Asymptotic stability region of slotted-Aloha
我们分析了标准，缓冲，开槽Aloha系统的稳定性。具体来说，我们考虑一组$N$用户，每个用户都配备了一个无限的缓冲区。数据包根据强度$λ_i$的平稳遍历马尔可夫过程到达用户$i$的缓冲区。在每个时隙的开始，如果用户$i$在其缓冲器中具有分组，则它尝试在共享资源/信道上以固定概率$p_i$发送分组。只有当没有其他用户尝试使用该信道时，传输才成功。自1979年Tsybakov和Mikhailov首次分析以来，此类系统的稳定性一直是开放的。在本文中，我们提出了一个近似的稳定性条件，这是可证明的准确的用户数$N$增长大。我们提供了理论证据和数值实验来解释为什么所提出的近似稳定性条件是非常准确的，即使是有限数量的用户（甚至两个或三个）的系统。最后，我们将结果扩展到更有效的CSMA系统的情况下。
2008-09-29 cs.IT math.IT
On Physically Secure and Stable Slotted ALOHA System
在本文中，我们认为标准的离散时间时隙ALOHA有限数量的终端与无限大的缓冲区。在我们的研究中，我们共同考虑这个系统的稳定性与物理层的安全性。我们进行我们的研究，在主导系统中，每个终端总是有一个数据包在其缓冲区不同于在原始系统中的主导系统和原始系统。当N = 2时，我们得到了主导系统和原系统的二次稳定域。此外，我们得到的传输概率，优化系统的吞吐量。最后，本文提出了一种新的方法来获得联合稳定和保密区域。
2009-10-28 cs.IT math.IT
Transmission Control of Two-User Slotted ALOHA Over Gilbert-Elliott Channel: Stability and Delay Analysis
本文研究了Gilbert-Elliott信道上两用户时隙ALOHA系统的稳定域和平均时延的计算问题，其中用户具有信道状态信息，并根据信道状态自适应调整其传输概率。每个通道有两种状态，即“好”和“坏”状态。在"坏"状态下，假设信道处于深度衰落，并且传输失败的概率为1，而在"好"状态下，存在一些正的成功概率。我们计算的稳定区域，没有多包接收能力，以及平均延迟没有MPR。我们的结果表明，受控S-ALOHA的稳定区域总是一个超集的稳定区域的非受控S-ALOHA。此外，如果信道往往是在“坏”状态的时间比例长，那么稳定区域是一个凸多面体严格包含TDMA稳定区域和最佳传输策略是发送概率1每当节点有数据包，它示出了这种策略是延迟最优的。另一方面，如果信道更经常地趋于处于“良好”状态，则稳定区域由凸曲线限定，并且是TDMA稳定区域的严格子集。我们还表明，通过允许MPR功能来增强物理层可以显着提高性能，同时简化MAC层设计，在某些条件下不需要调度。此外，它表明，传输控制不仅允许处理更高的稳定到达率，但也导致较低的延迟相同的到达率相比，普通的S-ALOHA。
2011-06-11 cs.IT math.IT
Stability of Finite Population ALOHA with Variable Packets
ALOHA是最基本的媒体访问控制（MAC）协议之一，并且代表了其他更复杂的分布式和异步MAC协议的基础，例如，CSMA。在本文中，不同于在传统的工作，侧重于平均值分析，我们研究了ALOHA信道上的分组传输延迟的分布特性。我们发现了一个新的现象，表明一个基本的有限人口ALOHA模型与可变大小（指数）的数据包的特点是幂律传输延迟，甚至可能导致零吞吐量。这些结果是在对比的经典工作，表现出指数延迟和积极的吞吐量有限人口ALOHA与固定的数据包。此外，我们描述了一个新的稳定性条件，这是完全来自尾部行为的数据包和回退分布，可能无法确定的平均值。幂律效应和可能的不稳定性可以通过减少数据包的可变性来减弱或消除。然而，我们发现，即使是时隙（同步）ALOHA与恒定大小的数据包可以表现出幂律延迟时，活跃用户的数量是随机的。从工程的角度来看，我们的研究结果意味着，数据包的大小和活跃用户的数量的变化需要考虑到设计强大的MAC协议时，特别是对于ad-hoc/传感器网络的其他因素，如链路故障和移动性，可能会进一步复杂的问题。
2009-02-26 cs.IT cs.PF math.IT
Stability Analysis of Frame Slotted Aloha Protocol
帧时隙Aloha（Frame Slotted Aloha）协议作为标签识别的事实标准在射频识别（RFID）系统中得到了广泛的应用。然而，非常有限的工作已经做了FSA的稳定性，尽管它的根本重要性，无论是在理论上的FSA性能和其有效的操作在实际系统中。为了弥合这一差距，我们致力于本文调查FSA的稳定性，专注于两个物理层模型的实际重要性，单包接收和多包接收能力的模型。从技术上讲，我们将FSA系统积压建模为马尔可夫链，其状态在每个帧开始时为积压大小。目的是分析马尔可夫链的遍历性，并证明其在不同区域，特别是不稳定区域的性质。通过漂移分析，我们得到的封闭形式的FSA的稳定性条件，并表明，稳定区域是最大化时，帧长度等于积压的大小在单包接收模型和积压的大小与帧长度的比率等于在数量级的最大多包接收容量在多包接收模型。此外，为了证明系统在不稳定区域的行为，我们从数学上证明了积压马尔可夫链的瞬时性。
2014-09-17 cs.IT math.IT
Enhanced Contention Resolution Aloha - ECRA
随机接入（RA）媒体接入（MAC）协议是简单而有效的，当业务的性质是不可预测的和随机的。在下面的论文中，一个新的RA协议称为增强竞争解决ALOHA（ECRA）。基于先前的竞争解决ALOHA（CRA）协议的这种演进利用了未时隙化的类Aloha信道中的干扰的性质，以试图解决可能在那里发生的大部分冲突。在本文中，ECRA背后的想法，连同数值模拟和数学分析，其性能增益。结果表明，相关的性能增加吞吐量和分组出错率（PER）可以达到ECRA相对于CRA。竞争解决分集时隙ALOHA（CRDSA）的比较。
2012-11-21 cs.IT cs.NI math.IT
The Dynamic Behavior of Frameless ALOHA: Drift Analysis, Throughput, and Age of Information
该研究针对无帧ALOHA的动态行为，考虑终端竞争数随前序竞争周期时长变化的特性，通过漂移分析其稳定性，精确刻画信息年龄性能，发现吞吐量最优参数配置会劣化信息年龄表现。
2023-08-28 cs.IT cs.NI math.IT
On the Aloha throughput-fairness tradeoff
一个众所周知的内界的时隙Aloha协议的稳定区域的冲突信道上的n个用户假设最坏情况下的服务率（所有用户队列非空）。使用这个内界作为一个可行的一组可实现的速率，吞吐量-公平性权衡在此集合的特征，其中吞吐量被定义为个人用户速率的总和，并考虑两个定义的公平性：Jain-Chiu-Hawe函数和用户的α-公平（等弹性）效用函数。该特征是使用等式约束和吞吐量上的不等式约束获得的，并且建立了作为目标吞吐量的函数的最优控制、最优速率和公平性的属性。在所有定理中使用的一个关键事实是观察到使公平函数极值化的所有竞争概率向量最多取两个非零值。
2016-05-05 cs.IT cs.NI cs.PF
Enhancing Contention Resolution ALOHA using Combining Techniques
最近，随机接入协议已经获得了新的兴趣，不仅来自卫星通信社区，而且来自物联网和机器对机器等领域的研究人员。异步（时隙和帧方式）ALOHA类随机接入协议对于这样的应用是非常有吸引力的，使得能够实现低复杂度发射机并且避免时间同步要求。ALOHA的演进通过分组的主动复制采用时间分集，但是在接收器处没有充分利用时间分集。合并技术，如选择合并和最大比合并，是有益的，并采用在增强竞争解决ALOHA（ECRA）方案，这里提出。异步随机接入，包括ECRA，非常适合于低信道负载区域的分组丢失率的紧密近似。最后，ECRA的频谱效率，吞吐量和丢包率方面进行评估，与最近的协议相比，它是能够大大优于时隙同步和异步计划。
2017-10-06 cs.IT math.IT
Efficient and Scalable Distributed Autonomous Spatial Aloha Networks via Local Leader Election
本文使用空间Aloha模型来描述一个分布式自治无线网络，其中一组发送-接收对（用户）共享一个共同的碰撞信道通过时隙Aloha类随机接入。本研究的目的是开发一种智能算法嵌入到收发器，使所有用户知道如何自我调整他们的媒体访问概率（MAP），以实现整体帕累托最优的网络吞吐量下空间复用，同时保持网络稳定性。虽然最优解要求每个用户都有关于网络的完整信息，但我们提出的算法只要求用户有本地信息。该算法的基本思想是，用户首先自组织成若干个互不重叠的邻域，每个邻域中节点度最大的用户被选为局部领导者（LL）。然后，每个LL根据指示其相邻区域中的无线电强度水平的参数R来调整其MAP，而邻域中的剩余用户简单地遵循相同的MAP值。我们表明，通过确保R小于或等于2在LL，整个网络的稳定性可以得到保证，即使每个用户只有部分网络信息。对于实际实现，我们建议每个LL使用R=2作为其内置的比例和积分控制器的恒定参考信号。讨论了控制参数的设置，并通过仿真验证了所提出的方法能够实现接近帕累托前沿的吞吐量。
2016-02-05 cs.IT math.IT
Frameless ALOHA Protocol for Wireless Networks
我们提出了一种新的分布式随机接入方案的无线网络的时隙ALOHA的基础上，激励连续干扰消除和迭代置信传播解码擦除信道之间的类比。所提出的方案假设，每个用户独立地访问无线链路在每个时隙与预定义的概率，导致在时隙上的用户传输的分布。该操作在概率分布方面以及ALOHA帧变得流动并适应于当前竞争过程的事实方面与无比率码具有相似性。我们的目标是优化的时隙接入概率，以实现无速率的分布，既侧重于最大化的分辨率概率的用户传输和吞吐量的计划。
2012-10-10 cs.IT math.IT
Optimal ALOHA-like Random Access with Heterogeneous QoS Guarantees for Multi-Packet Reception Aided Visible Light Communications
在可见光通信（VLC）系统中，由于光的方向性，难以实现载波感测，因此缺乏设计用于减轻冲突的随机接入协议。为了解决冲突的问题，我们采用连续干扰消除（SIC）算法，使协调器同时与多个设备，这是被称为多包接收（MPR）能力进行通信。然而，MPR能力可以充分利用，只有当随机接入算法被适当地设计。针对SIC辅助随机接入VLC系统的特点，提出了一种新的基于有效容量的ALOHA分布式随机接入算法。首先，我们将VLC网络建模为冲突图，并推导出每个设备的EC。然后，我们制定了VLC QoS保证的随机接入问题作为一个饱和吞吐量最大化的问题受到多个统计QoS约束。最后，由此产生的非凹优化问题（OP）的求解依赖于入侵杂草优化和差分进化（IWO-DE）的模因搜索算法。我们证明，我们推导的EC表达式匹配的Monte Carlo模拟结果准确，我们提出的算法的性能是有竞争力的。
2016-09-08 cs.IT math.IT
CRDSA, CRDSA++ and IRSA: Stability and Performance Evaluation
在最近的过去，新的增强的基础上建立的Aloha技术（CRDSA，CRDSA ++，IRSA）已经证明了能力，达到更高的吞吐量比传统的SA，在突发业务条件下，而无需任何终端之间的协调。在本文中，这些新技术的重传和相关的稳定性进行了讨论。为了分析有限用户和无限用户情况下系统的稳定性和性能，文中还建立了一个模型。该模型可以用作设计此类通信系统的框架。
2015-01-23 cs.IT cs.NI math.IT
Convolutional Coded Poisson Receivers
本文提出了卷积编码泊松接收机（CCPRs）框架，通过结合空间耦合方法并利用密度演化方程和连续干扰消除技术跟踪解码过程，推导了其稳定域的外部边界，证明了在特定窗口大小条件下系统的稳定性，并数值验证了该方法能有效扩大稳定域。
2024-04-24 cs.IT cs.NI math.IT
Improved ALOHA-based URA with Index Modulation: Efficient Decoding and Analysis
本文提出一种应用于MIMO信道的改进ALOHA无源随机接入方案，通过索引调制设计信道接入模式并采用基于硬判决的高效解码器，显著提升了系统性能。
2025-05-03 cs.IT math.IT
A Random Access G-Network: Stability, Stable Throughput, and Queueing Analysis
本文研究了在两用户时隙ALOHA随机接入系统中，信号对系统稳定性、吞吐量范围和时延的影响。这项工作引起了随机访问G网络的发展，它可以模拟病毒攻击或其他故障，并在高度交互的网络中引入负载均衡。用户配备了无限容量的缓冲区接受外部突发到来。我们既考虑负面信号，也考虑触发信号。负信号从用户队列中删除数据包，而触发信号则导致数据包在用户队列中的瞬时传输。通过求解Riemann边值问题，我们得到了系统的精确稳定区域，并证明了稳定吞吐量区域是稳定区域的一个子集.一个计算有效的方法来获得明确的界限的延迟。的理论研究结果进行数值评估，并得出有关系统性能的见解。
2019-02-07 cs.IT math.IT math.PR
Joint Estimation and Contention-Resolution Protocol for Wireless Random Access
我们提出了一个基于竞争的随机接入协议，设计用于无线网络中的用户数量是不是先验已知的。该协议在轮划分成相等的持续时间的时隙，在同一时间执行的用户数量和分辨率的传输估计。用户以预定义的概率在时隙的基础上独立地接入无线链路，导致用户传输在时隙上的分布，基于该分布执行估计和竞争解决。具体地，使用连续干扰消除来执行争用解决，该连续干扰消除与优化接入概率的使用相结合，使得吞吐量能够显著高于传统的时隙ALOHA类协议。所提出的协议的关键特征是，轮持续时间不是先验设置，当估计/竞争分辨率性能达到令人满意的水平时，它们被终止。
2012-10-02 cs.IT math.IT
Stability of Scheduled Multi-access Communication over Quasi-static Flat Fading Channels with Random Coding and Joint Maximum Likelihood Decoding
本文研究了具有随机编码和联合最大似然译码的预定多址消息通信的稳定性。我们在这里考虑的框架模型的随机消息到达和随后的可靠的通信，通过适当地结合技术，从排队论和信息论。可以被调度用于同时传输的消息的数量被限制到给定的最大值，并且从发射机到接收机的信道是准静态的、平坦的并且具有独立的衰落。假设对消息传输的请求根据i.i.d.到达过程。然后，（i）我们推导出一类固定调度策略可实现的消息到达率向量区域的外界，（ii）我们证明对于满足外界的任何消息到达率向量，存在一个固定的状态无关策略，该策略导致相应消息到达过程的稳定系统，以及（iii）在大消息长度的限制下，我们表明，消息NAT到达率向量的稳定区域具有信息论容量区域解释。
2006-01-22 cs.IT math.IT
