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
Reconfiguration Algorithms for High Precision Communications in Time Sensitive Networks: Time-Aware Shaper Configuration with IEEE 802.1Qcc (Extended Version)
随着新的联网范例出现用于不同的联网应用，例如，信息物理系统和不同的服务在融合的数据链路技术下处理，例如，以太网，某些具有关键任务流量的应用程序无法在使用传统以太网分组交换网络协议的同一物理网络基础设施上共存。IEEE 802.1Q时间敏感网络（TSN）任务组正在开发协议标准，以在基于以太网的分组交换网络上提供确定性属性。特别是，IEEE 802.1Qcc（集中式管理和控制）和IEEE 802.1Qbv（时间感知整形器）可用于管理和控制具有周期性属性的调度流量流以及相同网络基础设施上的尽力而为流量。在本文中，我们调查的影响，使用IEEE 802.1Qcc管理协议，以准确和精确地配置TAS启用交换机（与传输窗口由门控制列表（GCL）与门控制条目（GCE）），确保超低延迟，零数据包丢失，和最小的抖动为预定的TSN流量。我们研究了集中式网络/分布式用户模型（混合模型）和完全分布式（分散式）802.1Qcc模型在一个典型的工业控制网络的目标是最大限度地提高预定的流量流。
2019-06-27 cs.NI
Energy Efficient and Reliable Wireless Sensor Networks - An Extension to IEEE 802.15.4e
在工业环境中，以高达100 Hz的采样率从高达约十分之一的电池供电的传感器节点收集传感器数据需要能量感知协议，该协议避免冲突和长时间的监听阶段。IEEE 802.15.4标准专注于能量感知的无线传感器网络（WSNs），并且任务组4 e已经发布了一项修正案，以满足每个传感器节点每秒高达100个传感器值的传输（低延迟确定性网络（LLDN）模式），以满足工厂自动化的需求。为了提高LLDN模式下星型拓扑结构中数据汇集的可靠性，提出了一种在LLDN调度范围内执行的中继策略。此外，我们提出了一个扩展的星型拓扑结构收集数据从两跳传感器节点。建议的重传模式使传感器节点的功率节省超过33%，同时减少高达50%的数据包丢失。为了达到这一性能，一个最佳的空间分布是必要的，这是详细讨论。
2014-06-06 cs.NI
TSNZeek: An Open-source Intrusion Detection System for IEEE 802.1 Time-sensitive Networking
IEEE 802.1时间敏感网络（TSN）标准被设想用来取代关键域中的传统网络协议，以确保通过现成的以太网设备进行可靠和确定性的通信。然而，它们缺乏安全对策，甚至可以施加可能导致危险后果的新攻击媒介。本文介绍了第一个开源的安全监测和入侵检测机制，TSNZeek，IEEE 802.1 TSN协议。我们扩展了现有的监控工具，Zeek，一个新的数据包解析语法处理TSN数据流量和基于规则的攻击检测引擎TSN特定的威胁。我们还讨论了各种安全相关的配置和设计方面的IEEE 802.1 TSN监控。我们的实验表明，TSNZeek的原因只有约5%的CPU开销上的Zeek，并成功地检测到各种威胁在一个真正的TSN测试床。
2023-03-20 cs.CR cs.NI
Large Scale Deterministic Networking: A Simulation Evaluation
以太网交换网络的使用通常涉及尽力服务。IEEE 802.1/3 TSN组最近的努力已经寻求将以太网数据链路协议标准化，使得除了针对操作技术应用的尽力而为服务之外，以太网数据链路协议还在确定性服务上操作，工业控制系统。本文研究了一个典型的工业控制回路中的循环调度和转发（CQF）和Paternoster调度协议，模拟大规模网络，具有不同的传播延迟。我们的主要研究结果CQF和Paternoster是，CQF有一个优势，对实时流硬截止日期，而Paternoster是流更宽松的截止日期，但可以操作没有时间同步。
2019-10-02 cs.NI
Ultra-Low Latency (ULL) Networks: The IEEE TSN and IETF DetNet Standards and Related 5G ULL Research
许多网络应用，例如，工业控制，要求超低延迟（Ultra-Low Latency，简称UWB）。然而，传统的分组网络只能将端到端时延减少到几十毫秒的量级。IEEE 802.1时间敏感网络（TSN）标准和相关的研究已经寻求为GPRS网络提供链路层支持，而新兴的IETF确定性网络（DetNet）标准寻求提供补充的网络层GPRS支持。本文对IEEE TSN和IETF DetNet标准及其相关研究进行了全面的综述。这些标准和研究的调查是根据流概念、流同步、流管理、流控制和流完整性的主要类别组织的。物联网机制在新兴的第五代（5G）网络接入链中起着至关重要的作用，从无线设备经由接入、回程和核心网络。我们调查了专门针对5G网络中的VoIP支持的研究，主要类别包括前传，回程和网络管理。在整个过程中，我们确定了现有标准和研究的陷阱和局限性。因此，这一调查可以作为制定标准增强措施和未来可持续发展研究的基础，以解决已确定的缺陷和限制。
2018-09-24 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
Reliable Wireless Multi-Hop Networks with Decentralized Slot Management: An Analysis of IEEE 802.15.4 DSME
无线通信是实现工业物联网的关键要素，可实现灵活且经济高效的工业过程监控。使用IEEE 802.15.4的无线网状网络具有以低能耗和低部署和维护成本执行监视和控制任务的高潜力。然而，基于载波侦听的常规介质访问技术不能为工业应用提供所需的可靠性。因此，该标准被扩展为多个信道上的时隙介质访问技术。在本文中，我们提出了openDSME，确定性和同步多通道扩展（DSME）的全面实施，并提出了一种方法，流量感知和分散的时隙调度，使可扩展的无线工业网络。DSME的性能和我们的实现在OMNeT++模拟器和FIT/IoT-LAB中物理部署的无线网络上进行了演示。结果表明，在给定的情况下，两倍多的流量可以可靠地提供使用DSME，而不是CSMA/CA，并可以显着降低能耗。本文通过提出参数选择的重要权衡和揭示当前规范的开放问题来完成，这些问题需要在研究和标准化方面进一步努力。
2018-06-27 cs.NI
New CAP Reduction Mechanisms for IEEE 802.15.4 DSME to Support Fluctuating Traffic in IoT Systems
2015年，IEEE 802.15.4标准通过确定性和同步多通道扩展（DSME）进行了扩展，以提高工业应用的可靠性，可扩展性和能效。该扩展提供了基于TDMA/FDMA的信道接入，其中时间被划分为两个交替的阶段，竞争接入期（CAP）和无竞争期（CFP）。在CAP期间，可以分配传输时隙，以在CFP期间提供对共享介质的独占访问。CFP的时隙在帧中的分数$τ$是一个关键值，因为它直接影响灵活性和吞吐量。高吞吐量要求CFP比CAP长得多，即，分数$τ$的高值，因为应用数据仅在CFP期间发送。如果发送CAP消息的预期等待时间短并且CAP的长度足够长以适应GTS的必要（解）分配，即，分数$τ$的低值。一旦根据应用的需要配置了DSME，分数$τ$就只能取两个值中的一个，并且不能在运行时改变。在本文中，我们提出了两个扩展的DSME，允许采用$τ$，以目前的交通模式。我们从理论上和通过模拟表明，建议的扩展提供了高度的响应流量波动，同时保持高吞吐量。
2020-09-28 cs.NI
Contention Window Optimization in IEEE 802.11ax Networks with Deep Reinforcement Learning
AGH University of Science and Technology（AGH科技大学）
竞争窗口（CW）值的正确设置对Wi-Fi网络的效率具有显著影响。不幸的是，802.11网络使用的标准方法不足以为越来越多的站点保持稳定的吞吐量，但它仍然是802.11ax单用户传输的默认信道接入方法。因此，我们提出了一种新的CW控制方法，该方法利用深度强化学习（DRL）原理来学习不同网络条件下的正确设置。我们的方法，称为集中式竞争窗口优化与DRL（CCOD），支持两个可训练的控制算法：深度Q网络（DQN）和深度确定性策略梯度（DDPG）。我们证明，通过模拟，它提供了接近最佳的效率（即使在动态拓扑结构），同时保持计算成本低。
2022-02-04 cs.LG cs.NI eess.SP
Formal Scheduling Constraints for Time-Sensitive Networks
TTTech Computertechnik AG
本文形式化了用于时间敏感网络的窗口基IEEE 802.1Qbv门控制列表调度的必要约束，以实现更灵活的定时特性并保证确定性通信。
2017-12-06 cs.NI cs.SY eess.SY
Maximization of Timely Throughput with Target Wake Time in IEEE 802.11ax
在IEEE 802.11ax标准中，为了实现WLAN网络中的确定性调度，引入了被称为目标唤醒时间（TWT）的操作模式。在TWT模式中，站（STA）群可与接入点（AP）协商被称为TWT服务时段（TWT-SP）的周期性重复的时间窗口，在该时间窗口上它们是苏醒的并且在该时间窗口之外它们休眠以节省功率。从公共开始时间到第一TWT-SP的偏移被称为TWT偏移（TWT-0），并且TWT-SP的周期性被称为TWT唤醒间隔（TWT-WI）。在这项工作中，我们考虑多个STA之间的通信与异构流量和AP的IEEE 802.11ax网络中的TWT模式操作。我们的目标是最大限度地提高一个长期的加权平均及时跨STA的吞吐量，其中的瞬时及时吞吐量被定义为在他们的最后期限之前，在一个决策时刻成功交付的数据包的数量。为了实现这一点，我们获得了算法，其包括（i）内部资源分配（RA）例程，其向STA分配资源单元（RU）和发射功率，以及（ii）外部分组例程，其将STA分配给（TWT-SP，TWT-O，TWT-WI）三元组。对于内部RA，我们提出了一个接近最优的低复杂度算法使用漂移加惩罚（DPP）的框架，我们采用了贪心算法作为外部分组例程。通过数值模拟，我们观察到，该算法，基于DPP的RA和贪婪的分组例程组成，比其他竞争算法的性能更好。
2023-02-22 cs.IT cs.NI math.IT
Improving 6TiSCH Reliability and Latency with Simultaneous Multi-Band Operation
因特网工程任务组（IETF）组“IEEE 802.15.4e的TSCH模式上的IPv6”（6 TiSCH）引入了一种协议，该协议利用来自IEEE 802.15.4e的时隙信道跳变（TSCH），由于其高可靠性和时间确定性特性，实现了工业性能要求，同时提供了IP连接性的益处。这项工作提出了在6 TiSCH设备中添加第二个无线电接口，以在sub-GHz中操作并行网络，引入发射分集，同时受益于降低的路径损耗和减少的干扰。仿真结果表明，在不同的6 TiSCH网络场景中，分组交付率（PDR）提高了25%，延迟提高了近30%。
2021-04-26 cs.IT cs.NI math.IT
Network Performance Estimator with Applications to Route Selection for IoT Multimedia Applications
估计多媒体流量的性能在许多情况下都很重要，包括路由和转发、QoS提供和自适应视频流。本文提出了一种网络性能估计器，旨在提供准实时的IEEE 802.11多跳无线网络中物联网多媒体流量的网络性能估计。据我们所知，建议的多媒体感知性能估计，或MAPE，是第一个确定性的基于模拟的估计，提供实时的每流吞吐量，丢包和延迟估计，同时考虑流间干扰和多速率流，典型的多媒体流量。我们的实验结果表明，MAPE能够提供可供物联网多媒体服务使用的网络性能估计，特别是在物联网视频传输中通知实时路由选择，与随机网络模拟器相比，执行时间仅为一小部分。与现有的确定性模拟器相比，MAPE在可比的执行时间内产生更高的准确性，因为它能够考虑多速率流。
2022-03-28 cs.NI
Sensitivity-driven Adaptive Contention Window Optimization for IEEE 802.11 based V2I Networks
Karabük University（卡拉布克大学）
该研究针对基于IEEE 802.11的V2I网络，结合局部与全局灵敏度分析推导竞争窗口控制律，优化DCF参数以提升吞吐量，在密集安全关键场景中增益显著。
2026-08-04 cs.NI cs.PF
O-RAN: Analysis of Latency-critical Interfaces and Overview of Time Sensitive Networking Solutions
i2CAT Foundation（i2CAT基金会）；NEC Laboratories Europe（NEC欧洲实验室）；ICREA
本文针对O-RAN的延迟关键型接口挑战，分析了IEEE 802.1CM等TSN标准，探讨支持TSN的O-RAN架构设计，为O-RAN采用TSN技术开放vRAN生态系统提供参考。
2026-07-31 cs.NI
Towards Deterministic Communications in 6G Networks: State of the Art, Open Challenges and the Way Forward
本文梳理了5G、TSN、DetNet等现有确定性通信与计算技术的现状及局限，指出未来6G确定性通信需实现技术无缝融合、可扩展及端到端覆盖，并提出应对可预测性、集成、安全等四大挑战的可行技术路径。
2023-04-03 cs.NI
A Time-Triggered Communication Method Based on Urgency-Based Scheduler in Time-Sensitive Networking
针对时间敏感网络中传统调度算法求解时间长、可扩展性差的问题，提出基于紧急度的调度器方法（TT-UBS）及参数确定算法，在保证确定性传输的同时将求解时间降低98.22%，有效优化关键任务系统的通信性能。
2025-07-15 cs.NI
Exploratory Analysis of Wi-Fi 6 Dynamic Resource Unit Sharing in Small-Scale Network Scenarios
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；fortiss GmbH（fortiss有限公司）
针对静态RU调度在动态流量下的局限性，提出一种动态RU分配算法，映射TSN流量类别至Wi-Fi 6 QoS机制，仿真表明相比静态方案降低了延迟、抖动和丢包率。
2026-06-11 cs.NI
Discrete Time Credit-Based Shaping for Time-Sensitive Applications in 5G/6G Networks
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文提出了一种适用于5G/6G NR离散时间槽的信用调度方法，通过改进的信用分配机制实现确定性延迟保障，提升资源利用率。
2026-03-16 cs.NI
Just a Second -- Scheduling Thousands of Time-Triggered Streams in Large-Scale Networks
针对大规模实时系统中时间触发流调度复杂度高、扩展性不足的问题，本文提出H2S和CELF两种新型算法，可在秒级内完成含千级网桥网络中数万条流的调度，满足即插即产等场景的动态调度需求。
2023-06-13 cs.NI
Impact of 5G Latency and Jitter on TAS Scheduling in a 5G-TSN Network: An Empirical Study
University of Granada（格拉纳达大学）
研究探讨5G时延和抖动对TSN中TAS调度的影响，通过测试床评估实证结果，发现需精确设置TAS传输窗口偏移以维持端到端确定性。
2026-03-17 cs.NI
Making Time-Sensitive Networking Deployable: A Comprehensive Lifecycle Architecture
TUM School of Computation, Information and Technology, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学计算、信息与技术学院）；DTU Compute, Technical University of Denmark（丹麦技术大学计算学院）；NXP Semiconductors（恩智浦半导体）；DTIS, ONERA, Université de Toulouse（图卢兹大学ONERA DTIS）
针对TSN现有研究与实际部署脱节的问题，本文提出完整的TSN生命周期架构，梳理部署挑战、工具局限与未来方向，为开发可部署的下一代TSN网络提供指导。
2026-08-24 cs.NI
TSNBench: Benchmarking LLM Proficiency in Time-Sensitive Networking
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；NXP Semiconductors（恩智浦半导体）
本文提出TSNBench，首个评估大语言模型在时间敏感网络中的能力的基准测试，包含939道专家验证的多项选择题和100道开放性问题，揭示LLM在安全关键网络领域的能力不足。
2026-11-02 cs.NI
P4-TAS: P4-Based Time-Aware Shaper for Time-Sensitive Networking
University of Tuebingen（蒂宾根大学）
本文提出P4-TAS，一种基于P4的时敏网络时间感知整形器，支持流过滤和 policing，提供MPLS/TSN翻译层，提升400Gbps端口精度，并量化内部延迟以提高配置准确性。
2026-04-08 cs.NI
