车载网络IPv6隧道的设计与实现

为了解决车载网关中异构网络与互联网的通信问题,设计了一种基于Linux虚拟设备的隧道,该隧道能实现IPv6数据包穿越NAT和CDMA的IPv4网络,并与车载异构网络互联。同时利用Linux中的模块动态加载特性及虚拟网络设备来灵活配置隧道参数,从模型层次上,在TCP/IP协议栈的网络层和物理设备驱动层之间设计了一个虚拟网络设备,所有的IPv6数据包在发送和接收之前均被本网络设备截获,并进行协议封装和解析。实验结果表明,该隧道可以高效稳定地使IPv6客户端穿越无线链路的IPv4网络,并与IPv6服务器端进行通信。     

卫星通信网关的设计与实现

目前,基于卫星通信是构建电力应急通信系统的主要方式。针对电力调度数据MPLS网络和卫星IP网络的异构网络互联问题,设计一种卫星专用通信网关。该网关可以完成电力调度MPLS网络与卫星IP网络之间的协议处理转换功能以及利用IP隧道在卫星网络透明传输电力MPLS业务报文。最后,在X86和Linux系统上实现了该方案,且通过在贵州电力调度网的测试,验证了该方案的可行性。     

WMN中基于循环补偿的公平调度算法

针对无线Mesh网络(WMN)中数据包调度方案公平性欠缺的问题,提出一种基于循环补偿的公平调度算法。该算法将Mesh节点中需要发送的数据包缓存在各自的数据流队列中,轮询处理队列的调度请求。利用信道状态监测机制确定队列的信道特征,通过循环补偿模型将队列调度过程划分为发送、补偿、休眠3个时期,各时期循环执行实现通信数据流间的平衡调度。仿真结果表明,该算法在公平性和吞吐量方面的有效性。     

6LoWPAN接入互联网的自适应联合网关的设计与实现

无线传感器网络与互联网结构的差异使得两者在接入与数据包处理等方面都面临着一定的技术难点。针对基于IPv6协议的低速无线个域网6LoWPAN( IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Network)与互联网接入方式的问题,用无线射频接入方式代替串口通信方式,提高通信过程中通信速率。同时结合无线传感器网络技术、嵌入式技术、轻量级网络地址转换/协议转换技术uNAT-PT(Micro Network Address Translation-Protocol Translation)、站间自动隧道寻址协议技术ISATAP(In-tra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol)和进程间通信IPC( Inter-Process Communication)机制,在网关处实现了两者之间的自适应适配互通机制,优化数据包流向问题。实验结果表明,无线射频接入方式与协议适配的自适应数据包调度机制能够提高通信过程中的通信速率,减少网络时延,优化网关通信性能。     

多路并行传输中数据调度算法的优化

针对异构无线网络环境中,基于流控制传输协议（SCTP）的多路并行传输协议（CMT-SCTP）存在接收缓存阻塞和路径负载失衡等问题,提出一种改进的轮询数据调度算法。该算法根据每条路径上的发送队列信息和拥塞状况对网络状况进行估计,并按照各路径上的网络状况分配相应的传输任务量,缩短数据包在接收端缓冲区的平均排队时延,减少接收端乱序数据包的数量。仿真结果表明,改进的轮询数据调度算法能有效提升CMT-SCTP在异构无线网络环境中的传输效率,有效缓解接收缓存的阻塞,且对不同的网络场景具有很好的适应性。     

一种多协议转换工业智能加密网关

为了解决工业现场不同通信规约的设备无法通信以及明文数据通信过程中的安全隐患问题，设计了一种基于嵌入式技术的多协议转换工业智能加密网关设备。从系统设计角度介绍了网关主要子系统：核心控制器模块、协议通信模块、通信加密模块和人机界面的设计原理和设计策略；从软件功能设计角度介绍了核心控制器实现协议转换的策略和方法。该网关可连接不同种通信规约设备，实现多种协议互转功能，且对数据进行加密传输，完成异构网络之间的信息交换。     

基于灰色马尔科夫预测的移动多路传输调度算法

多路径传输控制协议通过聚合多路径带宽提高资源利用率及网络吞吐量。在无线异构网络环境中,由于网络性能不稳定、传输路径性能差异等因素容易导致数据包乱序及缓冲区阻塞,对网络多路传输性能造成负面影响。为在有限的接收缓冲区内对数据包实施合理调度,基于灰色预测模型GM （1,N）与马尔科夫优化的前向传输时间（FTT）预测模型,提出一种自适应多路传输数据调度算法GMM-S。通过对未来时刻子流FTT的准确预测实现子流传输性能的有效评估,并以此作为数据分发依据进行传输数据的多子流动态调整。仿真实验结果表明,与RR和LowRTT算法相比,该算法可有效解决接收端数据包乱序问题,同时提升网络吞吐量。     

基于IPv6分段路由的高校网络流量调度算法

高校网络流量调度算法的数据包转发吞吐率较低,研究基于互联网协议第6版(Internet Protocol version 6,IPv6)分段路由的高校网络流量调度算法。采集高校网络数据,通过网关将数据封装成IPv6数据报文,再转发至交换机与控制器建立通信,制定数据包转发规则;设定添加传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)的和式增加积式减少(Additive Increase Multiplicative Decrease,AIMD)机制,收敛网络流量,均匀分配带宽的平衡状态,调整网卡分配宽带,进行流量预估;判断链路的网络流量,求解最优路径,实现网络流量调度。实验结果表明,运用设计方法处理转发的吞吐率较高,有效提高高校网络的服务质量。     

面向煤矿井下的多协议融合网关设计

针对现有煤矿安全监测系统中信息传输可靠性差、异构数据融合度低的问题,设计了一款面向煤矿井下的多协议融合网关。该网关可同时接入不同协议类型的传感器,将多源数据以以太网协议数据的形式传输到远程服务器进行信息融合。在该网关中,物理层通过不同协议(RS232、RS485、CAN、ZigBee)传输介质和接口接收终端的数据信息;协议层对不同的数据格式进行解封,得到终端用户原始数据;系统层通过任务管理和通信调度完成多类型设备的接入;应用层设计用户函数和调用内核空间的网络层协议进行数据封装,得到以太网协议格式的数据后不需处理就可传送到上级节点,完成网关多类型协议数据到以太网协议数据的转换传输。测试结果表明,该网关可以实现RS232、RS485、CAN、ZigBee等协议数据转以太网协议数据的透明传输,且传输时延集中在15ms以内,传输数据丢包率低,具有很强的通信可靠性。     

数据中心网络光电交换架构下的流调度算法研究

研究了基于多级Clos数据中心网络的光电交换架构下的流量调度算法,以减少数据传输时延,同时也保证无丢包。传统ADAPT调度算法能实现加速比最小化,但仍然有一些空闲时间槽,而造成带宽未被充分利用。为了解决该问题,在多级Clos网络中,提出了一个多跳路由和调度（Multi-Hop Routing and Scheduling,MHRS）算法,该算法可以在不增加加速比的同时充分利用空闲的带宽。与ADAPT算法类似,MHRS算法先将流量矩阵分解为商矩阵和余矩阵,然后实现两步调度,即将单跳作为第一步,将多跳作为第二步。第一步将余矩阵中的一些数据包调度到商矩阵所形成的配置矩阵的空闲时间槽中,而当这些数据包不能在第一步中被直接调度时,则采用第二步绕道的多跳调度过程传输数据包。仿真结果证明,在多级Clos网络中MHRS算法比ADAPT算法性能更好。