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并行传输编码缓存问题研究

并行传输编码缓存问题研究

作者：林霄东南大学

学位级别：硕士

无线通信技术的不断发展在方便和丰富了人们的日常生活的同时,也带来了数据量的爆炸式增长和网络传输压力。为应对这一情况,缓存技术利用网络流量的时变性,通过在非高峰时段向终端用户的内存中预先放置内容,从而缓解网络使用高峰时段出... 详细信息

无线通信技术的不断发展在方便和丰富了人们的日常生活的同时,也带来了数据量的爆炸式增长和网络传输压力。为应对这一情况,缓存技术利用网络流量的时变性,通过在非高峰时段向终端用户的内存中预先放置内容,从而缓解网络使用高峰时段出现的网络拥塞现象,提高通信效率。传统缓存技术通过提前在本地存储空间中缓存内容,获得本地缓存增益。如果本地存储空间有限,则对网络传输压力的缓解作用有限。不同于传统缓存技术,编码缓存技术通过巧妙地创造多播机会,使得服务器的一次广播传输能够同时满足多个用户的不同需求,从而得到了全局缓存增益。当编码缓存技术应用在D2D网络,可以在没有服务器的情况下,得到几乎与服务器多播编码缓存方案相同的增益。基于服务器与用户都能够发送信息的应用场景,有研究提出了并行传输模型,但目前关于并行传输模型的研究都局限于服务器广播信道与D2D网络传输能力相同的情况。而在实际应用中,信道传输能力不同的情况更为普遍,因此本文针对信道传输能力不同的情况,对并行传输编码缓存问题展开研究。针对各用户缓存空间大小相同,服务器广播信道与D2D网络传输能力不同的并行传输编码缓存问题,我们给出了具体的非编码预存储并行传输的缓存与交付方案。在考虑了两种信道的传输能力差异后,通过向服务器和用户网络分配不同的工作量来获得最佳的传输时延。仿真结果表明,所提方案得到了比忽略信道传输能力时更短的传输时延。同时,利用比特分配思想证明了在非编码预存储的前提下,所提出的非编码预存储并行传输的缓存与交付方案在服务器广播信道与用户网络传输能力相同且用户缓存资源充足时的最优性。针对各用户缓存空间大小不同,服务器广播信道与D2D网络传输能力不同的并行传输编码缓存问题,我们提出将缓存与交付过程分为D2D网络模式(D2DCC)和服务器多播模式(SMCC)的想法,并将并行传输编码缓存问题建模为一个考虑如何将所有文件与各用户缓存资源分配给以上两种模式的优化问题。为解决此优化问题并得到具体的缓存与交付方案,提出了基于PSO和线性规划的优化算法。仿真结果表明,所提出的并行传输策略使得传输时延明显小于D2DCC和SMCC两种通信模式单独进行时的传输时延,尤其是在用户缓存资源有限的情况下。

关键词：编码缓存非编码预存储并行传输粒子群优化

同轴旋转型MC-WPT系统电能与信号并行传输方法

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电源学报 2023年第6期21卷 57-65页

作者：王云柳卿晓东吴学颖四川电力设计咨询有限责任公司成都610041 重庆科技学院电气工程学院重庆401331

针对同轴旋转型MC-WPT系统,提出一种基于同轴环形六绕组耦合机构的电能与信号并行传输方法。首先,建立六绕组耦合机构数学模型,给出电能与信号传输通道间的交叉耦合参数表达式。其次,结合有限元仿真,分析各绕组相对位置关系与电能与信... 详细信息

针对同轴旋转型MC-WPT系统,提出一种基于同轴环形六绕组耦合机构的电能与信号并行传输方法。首先,建立六绕组耦合机构数学模型,给出电能与信号传输通道间的交叉耦合参数表达式。其次,结合有限元仿真,分析各绕组相对位置关系与电能与信号通道交叉耦合之间的关系,并在此基础上给出通道间实现解耦的条件。随后,分析并设计系统电能传输部分的补偿网络参数与特性,给出信号传输部分的信号发射与接收电路结构。最后,搭建MC-WPST系统实验原理样机,实验结果显示,所提出六绕组耦合机构对电能串扰以及开关噪声的基波部分有较好的抑制作用,在系统输出功率为150 W时实现了基于幅移键控的速率为19200 bit/s的信号传输。

关键词：无线电能传输电能与信号并行传输同轴旋转型

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海上船舶目标图像多通道并行传输系统设计

舰船科学技术 2022年第23期44卷 157-160页

作者：王苏苏陈菲江苏航运职业技术学院南通江苏226009

基于雷达和遥感图像的海上船舶目标检测与识别技术在军事侦察、船舶监控、海事管理等方面有非常广泛的应用。随着海上船舶目标数量及图像采样频率的增加,提升图像处理和传输系统的并行处理能力非常有必要。本文研究的重点是建立一种海... 详细信息

基于雷达和遥感图像的海上船舶目标检测与识别技术在军事侦察、船舶监控、海事管理等方面有非常广泛的应用。随着海上船舶目标数量及图像采样频率的增加,提升图像处理和传输系统的并行处理能力非常有必要。本文研究的重点是建立一种海上船舶目标图像多通道并行传输系统,分别从系统的AD采样电路、数字变频器开发、系统测试等方面展开设计。

关键词：目标检测并行传输数字变频器采样电路

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水声通信网络中并行传输MAC协议研究

水声通信网络中并行传输MAC协议研究

作者：付正华南理工大学

学位级别：硕士

水声通信网络(Underwater Acoustic Communication Networks,UWANs)使用无线声信号进行通信,被广泛应用于海洋资源勘测,海洋军事,海洋灾害预警和海洋环境保护等领域。媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议通过制定规则,使多个节... 详细信息

水声通信网络(Underwater Acoustic Communication Networks,UWANs)使用无线声信号进行通信,被广泛应用于海洋资源勘测,海洋军事,海洋灾害预警和海洋环境保护等领域。媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议通过制定规则,使多个节点合理公平地共享信道资源,对水声通信网络的整体性能影响重大。水声通信网络带宽窄、传播时延长和能量有限等特性对设计水声通信网络MAC协议提出了很大的挑战,然而水声信道的长传播时延特性也为多个节点对并行传输数据创造了条件。基于上述背景,本文的主要工作如下:首先,本文介绍了水声通信网络以及水声通信组网技术的研究现状。然后对水声通信网络MAC协议进行了概述,介绍了水声通信网络MAC协议的分类,并重点介绍了水声通信网络的并行传输MAC协议及其原理。其次,针对水声信道的长传播时延特性,本文分别推导了时隙非全连接和时隙全连接水声通信网络中两对节点对的无碰撞并行传输条件。通过分析时隙非全连接网络中节点对处于通信范围的概率和节点间的干扰区域,以及分析时隙全连接网络中节点间的距离的差的近似累积分布概率,分别推导了两种网络中两对节点对的无碰撞并行传输概率表达式。分别分析了两种网络中影响无碰撞并行传输概率的因素,并使用MATLAB平台对理论结果进行了仿真实验,验证了理论分析结果的有效性。最后,通过在设计MAC协议中采用并行传输的策略,本文提出了一种基于随机时隙的并行传输MAC协议(UW-SEEDEX for Parallel Transmission,UW-SEEDEX-PT)。协议通过设计干扰节点的判断准则、并行传输机制和ACK包发送机制等,实现了多节点对在同一时隙的无碰撞并行传输,提高了网络吞吐量和降低了平均端到端时延,同时通过设计节点休眠机制减少了网络的能量消耗。并使用NS-3仿真平台对UW-SEEDEX-PT协议的性能进行了仿真实验验证,通过与UW-SEEDEX协议和Slotted-FAMA协议的仿真结果进行对比,验证了UW-SEEDEX-PT协议在网络吞吐量、平均端到端时延、平均能耗和投递率性能上的优越性。

关键词：水声通信网络 MAC协议并行传输 UW-SEEDEX-PT协议 NS-3仿真

基于非合作博弈功率控制的传感器网络并行传输MAC协议

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高技术通讯 2011年第9期21卷 903-909页

作者：杨国燕张国印关心哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院哈尔滨150001 日本庆英大学理工学部奈川县横滨市223—8522

针对传统的基于竞争或调度的MAC协议用于节点密集部署的无线传感器网络中，会出现较低的吞吐量和累计延迟等问题，利用节点密集部署的无线传感器网络中普遍存在的捕获效应对MAC协议性能的影响，提出了一种单信道模式下工作的并行传输的... 详细信息

针对传统的基于竞争或调度的MAC协议用于节点密集部署的无线传感器网络中，会出现较低的吞吐量和累计延迟等问题，利用节点密集部署的无线传感器网络中普遍存在的捕获效应对MAC协议性能的影响，提出了一种单信道模式下工作的并行传输的新型高效MAC协议——基于非合作博弈功率控制的并行传输MAC协议。该协议运用博弈理论中非合作不完全信息博弈算法模型，实现了多个节点在同一信道上采用最优功率进行并行传输。应用贝叶斯Nash均衡定理证明了该协议的基于博弈理论的功率控制算法的Nash均衡的存在性和唯一性。仿真实验证明该协议能够实现多个节点在干扰范围内并行地进行数据传输，能显著地提高网络吞吐量、减少数据传输延迟并实现能量的高效利用，有效提高信道资源的空间复用效率。

关键词：无线传感器网络博弈论捕获效应并行传输 MAC协议

联合空时编码的水声多用户节点协同并行传输多址接人协议设计

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声学学报 2019年第4期44卷 675-686页

作者：黄静王巍周成阳黄海宁中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院先进水下信息技术重点实验室北京100190

针对水声信道长传播时延特点导致水声通信网吞吐量低的问题,提出了一种多节点协同并行传输的多址接入协议。该协议由接收端发起预约,在距离认知的基础上对预约节点划分协同传输小区,从而构建多用户节点的多输入多输出集中式网络架构;采... 详细信息

针对水声信道长传播时延特点导致水声通信网吞吐量低的问题,提出了一种多节点协同并行传输的多址接入协议。该协议由接收端发起预约,在距离认知的基础上对预约节点划分协同传输小区,从而构建多用户节点的多输入多输出集中式网络架构;采用空时码对数据包编码,并合理规划数据包的发送时刻,使同一小区的多个用户节点发送的数据包在设定时间偏差范围内同时到达接收端,而不同小区的数据包以包链形式到达,实现多用户节点的无干扰、高效并行传输。仿真实验结果表明,与已有的其它两种协议相比,设计的协议通过空时复用的方法大幅缩短了平均端到端时延,显著提升了归一化网络吞吐量。

关键词：多址接入协议水声通信网并行传输空时编码多节点多用户设计网络吞吐量

无线传感器网络中支持并行传输的信道与功率联合优化博弈算法

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电子与信息学报 2014年第7期36卷 1720-1727页

作者：郝晓辰巩倩倩侯爽刘彬孙超燕山大学电气工程学院秦皇岛066004

针对无线传感器网络中干扰日益增大引起网络容量下降、能耗增加的问题,该文建立了信道分配与功率控制联合优化博弈模型。在该模型中链路将既能保持自身成功传输又不影响其它链路传输的信道作为可选信道,以实现链路的并行传输。继而基于... 详细信息

针对无线传感器网络中干扰日益增大引起网络容量下降、能耗增加的问题,该文建立了信道分配与功率控制联合优化博弈模型。在该模型中链路将既能保持自身成功传输又不影响其它链路传输的信道作为可选信道,以实现链路的并行传输。继而基于该模型设计了一种支持并行传输的信道分配与功率控制联合优化博弈算法(JCPGC)。该算法利用最佳响应策略对模型求解,并通过超模博弈等理论证明了JCPGC能够收敛到纳什均衡。此外,该算法充分考虑信道分配和功率控制之间独立又相互影响的关系提高了网络容量。仿真实验结果表明,JCPGC具有大容量、低干扰和低能耗的特性。

关键词：无线传感器网络信道分配功率控制纳什均衡并行传输

无线Ad Hoc网络单信道并行传输的博弈解决策略

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西安电子科技大学学报 2010年第5期37卷 789-794,800页

作者：李晓记陈晨仇洪冰莫玮西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室陕西西安710071 桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004

基于干扰感知的信干比模型,将无线Ad Hoc网络中多个节点随机并行接入同一信道的控制决策过程建模为信道接入博弈.随后,求解此博弈的纳什均衡解作为传输门限,并提出一种单信道多节点并行传输的分布式策略HMAC.仿真结果表明,与IEEE802.11a... 详细信息

基于干扰感知的信干比模型,将无线Ad Hoc网络中多个节点随机并行接入同一信道的控制决策过程建模为信道接入博弈.随后,求解此博弈的纳什均衡解作为传输门限,并提出一种单信道多节点并行传输的分布式策略HMAC.仿真结果表明,与IEEE802.11a的MAC协议比较,提出的HMAC协议吞吐量提高了35%~53%,且传输门限可根据活动节点数、互扰比、传输成本及无线接收机的灵敏度自适应调整.本策略允许多个节点在单信道内并行传输,在提高网络吞吐量的同时降低了能量消耗和通信开销.

关键词： Ad Hoc网络博弈论纳什均衡解信干比并行传输

一种并行传输的水声Ad hoc网络多址接入(PTMA)协议

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电子学报 2005年第7期33卷 1271-1274页

作者：高明生陆佶人姜卫东 ZHANG Hong-tao 东南大学无线电工程系江苏南京210096

由于存在“隐藏终端”和“暴露终端”的问题,无线Adhoc网络的应用受到极大的限制.进一步,由于水声信道的特点,例如有用的频率带宽很窄,强时变、多途和长传播时延,使得设计水声Adhoc网络具有自身特点和难度.本文中,我们为此提出了一种新... 详细信息

由于存在“隐藏终端”和“暴露终端”的问题,无线Adhoc网络的应用受到极大的限制.进一步,由于水声信道的特点,例如有用的频率带宽很窄,强时变、多途和长传播时延,使得设计水声Adhoc网络具有自身特点和难度.本文中,我们为此提出了一种新的多址接入控制(MAC)协议,即并行传输多址接入(PTMA)协议.该协议基于如下思想:为消除冲突而进行多信道预约,这样能在多个信道上并行地传输数据;为缩短等待clear-to-send(CTS)的时间,当request-to-send(RTS)刚发送完就立即发送分组数据,而不必收到CTS后再发.通过使用OPNETModeler/Radio仿真器得到的仿真结果显示:PTMA协议能取得较之于适合无线Adhoc网络的多址接入协议更高的吞吐性能和较低的端到端传播时延.

关键词： Ad hoe网络水声信道多址接入控制并行传输