Internet网络时延测量中的时钟同步算法

针对单向网络性能测量过程中存在的时钟同步问题，提出了基于法向距离最小的优化目标。该文根据优化目标推导了时钟同步优化算法，从而提高单向网络时延测量的精确性。并针对一个实际的网络时延测量结果进行了分析，验证了该算法的有效性。     

高带宽组播网络端到端时延测量及分析

随着IP组播技术的飞速发展,用户对多媒体视频流的需求的增加导致IP组播网络的性能下降。为解决IP组播性能测量中网络延迟问题,在高速校园网中,根据RFC标准文档中定义的组播性能测试指标和测试方法,实现精确测量组播网络的端到端时延,并且利用时钟同步原理对测量结果进行时钟频差分析。其创新之处在于将线性规划算法应用到对测量模型进行分析的过程中。通过在高速校园网中的测量结果表明,通过所提出算法对测量结果进行修正后可以得到准确的端到端网络时延。该研究为在校园网中推广组播流媒体应用打下基础,更有利于发现网络瓶颈,为未来网络构建奠定基础。     

基于通用PC架构的高精度网络时延测量方法

时延是准确测量时延抖动、带宽等网络性能指标的基础.目前的时延测量方法由于存在时钟误差和位置误差因而精度较差.提出一种改进的时延测量方法,以TSC(time stamp counter)寄存器取代系统时钟计时来消除测量的时钟误差,将时间戳记录位置由应用程序转移到网卡驱动来消除位置误差,极大地提高了时延测量精度.实验结果表明,与传统方法相比,不同包长度下,所提出的方法可降低测量误差21%～150%,且测量结果稳定,对系统吞吐量基本无影响.该方法基于通用PC架构,测量成本低,适于普遍采用.     

基于高精度性能计数器的网络单向时延研究

区别于常规的消除时钟偏差和时钟频差的网络单向时延测量方法,提出一种新的单向时延测量方法.利用两主机的高精度性能计数器的相对关系,推导出基于高精度性能计数器的网络单向时延表达式,为了估算表达式中的待定项,在两主机之间建立TCP连接,周期性双方向交换性能计数器信息,通过包对理论,定时更新时延表达式中的待定项.结果显示,该方法完全不需要主机之间的时钟同步,具有精度高、可在线测量的优点,同时,它提供了一种非对称网络环境下单向时延测量的手段.     

单向延迟测量的在线实时时钟调整检测算法

在网络单向性能指标分析中,使用软件方法对单向延迟时间序列进行分析,在线检测时钟调整位置,消除端系统间的时钟偏差,实现在线时钟同步是提供准确网络单向测量的前提保证.根据端系统间单向时延的结构特征,分析时延在大扰动的情况下,使用滑动窗和自底向上算法进行在线实时时间序列分段来检测时钟调整,存在的分段不准确问题.提出一种基于离线分段和在线检测的时钟调整检测算法,其时间复杂度为O（w）,解决了对单向延迟的时间序列进行实时分段准确性低的问题.仿真及实际测试实验表明,该算法是行之有效的.     

无线测量网络时延抖动快速收敛的测量

WSN组成的测量网络,利用本地短时延降低采样数据与误差精度形成过程的时间,使测量与网络性能变化无关。文中采用具有地理信息特征的GEAR路由改良算法,在优化测量目标区域QoS基础上,依靠平滑误差与测量误差形成测量值生成算法;引入LQI对GEAR的路径选择优化,稳定时延、降低时延抖动提高测量网络数据传输质量,使测量相对误差只与数据采集设备相关。算法在民居测量网络与草堆发酵参数测量网络中得到了证实,仿真也验证了测量网络具有低抖动时延与低的丢包率。     

网络控制系统中在线时延测量及时延补偿

为了克服网络控制系统中随机时延对控制性能产生的影响,提出了基于在线时延测量和一步预测输出(基于在线参数辨识)的随机时延补偿方法。通过对以太网中随机时延的分析,提出一种在以太网中不存在同步时钟的情况下在线测量时延的方法;在在线辨识模型参数基础上,得到对象一步(随机时延小于一个采样周期)预测输出,从而根据测得的时延得到对象由于随机时延而引起的输出量变化;再用变化量加上对象输出量用于控制算法反馈。最后通过基于以太网控制实验平台对液位对象进行控制所得的结果,验证了时延测量方法和随机时延补偿算法的有效性。     

IP网络性能测量研究现状和进展

网络性能测量是网络测量领域的核心分支,是指遵照一定的方法和技术,利用软、硬件工具来测试、验证及表征网络性能指标的一系列活动总和,是量化网络性能指标,理解和认识网络行为最基本和最有效的手段,在网络建模、网络安全、网络管理和优化等诸多领域均有广泛应用,是计算机网络领域持续的研究热点之一.本文介绍了该领域的研究现状与进展,重点讨论了带宽、丢包和时延测量等方面的代表性算法,从算法的基本思想、关键技术、实现机理入手,剖析了突发性背景流的时间不确性和多跳网络路径下的空间不确定性对带宽测量的影响;丢包测量中应用流丢包与探测流丢包的区别与联系;时延测量中时钟偏差与时钟频差的相互作用关系等问题,并在此基础上对网络性能测量面临的挑战、发展趋势和进一步研究方向进行了讨论,希望能为该领域的研究者提供一些有益的启示.     

基于Internet的实时机器人系统时延预测研究及算法

针对基于Internet实时机器人系统，提出了多尺度的时延预测算法，该算法是在线和实时的。基于网络结构分析了网络时延的主要组成及其时延特性。不同于传统的网络往返时延的预测，该算法预测的是能真实反映端对端数据包传递的单程时延，而且还提出了预测单向时延所需的时钟同步算法。理论分析和多点之间的网络实验验证了该算法的高效性。     

一种双参数拓扑推测方法

针对采用单一性能参数推测网络拓扑结构算法的问题, 如有效性与网络负载有关以及测量节点性能参数时大多需要节点间时钟的同步等, 在现有的测量方法基础上, 提出了一种不需要节点间时钟同步可以测量端到端时延抖动和丢包相关性的紧接分组对序列测量方法, 同时设计了一种综合端到端时延抖动和丢包相关性的双参数拓扑推测算法, 该算法能够适应不同的网络负载环境。最后通过NS-2仿真实验验证了该算法的有效性和准确性。     

A fuzzy-based approach to remove clock skew and reset from one-way delay measurement

One-way delay (OWD) traces are important measurements for analyzing end-to-end performance on the Internet. It is still a great challenge to provide a scalable solution for large-scale OWD measurement. Because the clocks at end systems are usually not synchronized, the OWD measurements are often inaccurate. For the more challenging case with clock resets to some reference times during the measurement, the OWD measurements are more inaccurate. Furthermore, the measurement data often exhibit considerable network-induced noise when the network is heavily loaded. All the existing OWD measurement techniques, such as linear programming and convex-hull approach (CHA), try to solve this problem by deterministic mathematics model. However, they often fail to distinguish clock resets from temporary Internet congestion. Based on the fuzzy-clustering analysis, this paper proposes a new algorithm to estimate and remove the clock skews and resets from measurement results. This algorithm has been implemented as a tool called fuzzy-based OWD corrector (FOC). The paper then presents OWD measurements of several Internet paths using FOC. Numerical experiments demonstrate that FOC is more accurate and robust than the existing techniques. FOCs computation complexity O(N) is similar to that of CHA and its computing time is much less than that of convex-hull technique.     

基于概率同步算法的计算机外时钟同步系统设计与仿真

在计算机软件时钟同步系统中，网络延迟的测量与建模、同步算法的设计及算法性能的评估是要解决的三个主要问题。该文研究了基于概率同步算法的计算机外时钟同步系统设计。首先研究了基于PC高分辨计数器接口的网络延迟精确测量方法，对几种典型网络环境进行了测量，建立了网络延迟的对数正态分布统计模型。然后推导了网络延迟为对数正态分布模型下的同步包数目的计算公式，研究了基于该公式的概率同步算法参数设计。最后，对单个从节点情况下改进的概率同步算法的性能进行了仿真检验。结果表明，基于网络延迟的对数正态模型的推导和设计是正确、可靠的。改进的概率同步算法具有较高的同步效率和同步精度，可以用于实际的仿真系统。     

单向延迟测量中时钟动态性检测算法

延迟是评价网络性能的重要指标,也是进行其他网络性能指标测量的基础.基于全球定位系统(GPS)的端到端(end-to-end)时钟同步是测量网络单向指标的常用方法,但是其代价昂贵且缺乏灵活性.在无端到端时钟同步机制下进行网络单向延迟指标测量的关键是消除时钟偏差效应的影响.基于对时间序列分段技术的分析,提出了一种新的时间序列分段标准与改进的分段算法,实现序列的自动聚类,其时间复杂度为O(N²).将该算法应用于检测端到端时钟的动态性,识别测量过程中时钟跳变和时钟频率调整位置,实现对网络单向延迟的测量,弱化了同类工作中对时钟动态性的严格假设.同时提出了基于滑动窗的在线实时时钟动态性检测算法.实际测试实验表明,该算法是行之有效的.     

一种网络测量中的时钟同步算法

包延迟跟踪在端到端性能分析和流量控制算法设计中是很重要的度量指标。论文介绍在延迟测量中评估和消除相对时钟误差的convexhulls法,这些算法能大大改善测量的准确性,可以在线和离线使用。     

Secure and self-stabilizing clock synchronization in sensor networks

In sensor networks, correct clocks have arbitrary starting offsets and nondeterministic fluctuating skews. We consider an adversary that aims at tampering with the clock synchronization by intercepting messages, replaying intercepted messages (after the adversary’s choice of delay), and capturing nodes (i.e., revealing their secret keys and impersonating them). We present an efficient clock sampling algorithm which tolerates attacks by this adversary, collisions, a bounded amount of losses due to ambient noise, and a bounded number of captured nodes that can jam, intercept, and send fake messages. The algorithm is self-stabilizing, so if these bounds are temporarily violated, the system can efficiently stabilize back to a correct state. Using this clock sampling algorithm, we construct the first self-stabilizing algorithm for secure clock synchronization in sensor networks that is resilient to the aforementioned adversarial attacks.     

Reliable buffered clock tree routing algorithm with process variation tolerance

1 Introduction The clock distribution network design is a very challenging task, because the per-formance and functionality of the whole synchronous system directly depend upon the clock signals. Clock skew is manifested by a lead/lag relationship between the clock signals. Conventional clock designs always demand a zero clock skew system, since they think that clock skew may limit the maximum operation frequency. Exact zero skew was first accomplished in ref. [1], and then DME (Deferred-Mer…     

一种用于估计测量设备之间时间偏差的算法

该文分析了单向时延测量的必要性,并指出测量设备之间存在的时间偏差给时延测量带来了误差;该文提出一种算法用来估计测量设备间存在的时间偏差,利用算法估计的时间偏差来校正测量结果,达到准确测量单向时延的目的。仿真验证了估计算法的准确性。     

IEEE 1588v2基于透明时钟的误差分析与修正

针对时间同步过程中出现积聚性错误,导致同步精度降低的问题,通过对误差来源和透明时钟工作原理的分析,结合IEEE 1588v2时间同步协议的延时请求应答机制和对等延时机制,归纳了一整套基于透明时钟的频率补偿和误差修正方法。测试结果表明,经过频率和相位的双重调节,主从时钟的同步精度可以达到亚微秒级别,完全满足高精度同步系统的要求。