基于二级控制器和线性模型的自适应带宽分配算法

针对虚拟化网络中存在的带宽分配问题,提出了一种基于二级控制器系统的自适应带宽分配算法。该控制器系统由包含VN子控制器的一组SP控制器和InP控制器构成;首先把每个VN在每个控制间隔的特性用一个线性模型来局部近似,以得到其过去、当前的带宽分配以及过去包时延性能之间的关系,然后基于物理链路容量的限制,系统对每个VN所请求的带宽作出响应并进行动态调整,以达到灵活的分布式自治控制,并保证为每个VN分配合理的带宽。仿真结果表明,提出的算法不仅能够在多个VN之间合理、动态地分配可用链路容量,而且能够提高总带宽的利用率和分配的公平性,满足每个VN的QoS需求。     

Ad Hoc网络中联合跨层拥塞控制和资源调度

提出一个联合传输速率、链路的传输时间和链路速率的网络利用最大化模型（NUM）,并用对偶分解理论设计该问题的分布式算法。目标是为了得到传输层的最优的端到端的源速率,物理层的功率以及MAC层资源的最优分配,从而使网络利用率达到最大的同时使所有链路的功耗最小。通过仿真实验,验证算法的可行性,能达到预期的目标。     

基于效用的超宽带系统带宽分配

把超宽带系统的带宽优化调度表示为一个效用最大化的问题。对于系统的带宽分配,效用函数是服务质量的有效度量,它反映了用户对所分配的资源的满意程度。针对超宽带无线网络带宽分配中链路和用户的集中式算法的复杂性,用分布式方案解决这种问题,以自适应变化的无线网络环境。对系统带宽进行基于效用的分配,满足超宽带系统高速率传输的需要。     

自适应PI主动队列管理算法

主动队列管理是一个非常活跃的研究领域,相对于丢尾算法,AQM(active queue management)能够提供更短的平均队列延迟和更高的带宽利用率.虽然PI(proporrional integral)主动队列管理算法的性能优于RED(random early detection)算法,但是PI算法的收敛速度比较慢.以PI算法为基础提出了一种自适应PI算法API(adaptive proportional integral).API通过实时测量链路的报文丢失率,获得当前的负载信息,然后动态设置PI算法中的有关参数.通过ns-2模拟表明,相对于PI及其改进算法PIP(proportional integral based series compensation and position feedback compensation),API具有更快的收敛速度和更小的队列抖动.     

一种新的网络拥塞控制算法API-V

针对PI控制器响应速度的不足，提出一种自适应网络动态变化的主动队列管理算法：API-V控制器．在PI控制器的基础上，根据瞬时队列长度增加速度控制，根据实时测量链路的数据包丢失率获得当前的负载信息，动态调整PI算法中的有关参数．理论分析和仿真结果表明，相对于PI控制器及其改进算法，API-V控制器具有更快的响应速度、收敛速度和更小的队列抖动，并且提高了缓冲区的利用率．     

基于滑模控制的显式控制协议带宽补偿算法

在动态网络中,显式控制协议(XCP)带宽设置不当会使链路利用率大幅下降。针对该问题,提出一种基于滑模控制的XCP带宽补偿算法FC-XCP,通过设计合理的控制器,使输出带宽与链路带宽相匹配、网络系统更稳定。仿真结果表明,与PII-XCP算法相比,FC-XCP能明显提高动态网络的带宽利用率。     

基于速度控制的API网络拥塞控制策略

本文针对PI控制器响应速度方面的不足，提出了一种自适应网络动态变化新的主动队列管理算法--API-V控制器。在PI控制器的基础上，根据瞬时队列长度，增加速度控制；根据实时测量链路的数据包丢失率，获得当前的负载信息，动态调整PI算法中的有关参数。理论分析和仿真表明，API-V控制器相对于PI控制器及其改进算法，不仅具有更快响应速度和收敛速度、更小的队列抖动，而且提高了缓冲区的利用率。     

能量搜集充电的设备到设备通信功率分配方案

主要研究多个能量搜集充电的设备到设备(D2D)用户非正交复用一个蜂窝用户信道资源时的功率分配问题。在保障蜂窝用户的服务质量前提下,建立了一个最大化能量搜集充电的D2D用户的传输速率问题。由于该问题是一个非凸规划问题,提出一种低复杂度的凸近似算法,并得到该问题的一个紧下界可行解。最后,通过仿真分析得出该算法能够逼近最优传输速率,为多个能量搜集充电的D2D对与一个蜂窝用户共享链路的场景提供有效的功率分配方案。     

一种基于DTBF的公平队列保障机制及产业化研究

许多基于队列的机制被提出,用于对带宽进行管理控制,以解决带宽分配和流量负载均衡问题。但是,它们在实际应用中没有消除链路层流控对传输层性能的影响,对TCP性 能造成一定的下降,使带宽利用率不够高。本文首先给出基于令牌分配的流量数学模型,设计了一种基于动态分配令牌的优化算法来解决逻辑链路间的流量控制问题,然后 用已有的“公平队列”技术来解决控制带宽资源的使用问题,并给出了相关的产业化研究和讨论。     

一种基于组合型模糊控制的主动队列管理算法

计算机网络具有的复杂性和动态特性使传统控制理论难以进行主动队列管理（Active Queue Management, AQM）算法的设计和分析．本文在模糊集合和模糊系统理论的基础上设计了一个主动队列管理算法CF（Combination Fuzzy control）．其中模糊控制器I根据瞬时队列的长度和变化值计算控制量；模糊控制器II根据系统负载因子计算控制增益．通过选择模糊控制器参数，模糊控制系统与使用PI（Proportional Integral）控制器的系统具有相同的局部稳定性．最后通过仿真对CF、PI和单模糊控制器的性能进行了比较．     

无人艇全分布式动态事件触发编队控制

针对通信资源受限的多无人艇(USV)编队控制问题, 本文提出了一种动态事件触发数据传输机制以降低通信频率, 减少控制算法对系统带宽的占用. 首先, 基于滑模和自适应控制算法设计一种全分布式编队控制器, 使得所有编队成员在保持预设队形的同时能够完成对期望轨迹的跟踪. 与现有编队控制器相比, 该控制器不需要通信网络的全局信息. 然后, 基于Lyapunov稳定性理论证明了编队跟踪误差以及所有闭环信号都能达到稳定状态. 此外,该算法能够保证触发时间序列不表现出Zeno行为. 最后, 通过数值仿真验证了全分布式编队控制器的有效性     

一种适用于宽带无线多媒体网络的上行带宽分配方案

提出了一种适用于宽带无线多媒体网络的上行无线带宽分配方案。该方案将业务数据分为3种类型，即实时恒定速率业务、恒定变速率业务、非实时业务，针对不同业务对时延和带宽的不同需求，采取不同的方法获取上行带宽，较好地解决了多业务并发时的上行带宽分配问题，较传统技术提高了带宽利用率，减少了协议开销和传输时延。在详细描述算法的基础上，建立了对应的仿真系统对算法进行了验证。     

主动队列管理的约束H_∞状态反馈控制方法

考虑Internet网络的时滞、物理量变化复杂、物理约束等因素,将主动队列管理问题(AQM)描述为约束系统的干扰抑制问题,运用约束H1控制理论设计AQM鲁棒控制器.首先将时变且不可准确测量的可用链路容量建模为已知名义常值加上未知时变干扰;同时考虑网络中存在的物理约束,利用双椭圆域方法将时域硬约束转化为一组LMI约束;最后通过求解LMI约束的优化问题得到状态反馈增益,解决网络拥塞控制系统的干扰抑制问题.同时与随机早期检测(RED)和PI算法的仿真结果比较显示,约束H1状态反馈控制器降低了链路容量的不确定性对系统动态特性的影响,提高了AQM算法的鲁棒性.     

基于时延动态补偿的网络控制器的设计

在网络控制系统中由于网络带宽的限制,不可避免地使网络系统产生网络诱导时延,从而导致系统性能下降甚至不稳定。文章针对延时不确定使得Smith预估补偿控制效果差的问题,提出了新的Smith补偿控制算法,根据控制器反馈信息对网络延时进行动态补偿,并与模糊PI控制方法相结合,构成Smith预估模糊PI控制器,使得闭环控制系统即使在模型失配的情况下,仍具有较高的稳定性、较强的鲁棒性。仿真结果表明,该方法可行有效。     

民航信息交换任务调度方案

民航信息数据交换平台承担了大数据量的分布式传输任务,需要建立完善的任务调度模型和调度算法。基于民航信息交换平台的架构和需求,在分析比较现有的任务调度模型和调度算法基础上,提出适用于数据交换任务调度问题的解决方案,将点对多点数据传输网络映射为带约束的Steiner树模型,并用改进的遗传算法进行求解。实验仿真将此算法与最大带宽优先分配算法对比,结果充分验证了模型的正确性和可行性。     

Adaptive mechanism-based congestion control for networked systems

In order to assure the communication quality in network systems with heavy traffic and limited bandwidth, a new ATRED (adaptive thresholds random early detection) congestion control algorithm is proposed for the congestion avoidance and resource management of network systems. Different to the traditional AQM (active queue management) algorithms, the control parameters of ATRED are not configured statically, but dynamically adjusted by the adaptive mechanism. By integrating with the adaptive strategy, ATRED alleviates the tuning difficulty of RED (random early detection) and shows a better control on the queue management, and achieve a more robust performance than RED under varying network conditions. Furthermore, a dynamic transmission control protocol–AQM control system using ATRED controller is introduced for the systematic analysis. It is proved that the stability of the network system can be guaranteed when the adaptive mechanism is finely designed. Simulation studies show the proposed ATRED algorithm achieves a good performance in varying network environments, which is superior to the RED and Gentle-RED algorithm, and providing more reliable service under varying network conditions.     

认知网络中基于博弈论的联合功率控制与速率分配算法

针对认知无线网络上行链路中的资源分配问题,提出了一种适应于多小区认知无线网络的基于功率控制与速率分配的博弈算法。为了更加合理地控制用户的功率和速率,减小各次用户间的干扰,首先,在效用函数中分别给功率和速率设置了不同的代价因子,使其能够更加合理地控制用户,避免用户过度增加发射功率。其次,从理论上证明了该算法纳什均衡的存在性、唯一性以及算法的收敛性。最后,为了解决发射功率和传输速率的最优化问题,给出了联合功率控制和速率分配的迭代更新算法流程图。理论分析及仿真结果表明,与同类博弈算法相比,在保证通信质量的前提下,所提算法可以使得用户以较小的发射功率获得较大的传输速率和较高的信干噪比（SINR）,并且减小了用户间的干扰,提高了次用户系统容量。     

Improving the efficiency and fairness of eXplicit Control Protocol in multi-bottleneck networks

The Transmission Control Protocol (TCP) has been extensively credited for the stability of the Internet. However, as the product of bandwidth and latency increases, TCP becomes inefficient and prone to instability. The eXplicit Control Protocol (XCP) is a novel and promising congestion control protocol that outperforms TCP in terms of efficiency, fairness, convergence speed, persistent queue length and packet loss rate. However, the XCP equilibrium solves a constrained max–min fairness problem instead of a standard max–min fairness problem. The additional constraint under XCP leads to inefficiency and unfairness for the topologies that have multiple bottleneck links.In this paper, according to classical control theory, we propose an XCP bandwidth compensation algorithm on basis of the proportional integral controller (PI-XCP), which reconfigures the available bandwidth variable from the fixed hardware determined physical link capacity value to a configuration value that can be dynamically changed. Through a reasonable online compensation, PI-XCP gets efficient and fair bandwidth allocation in a multi-bottleneck network. Extensive simulations have shown that PI-XCP indeed achieves this goal. Simulations also have shown that PI-XCP preserves good properties of XCP, including fast convergence, negligible queue length and zero packet loss rate. Compared with iXCP, an enhancement to address the XCP equilibrium problem, PI-XCP decreases the computational complexity significantly, and achieves more effective control in highly dynamic situations, especially in the presence of short-lived flows.     

IEEE 802.16网状网络中基于队列的带宽分配

IEEE 802.16网状网络中分布式调度的建立时间对时延敏感类业务影响较大。针对该问题,使用基于令牌分发的循环轮转服务机制向邻居节点请求或授予带宽,预测调度控制消息发送间隔内到达的数据包量,据此完成三次握手过程,保证业务流公平带宽分配并减小数据包因为三次握手过程造成的队列缓冲时延。NS2仿真实验验证了该算法的有效性。