跨层设计

摘要： 在节点高速移动的Ad Hoc网络环境中,广播风暴对网络性能的影响尤为重要,且网络拓扑结构的频繁变化极易导致路由中断.传统的AODV路由协议在路由发现阶段直接使用广播转发RREQ(路由请求分组)机制,容易导致广播风暴降低网络性能;同时,协议选择跳数最少的路径作为路由,没有考虑到节点的快速移动导致路由频繁失效,因此无法适应节点高速移动的网络环境.针对上面存在的问题,提出一种对AODV进行改进的协议.该协议在路由发起过程中,基于局部邻居节点数量计算动态转发概率;选择路由时,利用跨层思想,结合网络节点移动速度提出链路权值,依据链路权值选择路由路径.NS2仿真结果表明:该改进协议提高了数据包的投递率,缩短了端到端的传输时延,能够更好地适应节点高速移动的网络环境.

摘要： 数据包丢失可大大降低网络化控制系统(NCS)的性能,增加通信系统可靠性的一个办法是重发丢失的数据包.显然,这样的重发会消耗时间,从而需要增加采样时间,但增加采样时间一般会降低控制系统的性能.本文说明了到达概率和采样时间与通信协议和每个采样区间内发送次数之间的依赖关系.因而,在设计和分析网络化控制系统时,应该考虑到通信系统及其参数的选择.

摘要： 研究了在瑞利衰落信道下将离散速率自适应调制与自动重传技术相结合的上行分布式大规模多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)系统的跨层设计(Cross-layer design,CLD)性能。通过性能分析,基于每个用户近似有效信噪比的条件概率密度函数和目标丢包率(Packet loss rate,PLR)约束下的切换阈值,推导出了采用CLD的分布式大规模MIMO系统的平均误包率(Average packet error rate,APER)和整体平均频谱效率(Average spectral efficiency,ASE)的闭式表达式。根据以上结果,使用互补误差函数的近似值,还可以推导出近似的APER和整体ASE。仿真结果表明理论分析是有效的,得到的理论ASE和APER能很好地匹配相应的仿真。此外,该系统可以满足目标PLR要求,并且分布式大规模MIMO系统比集中式大规模MIMO提供了明显的性能提升。

摘要： 拥塞控制是无线传感器网络能耗优化中的一项重要技术,文中算法针对分簇式路由算法中存在的拥塞问题提出基于拥塞控制的无线传感器网络能耗优化路由算法(CCERA).算法通过跨层设计方法,在路由算法中引入MAC层的缓冲区队列信息检测网络中的拥塞情况并进行解除.仿真结果表明,该算法相比于LEACH、UCRA、FPCRA算法,数据包发送量至少提高了33％,网络生命周期至少提高了16％,第一个死亡节点出现时间至少延迟了20％.

摘要： 精准农业无线传感器网络(PAWSN,precision agriculture wireless sensor network)是一个全新的研究领域,PAWSN与智慧农业的发展进程密切相关,引起了该领域学者的关注.首先,分析了PAWSN的关键技术.然后,根据关键技术的本质和特征进行了分类,并根据分类框架详细阐述了PAWSN关键技术中最重要的网络协议即介质访问控制(MAC,media access control)协议与路由协议的优缺点.最后,指明了PAWSN协议亟待解决的问题与解决思路.所提方案的研究目的在于为PAWSN协议跨层集成优化设计提高PAWSN整体性能提供思路,进而提高PAWSN在智慧农业中的使用率,最终推动智慧农业的发展.

摘要： 精准农业无线传感器网络(PAWSN, precision agriculture wireless sensor network)是一个全新的研究领域,PAWSN与智慧农业的发展进程密切相关,引起了该领域学者的关注。首先,分析了PAWSN的关键技术。然后,根据关键技术的本质和特征进行了分类,并根据分类框架详细阐述了PAWSN关键技术中最重要的网络协议即介质访问控制(MAC, media access control)协议与路由协议的优缺点。最后,指明了PAWSN协议亟待解决的问题与解决思路。所提方案的研究目的在于为PAWSN协议跨层集成优化设计提高PAWSN整体性能提供思路,进而提高PAWSN在智慧农业中的使用率,最终推动智慧农业的发展。

摘要： 无线车载网络(Wireless Vehicular Networks,WVN)具有研究价值和重要应用价值,目前关于WVN中的网络编码TCP协议的研究并不多,且对跨层的优化也没有被重视.文中首先针对无线车载网络中不同的丢包原因,给出了一种基于随机线性网络编码的跨层联合优化方法VC-T PC/NC,可以针对不同丢包原因采取不同的处理方式;进一步,重新设计了网络编码层发送端的发送策略,并通过理论分析说明了VC-TCP/NC在时延和网络吞吐量方面的优势;最后,在不同场景下的仿真结果表明,VC-TCP/NC的性能相比于传统TCP与TCP/NC等性能有较大提高.

摘要： 针对智能干扰威胁下的跨层抗干扰通信问题,提出一种基于分层Q学习的联合抗干扰学习算法.根据用户与干扰机之间的路由信道选择问题构建分层Stackelberg博弈模型,干扰机选择最佳干扰信道实施干扰,用户与干扰机进行路由信道博弈,选择最佳路由及信道实现通信.仿真结果表明,与固定路由-随机信道选择算法、随机路由-最佳信道选择算法和随机路由-随机信道选择算法相比,该算法具有更好的抗干扰性能.

摘要： 现代移动自组织网络规模越来越大给路由协议的设计带来了一定的挑战,尤其是在高动态的网络环境中.针对该问题,提出了一种新的基于跨层设计的多子网OLSR路由协议,该协议在OLSR协议的基础上提出了以下两点改进,即:采用网络层和链路层联合设计,利用链路层已有的控制时隙信息交互来实现邻居节点的快速发现和网关节点的选举;通过将大规模网络划分为多个子网,控制网络开销,实现复杂拓扑的简化,避免了局部网络的拓扑变化波及全网,提高了网络的机动性能.仿真结果表明:基于跨层设计的多子网OLSR协议与传统OLSR协议相比,不仅在初始建网时间、邻居节点发现时间、网络局部变化收敛时间等网络性能指标上有较大提升,还降低了网络平均路由开销.

摘要： With the aggravation of spectrum scarcity and the rapid increase of wireless service, the cognitive radio ad hoc network has become a hot research topic recently, and efficient routing protocol design is important in application. Owing to the dynamic feature of spectrum opportunity, the route protocol in the cognitive ad hoc network is complex and should be combined with power control and spectrum allocation.This paper proposes a multi-metric cognitive routing protocol MM-CAODV from the cross-layer prospect.They define routing metrics according to Quality of Service requirements,and provide multi-metrics solutions to secondary users considering spectrum opportunity. This paper points out the multi-path problem through the network topology model, analyzes different routing metrics of delay, transmit rate and stability,and then proposes the multi-metric optimization model.Simulation results show that the routing protocol in this paper has better network performance in three parameters: end-to-end delay,throughput,and packet delivery ratio.%近年来,随着可用频谱资源的日益稀缺和无线业务量的剧增,认知无线自组网相关的研究得到广泛的关注,其中路由问题是应用中需要解决的重要问题之一.由于频谱机会具有动态性,认知无线网的路由问题要将功率控制、路径选择和信道分配联合起来,实现跨层优化设计.文中提出一种多尺度认知路由协议,根据用户的业务类型和服务质量需求进行尺度选择,并结合频谱机会为认知用户提供适用的解决方案.通过网络拓扑模型指出多径路由问题,并分别结合物理层、介质访问控制层和网络层的分析提出了多尺度优化模型.实验表明,该路由方法在端到端时延、吞吐量和数据投递率等参数上,都能够一定程度地改进服务质量.

摘要： 针对上下行链路均为跳频的卫星抗干扰通信系统，分析了人为干扰对链路帧的影响，提出了一个新的度量——链路帧通过率，并且提出和研究了两种用于提高链路帧通过率的策略，一种是基于物理层深交织处理策略，另一种是基于跨层设计的时频域分集处理策略，前者利用交织/解交织与纠错编码/解码的配合来纠正突发误码，而后者则利用跳频信号具有的躲避特性来降低突发干扰击中信号的概率以进一步增强跳频系统抗人为干扰的能力，提高链路帧的通过率。仿真和理论分析结果表明，时频域分集较深交织处理具有更好的链路帧通过率性能。该策略复杂度低、时延小，可用于人为干扰情况下，为链路信息提供进一步的保护。

摘要： 传统的AODV协议用单一路径信息进行路由修复，降低了网络的性能。本文采用跨层设计的思想，运用MAC层缓存邻居节点信息建立备选路由，对路由修复机制进行改进，提出了一种基于跨层设计的AdHoc网络按需路由协议(ODVCL)。仿真结果表明：ODVCL协议在路由发现频率、平均端对端延迟、发包率和路由开销等性能均优于AODV协议。

摘要： 考虑到气候变化、化石燃料价格和能源安全性,采用可再生能源为蜂窝网络供电得到越来越多的重视.本文将能量供应的可持续问题建模为一个最大化网络能量剩余率(ERR)问题(NP困难问题).为在多项式时间内解决上述问题,本文在分析了能量效率和能量消耗率(EDR)之后提出了最大化网络ERR算法.该算法通过物理层(PHY)的功率控制提高链路的能量效率,媒体接入控制层(MAC)的跨层接入控制最大化网络ERR,能有效提高可再生能源服务的用户数量和时间.

摘要： 针对传统无线传感器网络MAC(medium access control)协议节点能耗高的问题,采用跨层设计的思想,在自适应S-MAC(sensor MAC)协议的基础上,提出了CLEE-MAC(cross layer based energy-efficient MAC)协议.该协议通过利用路由层的信息,改变自适应S-MAC协议的控制包格式,充分利用并减少了串音监听,同时简化多跳传输的控制开销,提高了节点能量的利用率,并降低了数据传输的时延.

摘要： 提出了一种保证Ad hoc网络中实时多媒体业务服务质量(QoS)的高效接纳控制方案。该机制采用跨层设计思想,以网络中每个节点MAC层感知的信息为基本依据,在新业务申请进入网络时在路由层发起接纳判决过程,在保证已有业务QoS不受损害的同时,新业务的QoS要求能够得到满足时才允许接入。该接纳过程具有以下特点:首先,它由目的节点发起反向逐跳进行,相对于以往由源节点发起的接纳控制过程可以节省一半的控制负载；其次,在每跳节点进行接纳判决的同时,对带宽进行暂时预留以防止过度接纳和过度预留情况的发生。分析和仿真证明了该机制能很好的保证实时业务的吞吐量,端到端延迟和延迟抖动等QoS参数,并且跟现有机制相比具有控制负载小,带宽利用率高的特点。

摘要： 获取令人满意的网络寿命而又满足服务质量的要求是无线传感器网络中最重要的挑战问题之一，基于此，研究者提出了许多高能效协议，但这些协议多数都是基于分层方法，且仅关注单层的优化设计策略，在本文中，我们提出了一种新的基于跨层方法设计的MAC协议，称为CLMAC，它采用MAC、路由和物理层的信息交互，减少了无线传感器网络的能量消耗和数据传递的多跳时延，CLMAC利用物理层的载波侦听技术感知业务，强迫唤醒多跳内的邻居节点，实现在一个侦听/睡眠周期内的数据多跳传输；同时，CLMAC又通过利用路由层的路由信息仅自适应唤醒在路由路径上的下一跳接收节点，减少了节点的能量浪费，性能分析和在NS-2中的仿真研究均表明，与ASMAC相比，CLMAC具有更低的能耗、更小的时延和更大的吞吐量。

摘要： 以提供安全、可靠保密通信为目标的密钥管理协议设计,是无线传感器网络安全最为重要、最为基础的研究领域。无线传感器网络的固有特性使得密钥管理研究面临许多新的挑战。本文以跨层设计为指导,提出异构传感器网络跨层密钥管理设计思路,并设计了一种基于E-G方案的异构传感器网络跨层密钥管理协议。本协议与E-G方案的区别主要在于高层安全服务跨越层界限与网络路由结构相互影响。高层安全服务依据路由结构,有选择地建立密钥链路;在建立密钥链路的同时,又影响网络路由结构。仿真分析表明,在密钥环大小适当的情况下,本协议既能有效地保证节点间建立共享密钥,又能节省系统能量。

摘要： 如何合理分配有限的频谱资源是认知无线电网络的核心问题之一.通过对物理层功率控制和MAC层带宽分配需求的研究,建立以最大化系统吞吐量为目标的跨层优化模型.并在该模型的基础上设计一种基于跨层议价博弈的带宽与功率分配算法(Bandwidth and Power Allocation Algorithm-Cross Layer Bargaining Game,BPAA-CLBG).仿真结果表明该算法可以有效地提高认知无线电网络的频谱利用率,且在系统吞吐量方面较现有算法有明显的改善.

摘要： 如何合理分配有限的频谱资源是认知无线电网络的核心问题之一.通过对物理层功率控制和MAC层带宽分配需求的研究,建立以最大化系统吞吐量为目标的跨层优化模型.并在该模型的基础上设计一种基于跨层议价博弈的带宽与功率分配算法(Bandwidth and Power Allocation Algorithm-Cross Layer Bargaining Game,BPAA-CLBG).仿真结果表明该算法可以有效地提高认知无线电网络的频谱利用率,且在系统吞吐量方面较现有算法有明显的改善.

摘要： 如何合理分配有限的频谱资源是认知无线电网络的核心问题之一.通过对物理层功率控制和MAC层带宽分配需求的研究,建立以最大化系统吞吐量为目标的跨层优化模型.并在该模型的基础上设计一种基于跨层议价博弈的带宽与功率分配算法(Bandwidth and Power Allocation Algorithm-Cross Layer Bargaining Game,BPAA-CLBG).仿真结果表明该算法可以有效地提高认知无线电网络的频谱利用率,且在系统吞吐量方面较现有算法有明显的改善.

摘要： 本发明提供一种跨层设置隔震支座的隔震设计方法，包括如下步骤：S1：隔震层由上层隔震结构、下层隔震结构组成，上层隔震结构、下层隔震结构分设在相邻的上下楼层；S2：下层隔震结构上设有若干个剪力墙，调整剪力墙的厚度或长度，以提高抗侧刚度，达到减震效果。本发明的有益效果是：本发明中的方法该能够解决大范围的跨层布置隔震支座带来的相关问题，在工程实践提高隔震设计的适用范围。

摘要： 本发明提供了一种基于电磁波拓扑态的电磁波信号跨层传输结构、及可实现电磁波信号跨层传输的多层电路层，本发明的电磁波信号跨层传输结构包括构造于多层电路层中的延及多层电路层中的若干层电路层的常规谷‑霍尔边界态区域，以及于常规谷‑霍尔边界态区域的两侧分别相连设置的、延及相同电路层的层极化谷‑霍尔边界态区域；且由两侧层极化谷‑霍尔边界态区域的上、下层极化谷‑霍尔拓扑态区域的层极化谷‑霍尔陈数间的差值正负相反排布，使两侧的层极化谷‑霍尔边界态区域的场分别位于若干层电路层中的不同层。本发明的传输结构能够实现电磁波信号的跨层传输，可避免电路层中设置金属导线或金属化孔等立体结构带来的麻烦，因而有着较好的实用性。

摘要： 本发明涉及超导磁体技术领域，尤其涉及一种磁共振超导线圈的跨层爬线结构及跨层爬线方法。跨层爬线结构包括绕线槽和绕线槽内呈多层排列的超导线，绕线槽内对应每层超导线的初始和结束位置均有跨层爬线空隙，跨层爬线空隙内固定有空隙填充条。跨层爬线空隙与空隙填充条之间填充有环氧树脂胶粘剂。跨层爬线方法包括：制作空隙填充条，并将表面涂抹环氧树脂胶粘剂的空隙填充条放置到已填充环氧树脂胶粘剂的跨层爬线空隙内，清除从跨层爬线空隙内溢出的环氧树脂胶粘剂；待环氧树脂胶粘剂固化后，将跨层爬线空隙处的环氧树脂胶粘剂表层修平整。本发明用空隙填充条填充跨层爬线空隙，使跨层爬线间隙处的超导线不易松动和变形，提高超导线圈的稳定性。

摘要： 本发明公开了无线通信技术领域中的一种基于跨层设计的异构融合网络能耗最小设计方法。包括，建立使异构融合网络能耗最小的数学模型并确定相应的约束条件；确定求得所述数学模型的最优解的拉格朗日函数；计算拉格朗日乘子的最优解；更新宏小区和毫微微小区资源块分配指示符；根据拉格朗日乘子的最优解和更新后的宏小区及毫微微小区资源块分配指示符计算宏小区和毫微微小区功率分配的最优解；分别根据宏小区和毫微微小区功率分配的最优解，更新每个宏基站和毫微微基站分配给其各个发送天线的各个资源块的功率。本发明将跨层设计技术应用于异构网络，考虑各层之间的联合优化，实现了系统能耗的最小化，同时保证了各种业务的QoS要求。

摘要： 本发明公开了一种基于不完全信道状态信息的大规模MIMO系统跨层设计方案，针对不完全信道状态信息下的大规模MIMO系统，建立了系统模型，基于破零检测推导出用户的有效信噪比及近似信噪比。通过近似误包率计算出瞬时误包率约束下的物理层AM的切换阈值，并基于阈值和有效信噪比的条件概率密度函数，给出了系统平均频谱效率和平均误包率的闭式表达式，经仿真验证，本发明所提出的跨层设计方案可以有效地提升系统的性能。

摘要： 一种短包通信中基于喷泉码的非正交多址接入系统跨层设计方法，通过建立一个下行两用户NOMA系统，其中UE‑i只需成功接收K个喷泉编码包就可以恢复信息；给定UE‑i的传输信息失败概率和应用层喷泉码码率，得到UE‑i物理层平均块错误率ζi和的关系式；确定两用户在物理层恢复自身信号的瞬时信噪比，根据短数据包传输的最大可达速率计算公式，确定两用户在物理层的最小块长，最后得到物理层的最优功率分配因子和最小公共块长；将得到的平均块错误率带入最优功率分配因子和最小公共块长的表达式中，得到物理层的最优功率分配因子和最小公共块长。根据最小公共块长，求出两个用户为了完成信息传输在物理层总的传输时间。本发明实现了高可靠低时延的通信。

摘要： 本发明提供了一种大规模MIMO系统中结合AMC和HARQ的跨层优化设计方案。本发明以大规模MIMO系统的平均频谱效率最大化作为优化目标，以大规模MIMO系统数据传输的调制方式和HARQ机制的误包率作为优化变量，在最大丢包率的约束下，提出了针对大规模MIMO的跨层设计方案。本发明所提供的方法不仅不需要较高的计算复杂度，而且相对于传统的跨层优化方案，可以有效的提高系统的平均频谱效率。

摘要： 本发明公开了无线通信技术领域中的一种基于跨层设计的异构融合网络能耗最小设计方法。包括，建立使异构融合网络能耗最小的数学模型并确定相应的约束条件；确定求得所述数学模型的最优解的拉格朗日函数；计算拉格朗日乘子的最优解；更新宏小区和毫微微小区资源块分配指示符；根据拉格朗日乘子的最优解和更新后的宏小区及毫微微小区资源块分配指示符计算宏小区和毫微微小区功率分配的最优解；分别根据宏小区和毫微微小区功率分配的最优解，更新每个宏基站和毫微微基站分配给其各个发送天线的各个资源块的功率。本发明将跨层设计技术应用于异构网络，考虑各层之间的联合优化，实现了系统能耗的最小化，同时保证了各种业务的QoS要求。

摘要： 本申请涉及用于无线网络中的闭合回路反馈的跨层设计，并公开了一种用于传送数据的系统和方法。该系统包括：多个调制解调器，其用于接收上行链路数据并传输下行链路数据；交换机，其通信地耦合到多个调制解调器，该交换机包括多个数据队列，该交换机用于可切换地从多个调制解调器接受上行链路数据并且可切换地从多个数据队列向多个调制解调器提供下行链路数据；以及控制器，其通信地耦合到多个调制解调器和交换机，该控制器用于提供控制器信息以用于动态地控制交换机，以在每终端和每通信链路基础上可切换地从多个调制解调器接受上行链路数据并且可切换地从多个数据队列向多个调制解调器中的一个或多个调制解调器提供下行链路数据。

摘要： 本发明公开了一种基于跨层设计的混合SSD性能与寿命优化方法，所述优化方法包括：将传统分散的BML和FTL负载特性识别集中在一起，形成新的WAL层，并进行设计与优化；通过在Hot区和Cold区中间增加一个Normal区，形成一个页/块自适应的BML；FTL的设计与优化，包括将DFTL的CMT拆分为H‑CMT，CMT和S‑CMT，优化FTL层数据的SLC、MLC分配及其之间的磨损平衡，在FTL层中增加编程模式选择模块，以实现闪存深层次特性感知的写功能的利用。本发明通过在NAND闪存阵列层中采用SLC和MLC混合芯片结构，解决了基于SLC和MLC混合结构的SSD的固件设计问题，实现混合结构SSD在性能、寿命、成本之间的折衷，使基于跨层设计的混合SSD的读写性能大大提升，寿命大大延长，成本大大降低。