How Does Multiple-Packet Reception Capability Scale the Performance of Wireless Local Area Networks?
无线局域网（WLAN）由于其简单性和成本效益，在热点和室内环境中提供高速和低成本的无线服务方面具有独特的优势。传统的WLAN介质访问控制（MAC）协议假设一次只能有一个站点进行传输：多个站点的同时传输会导致所有相关数据包的销毁。通过利用PHY层多用户检测（MUD）技术的最新进展，接收器可以同时接收多个分组。本文认为，这种多包接收（MPR）的能力，可以大大提高未来的无线局域网的容量。此外，本文还提供了实现容量提高所需的MAC层和PHY层设计。首先，为了证明MPR作为一个强大的能力增强技术，我们证明了一个“超线性”的结果，它指出，每单位成本的系统吞吐量增加的MPR能力的增加。第二，我们表明，通常部署的二进制指数退避（BEB）算法在今天的WLAN MAC可能不是最佳的MPR系统中，最佳的退避因子与MPR的能力，可以同时接收到的数据包的数量增加。第三，基于上述见解，我们设计了一个联合的MAC-物理层协议的IEEE 802.11类WLAN，采用先进的物理层信号处理技术，以实现MPR。
2010-06-23 cs.NI
Wireless Local Area Networks with Multiple-Packet Reception Capability
无线局域网（WLAN）由于其简单性和成本效益，在热点和室内环境中提供高速和低成本的无线服务方面具有独特的优势。传统的无线局域网媒体访问控制（MAC）协议假设一次只能有一个站点进行传输：多个站点同时传输会导致所有相关数据包被销毁。通过利用PHY层多用户检测（MUD）技术的最新进展，接收器可以同时接收多个分组。本文认为，这种多包接收（MPR）的能力，可以大大提高未来的无线局域网的容量。此外，它提供了MAC层和PHY层的设计需要实现提高的容量。首先，为了证明MUD/MPR作为一个强大的能力增强技术，我们证明了一个“超线性”的结果，它指出，每单位成本的系统吞吐量增加的MPR能力的增加。第二，我们表明，通常部署的二进制指数退避（BEB）算法在今天的WLAN MAC可能不是最佳的MPR系统中，最佳的退避因子与MPR能力的增加：可以同时接收到的数据包的数量。第三，基于上述见解，我们设计了一种用于IEEE 802.11类WLAN的联合MAC-PHY层协议，该协议结合了先进的PHY层盲检测和MUD技术来实现MPR
2007-10-03 cs.NI cs.PF
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
Packet Reception Probabilities in Vehicular Communications Close to Intersections
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；SP Technical Research Institute of Sweden（瑞典国家技术研究院）；International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA)（国际应用系统分析研究所）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本文研究了交叉口场景中干扰对车辆通信性能的影响，提出了一种分析包接收概率和吞吐量的通用方法，适用于不同传播环境和协议。
2016-10-11 cs.NI cs.SY eess.SY
Quick and Reliable LoRa Physical-layer Data Aggregation through Multi-Packet Reception
本文提出了一种长距离（LoRa）物理层数据聚合系统（LoRaPDA），其聚合数据（例如，sum、average、min、max）直接在物理层中。具体地，在协调几个节点同时发送它们的数据之后，网关利用新的多分组接收（MPR）方法来从相位异步叠加信号计算聚合数据。与需要额外功率同步和相位同步的模拟方法不同，我们基于MRP的数字方法与商业LoRa节点兼容，并且更可靠。与针对冲突解码场景设计的传统MPR方法不同，我们的新MPR方法允许同时传输小的数据包到达时间偏移，并通过以下组件解决新的共址峰值问题：1）改进的信道和偏移估计算法，其能够在每个符号中进行精确的相位跟踪，2）一种新的符号解调算法，该算法找到节点数据的最大似然序列，以及3）一种软判决分组解码算法，该算法利用多个序列的似然性来提高解码性能。迹线驱动的仿真结果表明，该符号解调算法在物理层吞吐量方面比现有的MPR解码器高出5.3 $\times$，并且软解码器在实际应用中对不可避免的不利相位失调和估计误差具有更强的鲁棒性。此外，LoRaPDA在所有SNR的网络吞吐量方面都优于最先进的MPR方案至少2.1 $\times$，证明了快速可靠的数据聚合。
2022-12-13 cs.NI eess.SP
Delay Analysis for Wireless Local Area Networks with Multipacket Reception under Finite Load
到目前为止，大多数对无线局域网的分析都集中在它们在饱和条件下的操作。这项工作是试图了解无线局域网的基本性能在不饱和条件下。特别是，我们感兴趣的延迟性能时，冲突的数据包解决了指数退避机制。利用多休假排队模型，推导出了分组时延分布的显式表达式，并由此建立了有限平均时延和时延抖动的必要条件。结果发现，在某些情况下，平均延迟和延迟抖动可能会接近无穷大，即使流量负载是低于饱和吞吐量的方式。因此，当底层应用对延迟敏感时，饱和吞吐量不是WLAN容量的可靠度量。为了弥补这一差距，我们定义了安全有界平均延迟（SBMD）吞吐量和安全有界延迟抖动（SBDJ）吞吐量，反映了用户在需要有界平均延迟和延迟抖动时可以享受的实际网络容量。本文中的分析模型是一般性的，足以涵盖单包接收（SPR）和多包接收（MPR）无线局域网，以及载波侦听和非载波侦听网络。我们表明，SBMD和SBDJ吞吐量的规模与网络的MPR能力超线性。再加上我们以前的工作，证明了超线性吞吐量缩放饱和条件下，我们的结果在这里完成的演示MPR作为一个强大的容量增强技术的延迟敏感和延迟容忍的应用程序。
2008-02-25 cs.NI
Sustainable Throughput of Wireless LANs with Multi-Packet Reception Capability under Bounded Delay-Moment Requirements
随着宽带无线服务的迅速普及，了解通过无线局域网（WLAN）发送数据的速度是至关重要的。由于Bianchi的开创性工作之后的大量研究，饱和流量条件下的WLAN吞吐量已经得到了很好的理解。相比之下，以前的调查吞吐量性能在不饱和的业务条件下，主要是基于现象学的观察，这导致一个常见的误解，WLAN可以支持的业务负载高达饱和吞吐量，如果不是更高，在非饱和条件下。在本文中，我们表明，通过严格的分析，这种误解可能会导致不可接受的服务质量：平均分组延迟和延迟抖动可能接近无穷大，即使当流量负载是远远低于饱和吞吐量。因此，在非饱和条件下，饱和吞吐量不是WLAN容量的可靠度量。为了弥补这一差距，我们定义了安全有界的平均延迟（SBMD）吞吐量和安全有界的延迟抖动（SBDJ）吞吐量，反映了实际的网络容量用户可以享受时，他们需要有限的平均延迟和延迟抖动，分别。我们早期的工作证明，在一个WLAN与多包接收（MPR）能力，饱和吞吐量的尺度与网络的MPR能力超线性。本文将调查扩展到非饱和的情况下，并表明超线性缩放也适用于SBMD和SBDJ吞吐量。我们的研究结果在这里完成的演示MPR作为一个强大的容量增强技术的WLAN在饱和和非饱和条件下。
2010-06-22 cs.NI cs.PF
Neighbor Discovery for VANET with Gossip Mechanism and Multi-packet Reception
邻居发现（ND）是网络配置的关键初始步骤，也是车载自组网（VANET）的前提。然而，ND的收敛效率面临着VANET的多车辆快速组网的要求，拓扑结构的频繁变化。提出了一种基于流言的信息传播和感知信息辅助的车载自组网多点感知算法（GSIM-ND）。GSIM-ND算法在多分组接收（MPR）的情况下利用有效的基于流言的信息传播。此外，通过安装在路边单元（RSU）的多个传感器的多目标检测功能，RSU可以感知车辆的分布，并帮助车辆获得其邻居的分布。因此，GSIM-ND算法也利用了感测信息的传播。从理论上推导了在给定时间内发现邻居的期望数量，并将其作为评估GSIM-ND算法性能的关键指标。当一个给定数量的邻居需要被发现时，时隙的数量的预期界限推导。仿真结果验证了理论推导的正确性。实验结果表明，本文提出的GSIM-ND算法总是能很快地达到短期收敛。此外，GSIM-ND算法与完全随机算法（CRA）、基于扫描的算法（SBA）和基于流言的算法相比，具有更高的效率和稳定性。GSIM-ND算法在低密度和高密度网络下的收敛时间比现有算法降低40%~ 90%。因此，GSIM-ND可以提高ND算法的效率。
2021-09-27 cs.NI
Optimizing Packet Reception Rates for Low Duty-Cycle BLE Relay Nodes
为了实现物联网的全部潜力，设备之间的连接应该是无处不在和高效的。无线网状网络是为广泛的服务实现这种无处不在的连接的关键组件，并且由终端设备（即，节点），诸如各种类型的传感器，以及提供进一步的因特网连接（例如，g，通过WiFi）。当考虑大型室内区域时，例如医院或工业场景，网格必须覆盖大面积，这引入了关于范围和所需网关数量以及相应墙壁布线基础设施的问题。存在通过不同无线协议实现的网状网络的解决方案，例如最近的蓝牙低功耗（BLE）5.1。除了范围问题，选择哪些节点通过网格转发数据对性能和功耗有很大影响。我们通过我们自己设计的电池供电的BLE中继设备来解决区域覆盖问题，该设备通过将数据包从端节点转发到网关来充当范围扩展器。我们提出了中继的设计和实验确定的数据包转发效率的几种方案和配置。在最好的情况下，由11个节点传输的数据包中有35%可以通过单个中继转发到网关。继电器占空比为20%时，电池寿命可达1年。
2021-11-29 cs.NI cs.SY eess.SY
Finding by Counting: A Probabilistic Packet Count Model for Indoor Localization in BLE Environments
我们提出了一个概率数据包接收模型的蓝牙低功耗（BLE）数据包在室内空间，我们验证了该模型，使用它的室内定位。我们期望室内定位在未来的室内公共空间中发挥重要作用。我们将数据包的接收概率建模为距离、信标功率和广告频率的广义二次函数。然后，我们使用贝叶斯公式来确定数据包丢失模型的系数，使用我们的测试床的经验观察。我们开发了一个新的顺序蒙特卡罗算法，使用我们的数据包计数模型。该算法是通用的，足以适应不同的空间配置。我们有很好的室内定位实验：我们的方法有一个平均误差为1.2米，53%低于基线的距离无关的蒙特卡罗定位算法。
2017-08-27 cs.NI
Algorithm for AGC index management against crowded radio environment
NXP Semiconductor（恩智浦半导体）；Univ. Gustave Eiffel（古斯塔夫·埃菲尔大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；ESIEE Paris（巴黎高等电子与电子技术学院）
本文提出一种基于历史运行指标预测最佳AGC索引或可变增益范围的接收器算法，有效预判干扰，在接收灵敏度与随机干扰免疫力之间实现最佳权衡。
2024-03-19 cs.AI cs.LG cs.NI
Stability and Performance Issues of a Relay Assisted Multiple Access Scheme with MPR Capabilities
在这项工作中，我们研究的影响，中继节点的网络与有限数量的用户源和一个目的节点。我们假设用户有饱和的队列和中继节点没有自己的数据包，我们有随机访问的介质和时隙的时间。当到目的地节点的传输失败时，中继节点将其成功接收的源分组存储在其队列中。中继和目的节点具有多分组接收能力。我们得到的中继的队列，如平均队长，稳定性条件等特性的分析方程。我们还研究了每个用户的吞吐量和总吞吐量的网络。
2014-02-04 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-Round Contention in Wireless LANs with Multipacket Reception
多包接收（MPR）已被认为是一种强大的随机接入无线局域网（WLAN）的容量增强技术。与所有随机接入协议一样，无线信道在MPR WLAN中通常未得到充分利用。在本文中，我们提出了一种新的多轮竞争随机接入协议来解决这个问题。这项工作补充了现有的基于单轮竞争的随机接入方法。在所提出的方案中，站被给予多个竞争信道的机会，直到有足够数量的"获胜”站可以共享MPR信道用于数据分组传输。这里的关键问题是确定停止争用过程和开始数据传输的最佳时间。该解决方案对应于找到信道利用率和竞争开销之间的所需权衡。在本文中，我们进行了严格的分析，以最佳停止理论的最佳策略的特点。一个有趣的结果是，最佳停止策略是一个简单的基于阈值的规则，一旦获胜站的总数超过某个阈值，就停止竞争过程。与传统的单轮竞争协议相比，当信道的MPR能力为小到中等时，多轮竞争方案显著地提高了信道利用率。同时，该计划自动回落到单轮竞争时，MPR能力是非常大的，在这种情况下，由于随机接入的吞吐量惩罚已经很小，即使与单轮竞争。
2010-06-22 cs.NI
In Order Packet Delivery in Instantly Decodable Network Coded Systems over Wireless Broadcast
在本文中，我们研究了在无线广播网络的即时解码网络编码系统中的按顺序分组传输。我们感兴趣的应用程序，其中成功交付的数据包取决于正确接收这个数据包和所有它的前面的数据包。我们制定的问题，最小化未交付的数据包的数量，所有接收器在所有的传输，直到完成作为一个随机最短路径（SSP）的问题。虽然使用SSP找到最佳的数据包选择策略是计算复杂的，它使我们能够系统地利用问题的结构，并制定有效的数据包选择策略，可以减少所有接收器的未交付数据包的数量，直到完成的指导方针。根据这些准则，我们设计了一个简单的启发式数据包选择算法。仿真结果表明，我们提出的算法提供了更快的数据包传输到接收器相比，现有的算法在文献中。
2014-09-23 cs.NI
Maximum Throughput of a Cooperative Energy Harvesting Cognitive Radio User
在本文中，我们研究的最大吞吐量的饱和可充电次用户（SU）共享频谱与主用户（PU）。SU以一定的收获率从环境中收获能量包（令牌）。假设所有的发射机都有数据缓冲器来存储输入的数据包。除了其自身的业务缓冲器之外，SU还具有用于存储用于中继的被准许的主分组的缓冲器;以及用于存储从环境中收获的能量令牌的缓冲器。我们提出了一个新的合作认知中继协议，允许SU中继一小部分未交付的主要数据包。我们考虑干扰信道模型（或多包接收（MPR）信道模型），并发传输可以生存的干扰，具有一定的概率，其特征在于补充的信道中断。该协议充分利用了主队列的突发性和接收端的MPR能力。此外，它在次级吞吐量最大化的目标下有效地消耗次级能量令牌。我们的数值结果显示了合作的好处，接收器的MPR能力，和二次能量队列到达率的系统性能从网络层的角度来看。
2014-07-08 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Analysis of a Cooperative Wireless Network with Adaptive Relays
在这项工作中，我们研究了时隙时间中继辅助多包（MPR）接收能力的合作随机接入无线网络。MPR指的是无线节点成功接收来自在相同时隙同时发送的两个以上其他模式的分组的能力。我们考虑一个网络的$N$饱和源，传输数据包到一个共同的目的地节点的合作，两个无限容量的中继节点。中继通过转发未能到达目的地的数据包来帮助源。此外，中继也有自己的数据包要传输到目的地。我们进一步假设中继采用状态相关的重传控制机制。特别地，中继节点基于另一中继的状态相应地适配其传输概率。这样的协议是朝向自我感知的网络，并导致在延迟方面的实质性性能增益。我们研究了完整MPR模型的稳定区域和吞吐量性能。此外，对于非对称两源两中继情形，我们借助于边值问题理论导出了定常联合长度分布的母函数。对于对称的情况下，我们得到了明确的表达式，在一个中继节点的平均延迟没有解决边值问题。大量的数值例子，并提供系统性能的见解。
2019-07-15 cs.IT cs.NI math.IT
On the Role of Early-Termination for Age of Information in Tree-Based Random Access Protocols
本文首次对外生流量下门控接入的Capetanakis树型随机接入协议的平均信息年龄进行理论分析，并提出提前终止变体，揭示可靠性与时效性之间的权衡。
2025-06-05 cs.IT cs.NI math.IT
Power and Packet Rate Control for Vehicular Networks in Multi-Application Scenarios
车载网络要求车辆定期发送1跳广播数据包，以便检测其本地邻域中的其他车辆。许多车辆应用依赖于在公共控制信道上发送的这些分组的正确接收。实际上，车辆将被要求同时执行多个应用程序。因此，广播分组的传输应当被配置为在控制信道负载的同时满足所有应用的要求。当车辆同时运行多个应用程序时，这可能具有挑战性，并且每个应用程序具有随车辆环境而变化的不同要求（例如速度和密度）。在这种情况下，本文提出并评估了不同的技术，以动态地适应每辆车的1跳广播数据包的速率和功率在多个应用场景。所提出的技术旨在满足多个同时应用的要求，并减少信道负载。评估结果表明，所提出的技术显着降低了信道负载，并能更好地满足多个应用程序的要求相比，现有的方法，特别是在SAE J2735 DSRC消息集字典中规定的消息转发。
2019-10-04 cs.NI
Many-fields Packet Classification Using R-Tree and Field Concatenation Technique
本文针对 SDN 多字段分组分类问题，提出基于 R-Tree 的方法，将 IP 地址映射为二维点并拼接其余字段，借助规则 ID 和二进制标志完成最高优先级匹配，仿真显示其提升速度并显著减少内存访问。
2023-06-06 cs.NI
Formal Abstractions for Packet Scheduling
Cornell University（康奈尔大学）；Open University（开放大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
本文从编程语言视角形式化PIFO树的语法与语义，提出跨拓扑编译算法及软件模拟器，以优化和实现可编程分组调度。
2026-09-21 cs.NI
Throughput-Optimal Multi-hop Broadcast Algorithms
本文针对任意拓扑结构的多跳网络设计了吞吐量最优的动态广播算法。以前的大多数广播算法都是沿着以源节点为根的生成树路由数据包.对于大型动态网络，计算和维护一组生成树是没有效率的，因为网络拓扑可能频繁变化。在本文中，我们设计了一类动态算法，使包的包，包的路由决策，从而避免了需要维护任何全球的拓扑结构，如生成树。我们的算法可以方便地理解为一个不平凡的推广熟悉的背压算法，使单播数据包路由和路由的决定，根据报文长度信息，而不维护端到端的路径。然而，在广播问题中，很难定义排队结构，由于缺乏一个工作守恒原理，这是由数据包重复。我们设计并证明了一个基于虚拟队列的算法的最优性，其中虚拟队列是为顶点子集定义的。然后，我们提出了一种多类广播策略，它结合了上述调度算法与基于类的按顺序分组交付约束，从而显着降低了复杂性。最后，我们通过大量的数值模拟评估所提出的算法的性能。
2016-04-02 cs.DS cs.IT cs.NI
Fast Neighbor Discovery for Wireless Ad Hoc Network with Successive Interference Cancellation
针对无线自组织网络邻居发现因分组碰撞导致速度受限的问题，引入SIC与MPR技术优化经典CRA和SBA算法，经仿真验证可大幅缩短邻居发现时间。
2023-10-10 cs.NI
Bidirectional Pipelining for Scalable IP Lookup and Packet Classification
IP路由器中的IP查找和分组分类都可以通过某种形式的树遍历来实现。基于SRAM的流水线技术可以显著提高系统的吞吐量。然而，以前的流水线方案导致在流水线阶段上的不平衡的存储器分配。这已被确定为可扩展的流水线解决方案的主要挑战。提出了一种基于双端口SRAM的灵活的双向线性流水线结构。首先对搜索树进行划分，然后通过双向细粒度映射方案将搜索树映射到流水线级。我们引入了倒置因子的概念和几种倒置子树的算法来实现内存平衡。由于其线性结构，该架构保持数据包输入顺序，并支持无阻塞路由更新。我们的实验表明，该架构可以实现一个完美的平衡的内存分布在流水线阶段，基于树的IP查找和基于树的多维数据包分类。对于IP查找，它可以使用2MB的存储器存储具有154419个条目的完整骨干路由表，并维持每秒18.7亿个数据包（GPPS）的高吞吐量，即对于最小大小（40字节）的数据包为0.6 Tbps。通过采用缓存技术利用网络流量的局部性，吞吐量可以进一步提高到2.4 Tbps。
2011-07-27 cs.DS cs.NI
Diversity Backpressure Scheduling and Routing with Mutual Information Accumulation in Wireless Ad-hoc Networks
我们建议和分析的算法，利用互信息积累的物理层传输方案的多跳无线ad-hoc网络的路由，并能够路由多个数据包流（商品）时，只有平均信道状态信息是存在的，只有本地。所提出的算法是修改的多样性背压（DIVBAR）算法，根据该算法，其商品具有最大的“背压度量”的数据包被选择发送，并通过最大的差分积压（队列长度）的链路转发。与传统的DIVBAR相比，每个接收节点在单独的“部分分组队列”中存储和累积部分接收的分组，从而增加在稍后可能的重传期间成功接收的概率。我们提出了两种变体的算法：DIVBAR-RMIA，其中所有的接收节点清除接收到的部分信息的数据包，一旦一个或多个接收节点首先解码的数据包;和DIVBAR-MIA，其中所有的接收节点保留部分信息的数据包，直到该数据包已到达其目的地。我们的特点与RMIA的网络容量区域，并证明（在某些温和的条件下），它是严格大于网络容量区域的重复（REP）传输方案，是由传统的DIVBAR。我们还证明了DIVBAR-RMIA是RMIA策略中的吞吐量最优策略，即，它利用RMIA实现了网络容量区域，这反过来证明了DIVBAR-RMIA在可实现的吞吐量上优于传统DIVBAR。此外，我们证明，DIVBAR-MIA执行至少以及DIVBAR-RMIA方面的吞吐量。模拟也证实了这些结果。
2013-05-24 cs.NI
Neural Packet Classification
UC Berkeley（加州大学伯克利分校）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
数据包分类是计算机网络中的一个基本问题。这个问题暴露了计算和状态复杂性之间的艰难权衡，这使得它特别具有挑战性。为了驾驭这种权衡，现有的解决方案依赖于复杂的手动调整的算法，这是脆弱的，难以优化。在本文中，我们提出了一种深度强化学习（RL）方法来解决数据包分类问题。有几个特征使这个问题非常适合深度RL。首先，许多现有的解决方案是通过分裂树中的节点来迭代地构建决策树。其次，这些行动的影响（例如，分裂节点）只能在我们完成构建树后进行评估。这两个特征自然被RL采取具有稀疏和延迟奖励的行动的能力所捕获。第三，生成数据轨迹和评估决策树在计算上是高效的，这缓解了Deep RL算法众所周知的高样本复杂性问题。我们的解决方案NeuroCuts使用简洁的表示来编码状态和动作空间，并有效地探索候选决策树以优化全局目标。它生成紧凑的决策树，并针对特定的规则集和给定的性能指标（如分类时间、内存占用或两者的组合）进行了优化。ClassBench上的评估表明，NeuroCuts在分类时间上比现有的手工算法平均节省18%，并将时间和内存占用减少了3倍。
2019-02-27 cs.AI cs.LG 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
Throughput-Optimal Broadcast in Wireless Networks with Dynamic Topology
我们考虑时变无线网络中的吞吐量最优广播问题，其底层拓扑结构被限制为有向无环图（DAG）。先前的广播算法沿着生成树路由分组。在具有时变连通性的大型网络中，这些树很难计算和维护。在本文中，我们提出了一个新的在线吞吐量最优广播算法，使分组的分组调度和路由决策，避免了需要维护任何全局拓扑结构，如生成树。我们的算法依赖于系统状态信息进行传输决策，因此，可以被认为是一个众所周知的背压算法，使点到点单播传输决策的基础上，不需要的知识，端到端的路径的长度信息的概括。在技术上，反压算法是通过随机稳定网络队列来实现的。然而，由于与广播相关的数据包重复，违反了工作守恒原则，排队过程很难在广播问题中定义。为了解决这个基本问题，我们确定了某些状态变量，其行为类似于广播设置中的虚拟队列。通过随机稳定这些虚拟队列，我们设计了一个吞吐量最优的广播策略。我们还得到了新的时变无线DAG的广播容量的特征，并推导出一个有效的算法来计算的容量准确地在一定的干扰模型的假设下，和多时间的近似算法计算的容量在较少的限制性假设。
2016-04-03 cs.DS cs.IT cs.NI
An Approximate Inner Bound to the QoS Aware Throughput Region of a Tree Network under IEEE 802.15.4 CSMA/CA and Application to Wireless Sensor Network Design
我们考虑一个树形网络，该网络跨越一组生成测量数据包的源节点、一组仅转发来自源的数据包的附加中继节点以及一个数据汇。我们假设从信源到信宿的路径具有有界的跳数。我们假设节点使用IEEE 802.15.4 CSMA/CA进行介质访问控制，并且没有隐藏终端。在这种设置中，从一组简单的固定点方程，我们推导出充分条件的树网络，以近似满足某些给定的QoS目标，如端到端的交付概率和延迟下的测量数据包在源（到达率向量）的生成率。我们的充分条件的结构提供洞察网络性能的到达率向量的依赖关系，和网络的拓扑性质。此外，对于特殊的情况下，相等的到达率，默认的退避参数，并为目标QoS的值的范围内，我们表明，在所有的路径长度有界的树（跨越一组给定的源和BS），满足充分条件，最短路径树达到最大吞吐量。
2015-03-01 cs.NI
Maximum Lifetime Convergecast Tree in Wireless Sensor Networks
研究了无线传感器网络中周期性汇聚广播应用的最大生存期数据汇集树构建问题。我们通过实验观察到，如果两个节点发送相同数量的数据包，即使发送的数据包的有效载荷长度不同，节点的能量消耗量也大致相同。这是因为分组传输期间的主要能量消耗来自无线电启动和介质访问控制开销。我们制定的生命周期最大化问题捕获的能量消耗，由于消息传输/接收的数据包发送/接收的数量方面，与以前的作品，考虑发送/接收的数据单元（由节点生成的传感器数据量）的数量。无线电的可变发射功率水平和占传感器的能量消耗是其他因素，使我们的问题制定不同于那些在以前的工作。我们证明了该问题是NP完全的，并提出了一种算法来解决该问题，在一个由20个传感器节点组成的实际测试床上，以Jain的公平性指标为度量，对该算法的性能进行了实验评估，并与广泛使用的最短路径树（SPT）和随机数据汇集树（RDCT）算法进行了比较。实验结果表明，与SPT和RDCT算法相比，该算法下不同节点的能耗更加均衡。此外，该算法在大型网络中的性能进行了研究，通过仿真，并与最先进的RaSMaLai算法，SPT，最小生成树，RDCT的数据汇集计划。我们的模拟表明，该算法提供了一个显着更高的网络寿命相比，所有其他考虑的数据汇集方法。
2020-06-09 cs.NI
Fast and reconfigurable packet classification engine in FPGA-based firewall
在互联网上的数据通信中，安全性成为影响最大的方面之一。支持它的一种方法是在网络设备中对以太网数据包进行分类和过滤。数据包分类是路由器、防火墙和入侵检测系统等网络设备的基本任务。本文提出了一种快速可重构的分组分类引擎（PCE）的体系结构。该引擎用于基于FPGA的防火墙。我们的PCE检查多维字段的包头顺序基于树的算法。该算法简化了整个系统的规模，并导致一个更安全的系统。PCE与系统中的单周期处理器架构的适配一起工作。以太网数据包由PCE根据数据包报头的源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口和协议字段进行检查。这些是在检查内容之前知道它是危险的还是正常的数据包的基本字段。该体系结构采用树型算法，将防火墙规则重构为24位的子规则，并在检测过程中作为处理器指令读取。检查过程是每个时钟周期将一个子规则与报头的输入字段进行比较。所提出的PCE在Cyclone II EP2C70F896C6中显示了91 MHz的时钟频率，从输入到输出生成的平均吞吐量为13个时钟。使用基于树的算法简化了多维数据包检测，并给我们提供了可重构以及可扩展的系统。该结构具有快速、可靠、适应性强的特点，能够很好地发挥算法的优势。虽然PCE具有高频率和少量时钟，但防火墙的过滤速度还取决于其他组件，例如包FIFO缓冲器。需要快速可靠的FIFO缓冲器来支持PCE。该PCE还没有完成规则更新机制。在NIOS II平台上，利用FP…
2016-11-18 cs.AR cs.NI
Throughput-Optimal Broadcast on Directed Acyclic Graphs
我们研究的问题，广播数据包在无线网络中。在每个时隙，网络控制器激活非干扰链路并以公共速率将数据包转发到所有节点;最大速率称为无线网络的广播容量。现有的策略通过在一组生成树上平衡流量来实现广播容量，这在大型且时变的无线网络中很难维护。我们提出了一个新的动态算法，实现广播容量时，底层网络拓扑结构是一个有向无环图（DAG）。该算法利用了局部报文长度信息，不使用生成树等全局拓扑结构，采用了分组按序分发的思想。虽然按顺序的数据包传输约束导致循环图中的吞吐量下降，但我们证明了它在DAG中是吞吐量最优的，可以用来简化最优算法的设计和分析。我们的仿真结果表明，该算法具有优越的延迟性能相比，基于树的方法。
2014-11-22 cs.NI
Performance Comparison of Proposed Lifetime Maximizing Trees for Data Aggregation in Wireless Sensor Networks
在本文中，数据包级模拟器被用来探讨在各种交通条件下的建议DLMT和CLMT算法的性能。所提出的算法的性能进行了比较，已经存在的E-Span树结构。这些算法倾向于延长节点的生命周期，以增加树根收集的信息量。分散式寿命最大化树（DLMT）的特征在于选择具有较高能量的节点作为数据聚集父节点，而集中式寿命最大化树（CLMT）的特征在于识别瓶颈节点以集中方式在给定的节点集合中收集数据。通过选择前向扩散作为我们的底层路由平台进行模拟J-Sim。我们的模拟结果表明，事件源的功能寿命可以提高最大的147%，当数据通过DLMT聚合和139%，当数据通过CLMT聚合。我们提出的DLMT算法已经显示出最大的13%的额外寿命节省而不增加延迟。当在这些建议的树结构中考虑树深度时，分组投递率也显示出显著的增加。此外，与E-Span相比，使用DLMT和CLMT也减少了延迟。
2013-01-17 cs.NI
A Distributed Routing Algorithm for Internet-wide Geocast
Geocast是将数据包发送到指定地理区域中的节点而不是具有特定地址的节点的概念。为了将geocast消息路由到目的地，我们需要一个地理路由算法，该算法可以有效地将数据包路由到目的地区域内的设备。我们的目标是设计一个算法，可以提供最短路径树转发，而纯粹依赖于分布式数据没有中央知识。在本文中，我们提出了两个算法的地理路由。一种是基于距离矢量数据，另一种是基于路径数据的更复杂的算法。在我们的评估中，我们表明，我们纯粹的距离矢量为基础的算法可以接近最短路径树的性能时，少量的路由器存在于目的地区域。我们还表明，我们的路径为基础的算法可以接近最短路径树的性能，在几乎所有的地理广播的情况。
2018-05-04 cs.NI
Extensions to BIER Tree Engineering (BIER-TE) for Large Multicast Domains and 1:1 Protection: Concept, Implementation and Performance
本研究针对BIER-TE难以扩展到大型网络且缺乏适配保护机制的问题，结合隧道、出口保护与BIER-TE-FRR实现扩展方案，在Tofino ASIC上基于现有BIER实现完成原型并评估其转发性能。
2024-09-13 cs.NI
