基于联邦共识机制的多视频流带宽分配策略

针对瓶颈链路中视频带宽分配不均导致的用户QoE不公平以及带宽利用率低的问题,提出了一种基于联邦深度强化学习的分布式视频流公平调度策略。该策略能够根据客户端网络状态和视频QoE等级动态生成带宽分配权重因子,服务器端的拥塞控制算法则根据带宽分配权重因子为瓶颈链路中的每个视频流分配带宽,以保障瓶颈链路中视频流的公平传输。每个视频终端都运行一个带宽分配agent,且多个agent以联邦学习的方式周期性地训练,以便代理模型能够快速收敛。带宽分配agent通过共识机制同步联邦训练参数,实现了在异步播放请求条件下带宽分配agent模型参数的分布式聚合,并确保了agent模型参数的安全共享。实验结果表明,与最新方案相比,提出策略在QoE公平性和整体QoE效率方面分别提高了10%和7%,这表明提出策略在解决视频流带宽分配不均问题和提升用户体验方面具有潜力和有效性。     

动态带宽分配分级QoS链路接入控制算法

针对传统的基于带宽请求链路接入控制算法（Link Bandwidth Require Control Algorithm,LBRCA）的接入成功率和系统带宽利用率不高的问题,设计了一种多链路接入共享带宽分配模型,分析了链路带宽分配和QoS等级的特点,提出一种动态带宽分配分级QoS链路接入控制算法DBAMQ（Dynamic Bandwidth Allocation and Multi-level QoS）,该算法在保证某QoS等级的基础上允许动态地对系统的带宽进行重分配。实验结果表明,该算法在接入成功率、系统总带宽利用率和系统效能等都比传统链路接入控制算法好,适合于大规模宽带接入链路控制的应用。     

中继卫星星间链路的天线资源分配策略研究

中继卫星的数据传输主要是合理分配其星载天线资源接受各类数据并进行传输,为了提高接收多用户航天器数据的速度和实时传输能力,需要对星间链路的建立及天线资源分配等相关问题进行研究.首先对中继卫星与用户航天器之间建立星间链路的平台可见性条件进行了分析,提出了计算平台可见的一种简单算法.重点研究了中继卫星用于与多用户航天器之间建立星间链路的天线资源分配问题,提出了中继卫星天线资源分配策略,建立了相应模型并给出了求解算法.最后利用Matlab进行仿真,仿真结果表明所建模型及所提出的几种算法是合理的,可以为中继卫星的任务规划提供服务.     

中继卫星与用户航天器之间星间链路的研究

中继卫星在地球同步静止轨道上运行,既能直视中低轨道用户航天器,又能直视地面站,是沟通用户航天器与地面站的桥梁。如果考虑中继卫星星座,则中低轨道用户航天器基本上在中继卫星星座的覆盖范围内,因此只考虑单颗中继卫星与用户航天器之间的星间链路情形。中继卫星与中低轨道用户航天器之间的星间链路可以用中继卫星与用户航天器之间的时间窗口个数、平均时间窗口长度、最大和最小的时间窗口长度等参数描述。利用STK,采用模拟仿真的方法,分析了中继卫星与用户航天器之间的星间链路特性。     

多优先级的卫星网络信道分配算法

为了解决终端接入卫星网络的信道分配问题,充分利用卫星网络有限的信道资源,在分析终端级别和业务级别多样性的基础上,加入优先级标识,建立多终端和多业务优先级模型,分析接入满意度与接入阻塞率、链路带宽和链路总时延的关系,建立接入满意度模型,提出信道竞争机制和带宽压缩机制,进而提出基于多终端和多业务优先级的信道分配算法。仿真结果表明,相比传统算法,该算法可以根据不同终端和不同业务级别分配卫星网络的信道资源,提高接入满意度,进而提高信道利用率。     

链路聚合在IP承载网中的应用及优化研究

链路聚合技术可以通过聚合多个同类型端口来提高链路带宽,并同时实现冗余容错和负载均衡的功能,满足了IP承载网业务对大带宽的需求,被应用于IP承载网与接入汇聚设备中继链路之中.IP承载网作为实时业务传输载体,要求对通信故障进行快速检测、快速切换,保证实时数据不间断传输.在链路聚合技术实施基础上加载BFD双向快速检测功能,能进一步对网络进行优化,提高IP承载网的可靠性.     

DHBAM：一种动态层次式带宽分配方法

针对协作式虚拟环境中,协作对象对数据报文的传送有着不同服务要求,提出了一种基于协作层次的动态层次式带宽分配方法。该方法通过带宽预留的方式,能根据协作服务等级和网络链路状况,在主动路由器上对网络带宽进行动态调整,为协作用户提供了高质量的带宽传输保证。仿真结果显示,H、M、L层次的用户由于级别不同而在网络负载变化时能得到适合自身层次的带宽。其分析表明,该方法在系统网络负载变化时能保证不同协作用户之间的数据信息传输的质量要求。     

基于网络行为偏好分类的DTBF+算法

针对Best-effect机制下DTBF动态令牌分配算法应用层流量分配不合理的问题,提出一种基于网络链路应用行为偏好分类机制的DTBF改进算法DTBF+。利用用户传输内容分类策略,将空闲用户链路中多余的令牌动态地分配到非对等(P2P)应用的繁忙用户链路中。应用结果表明,该算法可有效提高带宽的使用率和非P2P应用链路的瞬时带宽,降低资源分配的盲目性。     

改进的WiMAX中继选择算法研究

针对802.16j 的移动多跳中继网络提出一种基于路径损耗和SINR的中继选择算法。该算法通过计算每条传输链路的路径损耗,选出路径损耗之和最小的2个中继站,比较这2个中继站与移动终端之间接入链路的SINR,将具有最大接入链路SINR值的中继站作为最优中继来改善移动终端的服务质量。对系统性能指标进行仿真分析,结果表明该算法可以有效降低中断概率和提高网络的稳健性。     

基于TCP/IP协议的网络负载均衡软件的设计与实现

随着以太网技术的发展,用户对业务的实效性和QoS的需求也越来越高。要解决这类问题,首先需要面对网络上传输的信息内容与传输链路协调管理的问题。特别是当网络传输大量的不同级别、不同需求的数据,一旦重要数据长时间延时或所需传输链路带宽不足甚至被占用或突然中断,将会造成极大的损失。针对多WAN口接入、网络负载均衡的运用,首先对传输的数据信息分类,然后根据所获取的每个WAN口链路状态数据,对传输的数据按比例进行分段并通过不同的计算机端口发送,最后通过不同的链路进行传输。     

一种基于QoE效用函数的资源分配算法

针对多用户MIMO-OFDM系统,立足业务体验方,给出了一种最大化用户QoE的资源分配算法。通过设计QoE效用函数,将用户QoE与系统QoS参数关联起来,在发送功率和目标误码率的约束条件下,以最大化用户平均QoE为目标,通过QoE效用函数获取用户当前时刻QoE增量,据此确定用户时频资源分配优先级,进而进行注水功率分配。仿真结果表明,该算法能够充分利用系统资源,有效提高用户平均QoE。     

多视点视频无线资源优化

多视点视频是指在场景中放置多台摄像机,记录下多个视点数据,提供给用户视点选择和场景漫游的交互式媒体应用.多个摄像机从不同视角同时拍摄同一场景得到的一组视频信号,每一个摄像机代表一个不同的视角.可同时传输多个空间角度的视频流到用户端,并合成用户所需要的视域图像.多视点视频是一种新型的具有立体感和交互操作功能的视频,是未来一种极具应用前景的多媒体应用.然而,当前多视点的无线网络带宽分配机制中,都没有考虑大量的、不同解码能力的用户共存时的效率问题.一般情况下,合成视域往往需要至少左右两边(两条以上)的参考视频同时传输到用户端,才能使合成的视域质量不低于直接传输的视点质量,使得网络数据量成倍增加.同时,用户的设备性能影响用户感知质量.网络中手机屏幕和高清大屏显示对网络传输视频数据率的要求不同,必须考虑用户设备解码能力的限制,才能真正提供用户满意的感知质量.本文通过考虑移动无线网络带宽约束,考察不同用户端硬件的解码能力、视域大小及带宽消耗,利用博弈理论,使整体网络资源收益最大.本文分别考虑了几种特定场景下多视点视频传输的无线网络的资源分配.第一,已知网络用户的满意度参数,不考虑带宽的限制(带宽充足),如何确定每个用户需要支付的单位价格.第二,在用户个数不确定的条件下,如何判断出可以接入的用户个数和用户需提供的单位价格.第三,同时考虑用户设备对最大场景复杂度解码能力受限以及网络带宽受限两个约束条件,同时进行用户接入控制和多视点的视频质量优化,使得网络的收益和用户的效用得到最大化.本文对提出的算法进行了理论分析,证明了本文参数设置的合理性.在多视点移动网络资源调度中,本文提出的算法可以方便设置所需的价格参数.从视域大小、价格、用户效用、网络收益等各方面对实验性能进行比较.仿真结果显示本方法在同等实验条件下,多视点用户效用提升分别为5%和12%,网络总体收益增加32%.本文算法可以同时满足网络收益和用户整体效用最优,提高多视点视频在多用户下的网络资源利用率.     

多重链路时延优化动态可用带宽分配算法

为了优化多重链路多业务环境下的时延,首先分析了带宽分配及链路中数据传输时延计算方法,提出一种时延优化的动态可用带宽分配算法(DODBA)。该算法基于不同优先级业务的时延比较实现了剩余可用带宽的重新分配。仿真实验证明了DODBA的有效性,能控制各链路不同业务的时延,并提高了系统带宽资源的利用率。DODBA可用于解决大型宽带网络接入控制中的实际问题。     

A remote display QoE improvement scheme for interactive applications in low network bandwidth environment

Screen transmission is an essential part of Desktop as a Service (DaaS) which directly influence the quality of experience (QoE). In this paper, we propose a novel QoE improvement scheme that dynamically controls the quality setting of the image compression before the screen transmission to decrease response time of the system still maintaining the satisfactory image quality, hence improves the QoE in interactive applications in a band-limited environment. The proposed scheme first selects the best quality setting appropriate for current network bandwidth quota, then uses the remaining bandwidth to improve the quality setting of low motion regions without any adverse effect on response time. To enable the adaptive quality selection and image quality refinement, we propose a compressed image file size inference model and a block priority calculation method respectively. Particularly, we implement our QoE Improvement Scheme to work with screen content coding. Both quantitative measurements and users’ evaluations in the experiments show that our QoE improvement scheme improves QoS as well as QoE by utilizing the available network bandwidth efficiently.     

大规模客户端视频流带宽调度

视频流服务的迅猛发展, 大规模用户共享带宽链路的场景不断增多. 现存的DASH视频流采用的ABR算法多用于提高单客户端用户的体验质量(quality of experience, QoE), 还有一些算法仅针对数个客户端的情况. 本文提出一种应用于大规模客户端场景的带宽调度算法, 通过聚类算法减小调度规模, 再将带宽分...     

容迟网络广义k选播路由资源分配模型

容忍网络（DTN）协议现用于缓解移动网络频繁中断和网络分割造成的性能不稳,其核心之一是资源分配。然而在公共交通工具移动网络或物流环境中,现有路由算法的先验知识具有时间的概率不确定性,降低了资源分配效率。提出广义k选播,在许可时间段内对k个路由器之间进行路由和资源分配,分散其时间不确定性的偏差程度。而接入路由器信息矩阵可决定广义k选播集,从而实现对多个目的地的托管传送。在此基础上进一步提出路由资源分配的概率不确定模型。仿真验证其传输性能和鲁棒性整体优于DTN多播路由方案。     

Adaptive joint bandwidth and power allocation in heterogeneous wireless access environment

Joint bandwidth and power allocation for a multi-radio access(MRA)system in a heterogeneous wireless access environment is studied.Since both the number of users being served by the system and the wireless channel state are time-varying,the optimal resource allocation is no longer a static optimum and will change with the varying network state.Moreover,distributed resource allocation algorithms that require iterative updating and signaling interactions cannot converge in negligible time.Thus,it is unrealistic to assume that the active user number and the wireless channel state remain unchanged during the iterations.In this paper,we propose an adaptive joint bandwidth and power allocation algorithm based on a novel iteration stepsize selection method,which can adapt to the varying network state and accelerate the convergence rate.A distributed solution is also designed for the adaptive joint resource allocation implementation.Numerical results show that the proposed algorithm can not only track the varying optimal resource allocation result much more quickly than a traditional algorithm with fixed iteration stepsize,but can also reduce the data transmission time for users and increase the system throughput.     

Management of virtual network resources for multimedia applications

The Internet is the primary means for multimedia content sharing, playing a central role in the lifestyle of users. As a consequence, in the past few years, the traffic demand for access and edge networks has increased (video stream downloading, videoconferencing or even the broadcasting of video streams through the Internet), since multimedia applications have strict requirements, including high bandwidth, small amount of loss and low delay. To address this scenario, the edge as a service (EaaS) paradigm arises as a suitable approach to increasing the quality of Internet access. The EaaS uses network virtualization and software-defined networks to improve the resource utilization and manageability. Within this context, this article proposes a framework to manage the virtual network resource (VNR) according to the multimedia application characteristics, and not only the network requirements. Additionally, a study about the relationship between quality of experience (QoE) and VNR availability was performed to be used as a basis for a proposed resource allocation adjustment mechanism. Experiments using real multimedia traffic under distinct scenarios demonstrate the effectiveness of the proposed framework to ensure the QoE of users through the management of the VNR.     

互联网端到端多路径传输跨层优化研究综述

近年来,随着虚拟现实、物联网、云计算等新兴技术的发展,用户对网络带宽的需求迅猛增加,使用单一接入技术已经难以满足用户对网络带宽的需求.为了解决用户日益增长的带宽需求和有限的频率资源之间的矛盾,互联网端到端多路径传输技术应运而生.互联网端到端多路径传输协议,如MPTCP （multipath TCP）,目前主要工作于传输层,能够利用终端已经具备的多块网卡（如WiFi网卡和4G网卡）同时进行数据的端到端并发传输,从而提高总的传输带宽和对网络动态性的适应能力.由于每条子流可以通过TCP协议及其优化算法实现端到端的可靠有序传输,因此端到端多路径传输的研究重点在于多条子流之间的智能协同,主要体现在子流选择、数据分配和调度、联合拥塞控制等方面.然而,底层链路的动态变化使得传输层所估计的链路参数无法及时地反映当前链路的状态,异构物理网络接口具有不同的资源分配特点,不同子流在网络层存在部分传输路径重合问题,上层应用的数据包在截止时间、重要性、失真率等方面存在差异,这些都将给端到端多路径传输中子流之间的智能协同带来影响.因此,仅仅依靠传统的传输层信息无法有效发挥多路径传输的优势,需要在传输层对其他层次的相关参数进行有效利用.为此,近年来有关研究着手利用物理层、链路层、网络层以及应用层的相关信息,通过跨层联合优化来有效地提升多路径传输的优势.比较了近年来利用跨层信息进行多路径传输优化的研究,分析了各层的功能特点及其与多路径传输的关系,并在最后对未来的研究趋势进行了展望.     

Fair resource allocation and stability for communication networks with multipath routing

Multipath networks allow that each source-destination pair can have several different paths for data transmission, thus they improve the performance of increasingly bandwidth-hungry applications and well cater for traffic load balancing and bandwidth usage efficiency. This paper investigates fair resource allocation for users in multipath networks and formulates it as a multipath network utility maximisation problem with several fairness concepts. By applying the Lagrangian method, sub-problems for users and paths are derived from the resource allocation model and interpreted from an economic point of view. In order to solve the model, a novel rate-based flow control algorithm is proposed for achieving optimal resource allocation, which depends only on local information. In the presence of round-trip delays, sufficient conditions are obtained for local stability of the delayed algorithm. As for the end-to-end implementation in Internet, a window-based flow control mechanism is presented since it is more convenient to implement than rate-based flow control.