基于全网时帧改变的TDMA Ad Hoc时隙分配协议
基于时隙的通信系统的多媒体协议
基于时隙的通信系统的多媒体协议随着信息通信技术的发展，多媒体传输在现代通信系统中扮演着重要的角色。
基于时隙的通信系统是一种常见的通信系统架构，它在实现多媒体传输时需要一种高效可靠的协议来保证数据的传输质量。
本文将介绍基于时隙的通信系统的多媒体协议，并探讨其在实际应用中的一些挑战和解决方法。
一、基于时隙的通信系统介绍基于时隙的通信系统（Time Division Multiple Access，TDMA）是一种将通信信道分割成固定长度的时隙，然后依次分配给各个用户进行数据传输的技术。
在基于时隙的通信系统中，多媒体数据的传输面临着时延敏感、带宽需求大等挑战，因此需要一种高效可靠的多媒体协议来满足这些要求。
二、基于时隙的通信系统的多媒体协议设计要求1. 时延保证：多媒体数据传输对实时性要求较高，因此多媒体协议需要保证低时延的传输，以避免传输过程中的卡顿和延迟现象。
2. 带宽分配：基于时隙的通信系统需要合理分配带宽资源给不同的用户，使得多媒体数据可以得到足够的带宽支持，以保证传输质量。
3. 容错能力：多媒体协议需要具备一定的容错能力，能够在传输中处理丢包和错误，以保证传输质量和用户体验。
三、基于时隙的通信系统的多媒体协议设计与解决方法1. 时延保证：为了保证低时延的传输，在多媒体协议中可以采用优先级排队和流量控制的策略。
通过给不同类型的数据设置不同的优先级，以保证高优先级的数据可以得到更快的传输速率；同时，通过流量控制机制可以避免传输过程中出现拥塞现象，从而保证低时延的传输。
2. 带宽分配：在基于时隙的通信系统中，可以通过动态带宽分配的方法来合理分配带宽资源。
通过对用户的带宽需求进行监测和分析，将带宽资源分配给需求较高的用户，以保证多媒体数据的传输质量。
3. 容错能力：在多媒体协议中，可以引入前向纠错技术和实时重传机制来处理丢包和错误。
前向纠错技术可以通过在传输前添加冗余信息，以在接收端校正丢失或错误的数据；实时重传机制可以在接收到错误数据时，及时请求发送端重新发送数据，以保证传输的正确性和完整性。
基于CDMA与TDMA的无线传感网分簇协议设计方案
基于CDMA与TDMA的无线传感网分簇协议设计方案无线传感网（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成的一种自组织网络系统。
无线传感器节点具有感知环境、处理数据和通信传输等功能。
在WSN中，节点之间的通信是通过协议进行的。
而分簇协议则是WSN中一种常用的协议，用于将节点分组成不同的簇，以便进行有效的数据传输。
本文将基于CDMA与TDMA技术，设计一种高效的无线传感网分簇协议。
## 一、引言分簇协议是无线传感器网络中的关键技术，其目的是将全网络节点划分成若干簇，以减小能耗并提高网络的生存时间。
而CDMA（Code Division Multiple Access）与TDMA（Time Division Multiple Access）则是常用于无线通信的多址接入技术。
## 二、CDMA与TDMA的基本原理CDMA是一种利用扩频技术实现多用户同时传输的接入方式。
其基本原理是采用不同的码片序列对不同的用户进行编码，实现多用户共享信道的方式。
TDMA则是一种基于时间分割的接入方式，通过将时间划分成若干个时隙，并分配给不同的用户使用，实现多用户在同一个频率上交替传输的方式。
## 三、基于CDMA与TDMA的分簇协议设计方案基于CDMA与TDMA的分簇协议主要由以下几个步骤组成：### 1. 簇头节点选举在网络初始化时，根据节点之间的信号强度和距离等信息，选择能量最高的节点作为簇头节点。
簇头节点负责管理整个簇的通信，包括数据收集、聚合和转发等任务。
### 2. 码片序列分配簇头节点使用CDMA技术对簇内的节点进行编码。
为了减小节点之间的干扰，采用不同的码片序列对不同的节点进行编码。
每个节点根据分配给它的码片序列进行信号的传输与接收。
### 3. 时隙分配簇头节点使用TDMA技术对簇内的节点进行时隙分配。
为了避免节点之间的冲突，时隙分配需要保证不同节点在同一个时刻不使用同一个时隙进行通信。
一种改进的Ad hoc网络中动态TDMA时隙分配方法
的改变帧 长和发送机制 ，这里竞争区域指 的 隙 Ｉ Ｉｆｒａ ｉｎ ｓｏ ｓ ，每 个Ｒ 内又 Ｓ（ｎ ｏｍ ｔｏ ｌｔ ） Ｆ
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１引言 ．
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基于TDMA的无冲突动态时隙分配算法
基于TDMA的无冲突动态时隙分配算法崔可嘉;孙昕【摘要】针对分簇Ad Hoc网络中固定时隙分配算法信道资源浪费和竞争时隙分配算法传输延迟不固定的问题，提出一种基于时分多址接入的无冲突动态时隙分配算法。
该算法根据网络负载动态调整帧长，即当网络负载增大时，增加帧长，提高信道利用率；当网络负载减小时，减少帧长，降低信道申请时延。
仿真结果表明，与NEBS算法和时隙ALOHA算法相比，该算法可根据网络负载动态调整资源分配，从而提高系统的吞吐量。
%Concerning the problem of resource waste in fixed assignment algorithm and uncertain transmission delay in contention assignment algorithm, a dynamic slot assignment algorithm of contention-avoid based on Time Division Multiple Address( TDMA) for clustered Ad Hoc network is proposed. The length of frame can be adapted to the net traffic. When the net traffic increases, the frame length increases to improve channel utilization; when the net traffic reduces,the frame length reduces to reduce the delay of accessing. It is proved by simulation results that the algorithm can increase throughput of the system,compared with NEBS and slot-ALOHA.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】5页(P122-126)【关键词】时分多址;时隙分配算法;时隙回收算法;无冲突;Ad Hoc网络;吞吐量【作者】崔可嘉;孙昕【作者单位】北京交通大学电子信息工程学院，北京100044;北京交通大学电子信息工程学院，北京100044【正文语种】中文【中图分类】TP393在Ad Hoc网络中,时隙分配算法控制信道资源的分配,直接影响系统的性能。
一种基于优先级的tdma动态时隙分配算法
一种基于优先级的tdma动态时隙分配算法基于优先级的TDMA动态时隙分配算法是一种基于时分多址（TDMA）的调度算法，用于在有限的时隙资源中有效地分配时隙给多个通信实体。
该算法通过根据实体的优先级分配不同的时隙，以实现对不同实体的适应性调度。
该算法的主要思想是在每个信道周期内，将可用的时隙按优先级顺序划分给不同的通信实体。
具体步骤如下：1.确定每个通信实体的优先级：根据通信实体的重要性、实时性等因素，为每个实体分配一个相应的优先级。
优先级一般通过配置或管理者决定。
2.划分时隙：根据所需的总时隙数量和实体的优先级，为每个实体分配一个或多个时隙。
优先级高的实体将获得更多的时隙，以确保其传输的实时性。
时隙的数量可以根据实际情况进行调整。
3.动态分配时隙：在每个信道周期开始时，根据实体的优先级动态分配可用的时隙。
采用轮流调度的方式，高优先级实体先获取时隙，然后依次降低优先级直至最低优先级实体。
4.时隙调度冲突解决：当多个实体需要同一时隙时，使用合适的调度策略进行冲突解决。
如采用先到先服务（FCFS）策略，等待时间较短的实体先获取时隙。
5.动态时隙调整：根据实际需要，动态调整时隙分配。
当一些实体的优先级发生变化、通信负载增加或减少时，可以重新分配时隙，以提供更好的资源利用率和性能。
该基于优先级的TDMA动态时隙分配算法的优点包括：-提供对不同实体的适应性调度，可以根据实体的优先级来分配更多或更少的时隙。
-具有较低的时隙调度延迟，可以满足对实时性要求较高的通信实体。
-通过动态时隙调整，可以根据实时通信需求的变化进行资源分配的优化。
然而，该算法也存在一些限制：-需要维护实体的优先级信息和时隙分配表，增加了系统的复杂性。
-当实体数量较多时，时隙分配可能存在较大的冲突，需要使用合适的调度策略进行冲突解决。
-对于全局通信资源的共享，需要综合考虑各个实体的优先级、负载等因素，以避免资源浪费和性能下降。
综上所述，基于优先级的TDMA动态时隙分配算法在无线通信、卫星通信等领域有较广泛的应用。
张长虹——TDMA Ad hoc 网络
Simple-TDMA调度算法
一种简单的TDMA传输调度方式是simpleTDMA固定时隙分配传输调度。simple-TDMA传输 调度算法中设置帧长度等于最大用户数量，为每个用 户在一个帧中固定分配一个传输时隙。simpleTDMA调度算法的优点是实现简单，带宽分配具有公 平性，能够保证最小的系统吞吐量。这种方法在适用 于业务量均匀的全链接网络，但是没有能够利用无线 多跳网中的空分复用特性，信道利用率不高。
适于动态网络 如果某些节点由于特殊原因没有发送退出信息 就退出网络，称为非法退出。当一个节点在它相 应的控制时隙以及数据时隙中连续多次未发送数 据，此节点将被视为非法退出，这时，所有节点 将其ID删除，控制小时隙空出，将时隙间隔减1， 完成时隙调整。此法也避免了网络中长期不发送 数据的节点占用控制时隙的情况（ 因为节点还在 网络中，因而它仍可以监听信息）。如果此类节 点再想发送数据时，则应作为新节点重新加入网 络。
TDMA Ad hoc 网络
张长虹
Ad hoc网络介绍
Ad hoc 网络是一种对等网络, 它是由 一组带有无线收发装置, 兼有主机和路由功 能的移动节点组成的临时性自治系统。由 于其具有自组织性, 无基础设施要求, 以及 容易搭建等优点, 这种网络适合于抢灾救险、 野外施工、军事战场等场合。
引入TDMA 由于GPS技术的发展和代价的降低, 在普通的民 用产品中, GPS 的时间精度已经达到了20ns, 因而在 Ad hoc 网中可以利用GPS 同步时钟来为每个终端提 供同步, 从而为在Ad hoc网络中使用TDMA 提供了前 提。 并且在基于TDMA 的MAC方案中, 己经提出了将 时隙再划分为小时隙的概念, 这大大增加了节点接入 网络的机会。因而如何进行帧同步是Ad hoc 网络中 引入TDMA 需要解决的首要问题, 而如何增加时隙的 利用率, 避免碰撞以及公平的分配时隙则是引入 TDMA 方案的难点。
94于Ad+Hoc网络的改进型TDMA动态时隙分配算法
聂建曩许勇华南理工大学计算机科学与工程学院张金娟崔苗华南理工大学电子与信息学院【擒要】文章针对Ａｄ—Ｈｏｃ网络多址接入协议的特性．提出了一种改进型ＥＰ—ＴＤＭＡ算法。
首先具体描述了该算法．然后分析了其竞争机制。
仿真表明．该算法的时隙利用率高，端到端的时延低，能根据节点的需求更加合理地分配时隙，更适合业务量不均衡的ＡｄＨｏｃ网络。
【关ｔ词】ＡｄＨｏｃ网络ＴＤＭＡ时隙分配１引言移动ＡｄＨｏｃ网络是一种无固定基础设施、分布式、多跳无线网络．在军事通信、应急通信等领域有广泛的应用前景。
移动ＡｄＨｏｃ网络的分布式和自组织特性使信道接入成为重要的组成部分，而有效使用有限的无线信道带宽，对ＡｄＨｏｃ网络的性能起着重要的作用【１】。
按照帧结构不同，ＴＤＭＡ协议分为三类：一是固定分配调度算法障１．该类算法为每个节点静态地分配一个固定的传输时间．有公平性和控制开销小的特性，但可拓展性差。
信道利用率不高；二是动态分配调度算法１３】，该类算法使用分布式传输时间来安排。
信道利用率高，拓展性强。
但预留信息交换时间的收敛速度会影响协议的开销：三是固定与动态结合调度算法【４】．时隙既被固定分配给节点．又可在不干扰该时隙使用节点传输的情况下允许其他节点对该时隙进行竞争。
且有最差性能保障，还能有效使用时隙。
文献【４】提出了一种基于固定ＴＤＭＡ的无冲突动态时隙分收稿日期：２００８年８，ｑ１９日责任编辑：林菊ｊａｓｍｉｎｅ．１ｉｎ＠１２６．ｃｏｍ＞＞＞配ＰＪＤＭＡ算法。
该算法避免了在节点密度较大时各节点请求的时隙易发生重叠概率较大的情形．让竞争节点自主决定使用哪些时隙，不需邻节点来决定时隙的分配。
不足之处是没有充分考虑业务不均衡的情况。
每个节点都按照优先级中所处的级别。
尽最大可能”地占用时隙，没有考虑自身业务的需要。
不能有效地利用时隙。
针对这一问题．本文提出了一种改进型的ＥＰ＿＿ＴＤＭＡ算法，以提高系统时隙利用率为目标。
通过对控制帧结构的修改，增加时隙竞争的信息。
多跳Ad Hoc网络中时分多址接入协议研究
多跳Ad Hoc网络中时分多址接入协议研究多跳Ad Hoc网络中时分多址接入协议研究一、引言随着移动通信和无线网络技术的迅速发展，多跳Ad Hoc网络得到了广泛应用。
在多跳Ad Hoc网络中，节点之间通过无线链路直接通信，而无需经过基础设施，因此具备自组织、灵活性和快速部署的优势。
然而，由于节点之间的信号干扰、拓扑变化和有限的频谱资源等问题，多跳Ad Hoc网络的性能受到了很大的挑战。
为了保证多跳Ad Hoc网络的性能和可靠性，时分多址接入（TDMA）协议成为了广泛研究的重点。
二、时分多址接入协议的基本原理时分多址接入（TDMA）协议是一种在时间上进行多路复用的技术。
它将时间分成若干个时隙，并由协议确定每个节点在何时可以进行通信。
通过合理分配时隙，TDMA可以减少节点之间的干扰和冲突，提高网络的容量和性能。
三、TDMA协议的优点1. 提供高容量：通过合理规划时隙，TDMA可以使得节点在不同的时间片段进行通信，从而避免了节点之间的冲突和干扰，实现了高容量的通信。
2. 灵活性强：TDMA协议可以根据网络的需求动态调整时隙分配，适应不同网络环境和资源的变化，提高了网络的适应性和灵活性。
3. 低能耗：由于节点在规定的时间内进行通信，其他时间可以进入低功耗模式，从而节省能量，延长网络的寿命。
四、TDMA协议的挑战与解决方案1. 同步问题：多跳Ad Hoc网络中，节点之间的拓扑可能会频繁变化，导致节点之间的时间同步性难以保证。
这会导致时隙分配错误、冲突增加等问题。
为解决该问题，可以采用分布式时钟同步算法，通过节点之间的协作，实现网络的同步。
2. 多路径干扰：由于节点之间的通信通过多条路径传输，会导致多径干扰问题。
为解决多径干扰问题，可以利用空间编码技术、干扰消除算法等方法，提高网络的抗干扰能力。
3. 随机接入节点：在多跳Ad Hoc网络中，可能存在非TDMA节点，它们可能会随机访问网络，引起冲突。
为解决该问题，可以引入认证机制和访问控制策略，防止随机接入节点对网络性能产生负面影响。
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Journal of Computer Applications计算机应用，2018, 38( S I): 124 - 130ISSN 1001-9081CODEN JYIIDU2018-06-15文章编号：1001-9081 (2018) Sl-0124-07基于全网时帧改变的TDMA Ad Hoc时隙分配协议金瑞”，刘作学2,王俊达1(1.航天工程大学研究生管理大队，北京l〇l416;2.航天工程大学信息装备系，北京101416)(*通信作者电子邮箱3科744537@ q q.c o m)摘要:针对现有时帧可变的时隙分配协议所存在的平等性差问题,提出一种基于全网时帧改变的时隙分配协 议（GASAP)。
首先通过研究全网时帧改变的收敛时间，为GASAP设计时帧结构；然后采用“先集中分配再补充分配”方式为网络节点分配控制时隙，使全网时帧结构可随入网节点的数量而变化；另外为了提高协议的信道利用率，又增 加了时隙复用过程;最后针对协议中根节点失效问题设计了重组网过程。
在GASAP与其他时隙分配协议的对比仿真 中，当网络负载未超过协议的传输带宽时,GASAP的端到端时延远小于统一时隙分配协议（U SA P),当节点数量不满 足2的幂次方时,GASAP的呑吐量大于基于二叉树的帧长可变的动态时隙分配协议（BDSAP),说明了 GASAP具有良 好的网络传输性能；另外对GASAP的时隙复用进行仿真，结果表明协议在多跳拓扑中的信道利用率比在单跳拓扑中 更高；最后对GASAP在根节点失效后的性能进行仿真，失去根节点的网络只需0. 5 s后即可重新完成组网，说明 GASAP也具备高效的抗毁能力。
关键词：Ad H o c;时分多址；时隙分配协议；全网时帧改变中图分类号：TN929 文献标志码:ATDMA Ad Hoc time slot assignment protocol based on change of global time frameJINRui1*, LIUZuoxue2, WANG Junda1(1. Department of Graduate Management, Space Engineering University, Beijing101416, China;2. Department of Information Equipment, Space Engineering University, Beijing101416, China)Abstract: Aiming at the problem of poor fairness in the existing time-slot assignment protocol based on the change of time frame, a Global-frame-change-based Slot Assignment Protocol (GASAP) was designed. By studying the convergence time of frame changes in global network, the time frame structure was designed for GASAP. Then the approach of “concentrate distribution and then replenish distribution” was adopted to assign slots for network nodes. In addition, in order to improve the channel utilization of the protocol, the slot reuse process was designed. Finally, to solve the problem of root node failure in the protocol, the re-network process was designed. In the comparative simulation of GASAP with other time-slot assignment protocols, when the network load is less than the protocol’s transmission bandwidth, the end-to-end delay of GASAP is much smaller than that of Unifying Slot Assignment Protocol (USAP), and when the number of network nodes does not satisfy the power of 2, the throughput of GASAP is greater than that of Binary-tree-based Dynamic Slot Assignment Protocol (BDSAP).Therefore, GASAP has excellent network transmission performance. In addition, the slot reuse performance is simulated, which proves that GASAP has higher channel utilization rate in multi-hop network topology. Finally, the re-network performance of GASAP is simulated. After losing the root node, the network can be re-established in only 0. 5 second, which proves that GASAP also has an efficient reassembly capability.Key words: Ad Hoc; Time Division Multiple Access (TDMA); time slot assignment protocol; change of global time frame〇引言在 Ad Hoc 的多路访问控制（Multiple Access Control，MAC )协议研究中，采用时分多址（Time Division Multiple Access, TDMA)方式的MAC协议因具有传输时延可控、最小 业务保障等优势而受到广泛研究。
TDMA MAC方式中时间 被周期性划分为时帧，时帧继续划分为时隙[1]。
时隙作为最 小的发送单位，如何公平高效地将其分配给Ad Hoc节点一直 是TDMA MAC协议的研究的热点。
考虑到Ad H oc网络拓扑 可变和多跳性，目前大多数时隙分配协议都采用动态分配方 式。
统一■时隙分配协议（Unifying Slot Assignment Protocol,USAP)作为经典动态分配协议，具有时隙复用率高、分配冲突 较少的优势，但协议的时帧结构固定，当时巾贞设计较短而人网 节点较多时可能会有节点无法分配到时隙，而时帧设计较长 又会造成信道资源浪费[2]，因此许多协议采用时帧结构可变的时隙分配方式来有效适应人网节点的数量变化。
USAP- M A中最早提出了时帧结构可变思想，该协议设计了帧长和巾贞循环根据节点数量动态改变的ABC ( Adaptive Broadcast Cycle)结构，当帧长以2的幂次方变化时可以避免处于不同帧长交界处的节点之间产生分配冲突，但该协议并未给出时帧改变的具体方法[3]。
后来许多研究者基于2的幂次方变化 的思想，设计了不同的帧长可变式时隙分配协议，其中收稿日期:2017-11-29;修回日期:2018-02-13。
基金项目：国家863计划项目（2015AA7031093C)。
作者简介:金瑞（1993—），男，河北唐山人，硕士研究生，主要研究方向:无线自组网；刘作学（1962—），男，北京人，教授，硕士，主要研究 方向:军事无线通信；王俊达（1993—），男，辽宁大连人，硕士研究生，主要研究方向：电子信息系统。
增刊1金瑞等:基于全网时帧改变的TDMA Ad Hoc时隙分配协议125A D S A P(A d a p tiv e-fram e-based D ynam ic Slot Assignm ent P ro to co l)[4]通过选择邻节点的最大I p贞长作为自身巾贞长，并循 环复制较小帧长的邻节点时隙信息来避免不同帧长节点之间 的分配冲突。
文献[5-8]都是通过构造二叉树结构管理时 隙分配信息，便于实现节点对帧长和时隙的选择。
上述协议中帧长改变只发生于网络中局部节点之间，但 如果网络中存在不同帧长的节点说明它们之间所分配的时隙 数量也不同,导致时隙分配的公平性较差。
针对该问题，本文 设计一种基于全网时帧改变的时隙分配协议（〇1〇1«1-&!11^- change-based Slot A ssignm ent P ro to c o l，G A S A P)，通过全网节点 统一改变时帧结构的方式，保证所有节点的时帧结构始终相 同。
本文首先在时帧改变收敛时间的研究基础上为G A S AP 协议设计了时巾贞结构，并分别对不同网络拓扑条件下的时隙 分配过程进行了介绍，最后通过仿真验证分析了协议的性能。
1全网时帧改变的收敛时间研究当网络中某个节点发送的时帧改变申请（下文简称申 请)传递到全网节点所经历的时帧周期数最多，则可以将此 周期数定义为全网时帧改变的收敛时间。
由于节点所发送的 申请通常在控制时隙传递，所以全网时帧改变的收敛时间与 节点所分配到的控制时隙密切相关。
以图1为例，若一个时 峽周期只有一轮控制帧，且每个节点只分配一个控制时隙，如 果按方式A为节点分配控制时隙,则节点5在控制时隙发送 的申请需要3个时帧周期传递至所有节点;按照分配方式B 需要2个时帧周期;按分配方式C只需1个时帧周期。
如何 根据网络拓扑分配控制时隙，使任意节点的申请都能快速遍 历全网，是本文首要的研究目标。
控制帧首先将上述问题数学模型化:对任意节点i，将其一跳邻 节点定义为y(y)。
将节点；和％ 〇')进行矢量相连，矢量方向 根据节点i和M G)所分配到的控制时隙号，从控制时隙号小 的节点指向控制时隙号大的节点。