们分别演示了QZMAC的轮询和竞争模式。我们使用自适应同步技术在我们的实现，我们也证明。我们的网络显示出良好的延迟性能，即使在环境WiFi网络的严重干扰的存在下。
2020-12-05 cs.NI
Throughput Analysis of IEEE 802.11 Multi-hop Wireless Networks with Routing Consideration: A General Framework
无线自组织网络中多跳通信的端到端吞吐量受转发节点间冲突的影响。已经表明，发送比最大可实现的端到端吞吐量更多的分组不仅不能增加吞吐量，而且由于高竞争和冲突而降低吞吐量。因此，源节点知道最大端到端吞吐量是至关重要的。端到端的吞吐量取决于多种因素，如物理层限制，MAC协议属性，路由策略和节点分布。目前已有很多关于端到端吞吐量分析建模的研究，但都没有将路由策略、节点分布和MAC层等因素综合考虑。本文根据一维和二维的网络中的路由策略和节点分布，得到了理想MAC层下的端到端吞吐量。然后，IEEE 802：11协议的缺陷被添加到模型中，以获得精确的值。最后利用NS2仿真器对所提出的模型进行了详尽的仿真验证。结果表明，如果一个特定的路由策略的下一跳的分布是已知的，我们的方法可以获得最大的端到端的吞吐量精确。
2018-02-01 cs.NI
MAC Centered Cooperation - Synergistic Design of Network Coding, Multi-Packet Reception, and Improved Fairness to Increase Network Throughput
我们设计了一个跨层的方法，以帮助开发一个合作的解决方案，使用多包接收（MPR），网络编码（NC），和介质访问（MAC）。我们构建了IEEE 802.11 MAC协议的行为模型，并将其应用于关键的小规范拓扑组件和它们的较大的对应物。从这个模型得到的结果与可用的实验结果与保真度相匹配。使用这个模型，我们表明，公平分配的IEEE 802.11 MAC可以显着阻碍性能，因此，我们设计了一个新的MAC，不仅大大提高了吞吐量，但提供公平的信息流，而不是节点。我们表明，NC，MPR，和我们的新MAC之间的合作实现了超加性增益高达6.3倍的路由与标准IEEE 802.11 MAC。此外，我们扩展的模型来分析我们的MAC的渐近和吞吐量行为的节点数量的增加或MPR能力仅限于一个单一的节点。最后，我们表明，虽然网络性能降低了大量的不对称或有限的MPR实施到一个中心节点，有一些重要的实际情况下，即使在这些条件下，MPR，NC，以及它们的组合提供显着的收益。
2011-07-19 cs.NI
Real-Time Performance Analysis of Infrastructure-based IEEE 802.11 Distributed Coordination Function
随着无线网络的日益普及，无线局域网（WLAN）吸引了大量的研究兴趣，它在提供随时随地的连接方面发挥着关键作用。对于WLAN，IEEE 802.11标准是最成熟的技术，并且已经被广泛地用于无线网络。本文分析了IEEE802.11标准的实时的【形】性能，该标准采用了工作在基础设施模式的分布式协调功能（DCF）的MAC协议。已经进行了大量的模拟，以检查网络性能的实时指标，包括有效的数据率，延迟和数据包丢失率将受到一些关键参数（例如CWmin和数据包有效载荷）的影响。结果进行了介绍和分析。仿真结果的分析可以为实时应用的无线局域网参数配置和优化提供支持。
2011-12-31 cs.NI
Duty-Cycling is Not Enough in Constrained IoT Networking: Revealing the Energy Savings of Dynamic Clock Scaling
针对受限IoT设备的能耗问题，本文提出将动态电压和频率缩放（DVFS）集成至RIOT系统中，实验证明在MAC操作和加密CoAP通信中可显著节能并延长电池寿命。
2025-08-13 cs.NI cs.SY eess.SY
Enhanced Minimal Scheduling Function for IEEE802.15.4e TSCH Networks
由于无线传感器处理能力和功耗的限制，无线传感器网络的MAC层协议设计至关重要。IEEE 802.15.4的最新版本（称为IEEE 802.15.4e）由IEEE发布，并且概述了时隙信道跳变（TSCH）的机制。因此，6TiSCH工作组已经发布了一种分布式算法，用于相邻节点商定由最小调度函数驱动的通信模式。时隙帧包含特定数量的时隙，这些时隙基于应用需求和路由拓扑进行调度。传感器节点使用调度来确定何时发送或接收数据。然而，IEEE 802.15.4e TSCH没有解决关于规划时隙调度的细节。在本文中，我们提出了一个分布式的增强最小调度功能（EMSF）的基础上的最小调度功能，这是符合802.15.4e TSCH。在这种情况下，我们引入了一个分布式算法的基础上泊松过程来预测以下的时间表要求。因此，将减少节点对之间就调度达成一致的协商操作。结果，EMSF显著降低了交换开销、端到端延迟和分组队列长度。初步的仿真结果已经证实EMSF优于802.15.4e TSCH MSF调度算法。
2019-01-29 cs.NI
Effects of MAC Parameters on the Performance of IEEE 802.11 DCF in NS-3
本文介绍了根据TCP/IP模型的分层方式组织的无线局域网NS-3脚本的设计过程。我们使用NS-3模型对象配置所有层，并设置和修改对象所使用的值，以调查MAC参数（访问机制，CWmin，CWmax和重试限制）的性能指标，即分组投递率，分组丢失率，聚合吞吐量和平均延迟的影响。仿真结果表明，在饱和状态下，RTS/CTS接入机制的性能优于基本接入机制，而在非饱和状态下，MAC参数对网络性能没有显著影响。CWmin的较高值以平均延迟为代价提高了聚合吞吐量。性能指标之间的权衡关系也观察到的结果的MAC参数的最佳值。本文的设计过程为NS-3用户设计和修改脚本提供了很好的指导，其结果对网络设计和管理有很大的帮助。
2022-06-25 cs.NI cs.PF
Cross-layer Optimization for Next Generation Wi-Fi
从最初的1997年规范到正在进行的IEEE 802.11ac标准化，每一代新规范的吞吐量都有飞跃。对下一代产品在吞吐量、范围、可靠性和功耗等方面的期望甚至更高。考虑到已经完成的所有工作，这是一个相当大的挑战。物理（PHY）和介质访问控制（MAC）层的跨层优化可能是进一步增强的有趣探索路径。在这篇论文中，我们研究了跨层优化技术，重点是IEEE 802.11ac标准。已经提出了一种新的多信道聚合方案，该方案涉及PHY层和MAC层之间的交叉知识，以提高易发生冲突的环境中的性能。我们已经展示了一些功能直接涉及PHY和MAC层。因此，需要PHY和MAC机制两者的准确建模以具有这样的功能的现实表征。一个跨层的模拟器，符合IEEE 802.11ac规范，从而实现。据我们所知，这是第一个为IEEE 802.11ac标准集成详细PHY和MAC功能的模拟器。作为IEEE 802.11ac的主要创新之一的多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术需要同时考虑PHY层和MAC层。因此，我们使用实现的跨层模拟器来评估MU-MIMO的性能，并将其与单用户MIMO（SU-MIMO）进行比较。这些研究的目的是评估MU-MIMO解决方案（考虑PHY+MAC）相对于SU-MIMO解决方案的“实际”增益，而不是普遍接受的增益。特别研究了信道探测间隔的影响。最后，我们提出了一个短的PHY层版本的确认帧的开销减少在IEEE …
2013-01-20 cs.ET cs.NI
Securing the IEEE 802.16 OFDM WiMAX PHYSICAL AND MAC Layer Using STBC Coding and Encryption
本文提出了一种基于正交频分复用（OFDM）和空时分组码（STBC）模型的IEEE 802.16 WiMAX物理层和MAC层安全模型设计。通常，它使用空时分组编码（STBC）、链路加密和消息认证码（MAC）技术来解决物理和MAC层安全问题。该模型符合多输入单输出（MISO）衰落信道，它模拟了多用户环境中的两个或多个发射机和一个接收机。假设两个衰落链路参数相同。与接收信号组合的每个链路的信道估计基于里德所罗门卷积编码（RS-CC）算法，其作为空时分集组合器块的结果而发生。此外，该模型还探索了在前向纠错（FEC）模式下采用加密算法和消息认证码（MAC）后，利用通信块来测量和显示比特出错率。信道SNR和速率ID估计被应用。最终结果显示身份验证以及对接收到的最终信息或数据的里德-所罗门解码。
2013-09-19 cs.CR cs.IT cs.NI
Analysis of the 802.11e Enhanced Distributed Channel Access Function
IEEE 802.11e标准修改了前IEEE 802.11标准的媒体访问控制（MAC）层，用于无线局域网（WLAN）中的服务质量（QoS）提供。802.11e的增强型分布式信道接入（EDCA）功能定义了多个接入类别（AC），包括AC专用争用窗口（CW）大小、仲裁帧间间隔（AIFS）值和传输机会（TXOP）限制，以支持MAC级QoS和优先级。我们提出了一个分析模型的EDCA功能，它结合了一个准确的CW，AIFS，和TXOP分化在任何流量负载。所提出的模型还示出捕获MAC层缓冲区大小对性能的影响。分析和仿真结果进行了比较，以证明所提出的方法的准确性，不同的流量负载，EDCA参数，和MAC层缓冲区空间。
2008-03-28 cs.NI
On Efficiency and Validity of Previous Homeplug MAC Performance Analysis
电力线通信网络的媒体访问控制协议（定义在Homeplug和IEEE 1901标准中）已经得到了研究界相对适度的关注。因此，只有一个分析模型符合标准化的MAC程序，并考虑非饱和条件。我们确定了现有的分析模型的两个重要的限制：高计算费用和预测结果之前的预测饱和点不对应于长期的网络性能。在这项工作中，我们提出了一个简化的先前定义的分析模型的Homeplug MAC能够大大降低其复杂性，并证明了先前的性能结果之前预测的饱和对应于一个短暂的阶段。我们确定，以前的错误预测的原因是常见的分析假设和一个过渡阶段的潜在发生，我们表明在某些情况下是非常长的持续时间。我们还提供技术，分析和实验，正确预测长期行为和分析的影响，具体Homeplug/IEEE 1901功能的误预测误差的大小。
2014-10-13 cs.NI
Saturation Throughput Analysis of IEEE 802.11b Wireless Local Area Networks under High Interference Considering Capture Effects
基于分布式竞争的介质访问控制（MAC）协议是基于IEEE 802.11的无线局域网（WLAN）的基本组成部分。竞争窗口（CW）动态地改变以适应当前的竞争水平。在每次分组冲突时，站将其CW加倍以减少分组的进一步冲突。IEEE802.11分布式协调功能（DCF）在错误信道中遇到了一个常见的问题。它们不能区分噪声丢包和冲突丢包。在这两种情况下，站点都不接收其ACK，并且使CW加倍以减少进一步的分组冲突。除了噪声丢失分组之外，这不必要地增加了退避开销，显著地降低了吞吐量。此外，实际WLAN的总吞吐量强烈地依赖于信道条件。在真实的无线电环境中，在接入点处从站接收的信号功率经受确定性路径损耗、阴影和快速多径衰落。在本文中，我们提出了一种新的饱和吞吐量分析IEEE 802.11 DCF考虑错误信道和捕获效应。为了缓解IEEE 802.11 DCF的低性能，我们引入了一种机制，大大优于噪声环境下的低网络流量，并比较其性能与现有的标准。我们扩展了Bianchi（3）最初提出的多维马尔可夫链模型来表征DCF的行为，以便考虑实际信道条件和捕获效应，特别是在高干扰无线电环境中。
2010-02-08 cs.NI
Modified Opportunistic Deficit Round Robin Scheduling for improved QOS in IEEE 802.16 WBA networks
自WiMAX网络诞生以来，WiMAX的分组和流调度算法一直是人们感兴趣的话题。WiMAX提供了优势，特别是在MAC级的较长范围内提供的服务质量方面。在我们的工作中，我们提出了两个信用的调度方案，其中一个完成的流分配剩余的信用平等地所有高优先级未完成的流（ODRREDC），另一个完成的流放弃所有多余的信用的最高优先级未完成的流（ODRRSDC）。这两种方案都与802.16 MAC协议兼容，并能有效地服务于实时的突发业务，减少了延迟，从而提高了实时的流的QOS。我们比较了这两种方案的延迟，带宽利用率和吞吐量的实时的突发流与基于机会的赤字轮循调度方案。虽然ODRR调度程序的重点是减少信用的错误流，我们的方法也分配这些剩余的信用与信用从完成的流之间的高优先级未完成的流或完全的最高优先级未完成的流。
2009-12-04 cs.NI
WIP: Exploring DSME MAC for LoRa -- A System Integration and First Evaluation
LoRa是一种流行的无线技术，能够以低能耗（mW）实现低吞吐量（字节）长距离通信（km）。然而，它的传输一方面在长时间的广播期间容易受到干扰，另一方面受到占空比的限制。LoRaWAN在LoRa之上定义了一个MAC和一个垂直堆栈。LoRaWAN通过采用集中式网络架构来规避上述限制，这大大降低了下行链路容量并阻止了点对点通信。这使得它无法用于许多部署。IEEE 802.15.4e的确定性和同步多信道扩展（DSME）受益于时隙通信和对等通信，并且具有克服LoRaWAN限制的潜力。在这项工作中，我们在开源物联网操作系统RIOT中的LoRa之上实现了DSME，并为在真实硬件上进行首次评估实验打开了大门。初步结果表明，DSME-LoRa不仅可以为受限的物联网设备提供可靠的点对点通信，还可以随着节点数量的增加而扩展。
2022-04-22 cs.NI
Performance analysis of a non-beacon enabled IEEE 802.15.4 network with retransmission and ACK mode
我们的工作的目的是评估在一个更精细的时间单位的确认（ACK）模式和重传限制的非信标IEEE 802.15.4网络的性能。此外，我们预测网络的性能参数，使用反向传播人工神经网络（BP-ANN）相对于一个给定的服务质量为现实世界的应用。因此，我们提出的方法可以帮助部署一个星型网络，其性能指定在一个更实际的方式。首先，采用离散时间马尔可夫链模型和M/M/1/k排队描述了无信标网络中的完全非时隙载波侦听多址接入冲突避免（CSMA/CA）算法。考虑到MAC缓冲区大小，不饱和流量和饱和流量，我们建立了三个分析模型，以得出八个重要的性能指标，例如，吞吐量、延迟和可靠性。此外，大量的仿真结果表明，在吞吐量和可靠性的分析模型的准确性。最后，我们使用分析数据来训练BP-ANN模型，以预测节点数和延迟等关键参数。所有的仿真数据用于测试的BP神经网络的结果表明，这些模型的准确性。因此，这些方法和结果可以用于部署应用环境中的星型网络。
2016-09-05 cs.NI
Sampling Trade-Offs in Duty-Cycled Systems for Air Quality Low-Cost Sensors
Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）
近年来，使用低成本传感器和高精度仪器监测空气污染显示出可喜的成果。这些传感器面临的主要挑战之一是其数据的质量，这就是为什么主要的努力集中在使用机器学习技术来校准传感器以提高数据质量。然而，有一个方面被忽视了，那就是这些传感器安装在节点上，如果它们是电池供电的，可能会有能耗限制。在本文中，我们展示了通常的传感器数据收集过程，我们研究了现有的权衡这种传感器的采样，传感器校准的质量，以及所涉及的功耗。为此，我们在高频测量对流层臭氧、二氧化氮和一氧化氮的原型节点上进行实验。结果表明，传感器采样策略直接影响空气污染估计的质量，并且每种类型的传感器可能需要不同的采样策略。此外，当传感器具有大约两分钟的响应时间时，可以实现0.1的占空比，并且当传感器响应时间可以忽略不计时，可以实现0.01和0.02之间的占空比，用每小时的参考值进行校准，并且保持与节点连接到不间断电源时类似的校准数据的质量。
2022-06-02 cs.LG cs.NI eess.SP
Towards Synthesizing Datasets for IEEE 802.1 Time-sensitive Networking
University of Hamburg（汉堡大学）；University of Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）
针对任务关键系统中基于AI/ML的TSN技术研究面临的训练数据匮乏问题，本文重申了TSN数据集的必要性，并分析了构建可合成真实数据集的TSN平台的需求与备选设计。
2023-08-20 cs.LG cs.NI
Improving the Performance of OFDMA-based Wi-Fi Network with Hybrid Medium Access Control Protocol Design
本文基于OFDMA技术与IEEE 802.11ax标准，提出HTFA、ERA和PRS三种MAC协议，显著提升了Wi-Fi网络的吞吐量、有效吞吐量与公平性，并降低了重传与冲突。
2023-04-01 cs.NI
Contention Based Proportional Fairness (CBPF) Transmission Scheme for Time Slotted Channel Hopping Networks
时隙信道跳变（TSCH）是IEEE802.15.4e标准中引入的媒体访问控制（MAC）协议，解决物联网（IoT）和低功率有损网络（LLN）的低功率要求。IEEE802.15.4e的6TiSCH操作子层（6top）定义了包括节点的休眠、发送和接收例程的调度。但是，标准中没有对进度计划的设计做出规定。在本文中，我们提出了一种基于竞争的比例公平（CBPF）传输方案TSCH网络，以最大限度地提高系统吞吐量解决公平分配资源的节点。我们提出了一个基于凸规划的方法来实现公平性和吞吐量的目标。我们模型TSCH MAC作为一个多信道时隙ALOHA和分析它的时间表给出的6顶层。性能指标，如吞吐量，延迟和能量消耗每成功的传输推导和验证通过模拟。所提出的CBPF传输方案已在物联网实验室公共测试平台中实现，以评估其性能并与现有的调度算法进行比较。
2021-12-14 cs.NI
