无线传感器网络

集成了传感器、微机电系统和网络三大技术而形成的传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术.在简要介绍传感器网络体系结构的基础上,分析和展望了一些有价值的应用领域.结合已有研究,总结并详细阐述了包括低功耗路由技术和介质访问控制方法等在内的热点研究问题.最后,针对应用需求,提出了几点研究设想.  

无线传感器网络中的自身定位系统和算法

作为一种全新的信息获取和处理技术,无线传感器网络可以在广泛的应用领域内实现复杂的大规模监测和追踪任务,而网络自身定位是大多数应用的基础.介绍了无线传感器网络自身定位系统和算法的性能评价标准和分类方法,着重综述了近年来该领域具有代表性的算法及系统的原理和特点,并指出未来的研究方向.  

IP网络中的拥塞控制

以拥塞控制机制演化的历史为线索，回顾了IP网络中已有的拥塞控制技术；总结了TCP流量控制、端到端流量控制和中间节点增强机制等各研究子方向中需要解决的问题；重点分析了主动队列管理这一热点领域中已有策略和算法的优缺点，并在此基础上，归纳和阐述了大多数算法所采用的启发式设计加仿真试验验证的模式存在的不足；提出了应用控制理论中的分析和设计方法研究网络拥塞控制的思路，并给出几个有意义的研究方向。  

大时滞网络中的拥塞控制算法

主动队列管理(AQM)通过网络中间节点有目的的分组丢弃实现了较低的排队延时和较高的有效吞吐量,是近年来TCP端到端拥塞控制的一个研究热点.已有的大多数AQM算法在设计过程中都没有充分考虑到大时滞对算法性能的影响.首先通过仿真试验证实了已有的几种典型算法控制的队列在大时滞网络中无一例外地出现了剧烈的振荡,导致瓶颈链路利用率下降和延时抖动加剧.为此,在进行了适当模型拟合处理的基础上,应用控制理论中的内模补偿原理设计了鲁棒的延时补偿主动队列管理(delay compensation-active queue management,简称DC-AQM)算法,克服了大时滞给队列稳定性造成的不利影响.仿真实验结果表明,新算法在大时滞小期望队列长度的网络配置中表现出的综合性能明显优于已有的算法,链路利用率是其他算法的3～4倍.  

无线传感器网络密钥管理的方案和协议

以提供安全、可靠的保密通信为目标的密钥管理方案和协议的设计是无线传感器网络安全最为重要、最为基本的研究领域.无线传感器网络固有的特性使得密钥管理研究面临许多新挑战.介绍了密钥管理的安全评价和性能评价指标体系;还介绍了密钥管理的方案和协议的分类方法;着重综述和比较了典型的密钥管理方案和协议;最后指出了存在的开放问题及解决思路.目前的研究进展表明,全分布式、自组织性、容错容侵性、与地理信息相结合等研究问题将是下一步的重点研究方向.  

可控可信可扩展的新一代互联网

互联网将成为21世纪信息社会最重要的基础设计之一.在回顾互联网发展历史的基础上,总结了它成功的经验和失败的教训.从应用需求的角度出发,预测和归纳了新一代互联网应该具备的基本特性,即可控性、可信性和可扩展性,并进行了详细的分析与阐述.最后,介绍了几点有关新一代互联网研究方法的思考.  

基于锁相环的时间同步机制与算法

在讨论计算机时钟分析模型的基础上,分析和总结已有的时间同步机制的特点,提出了一种低能耗单向广播校正同步机制,同时进行时钟偏移补偿和漂移补偿,并基于传统的锁相环(phase locked loop,简称PLL)原理设计了同步算法.为了避免实现过程中额外的硬件开销,开发了一种简洁的数字锁相环.最后,在Mica2实验平台上对所设计的同步机制与算法进行了验证,并与已有的典型算法进行了性能比较.  

RED算法的稳定性:基于非线性控制理论的分析

随机旱期检测（Radom Erly Detection,ERD)算法是主动队列管理（ActiveQueue Management,AQM)的有效实现算法，有关它性能的研究是近来网络研究的一个热点，在某些网络配置和负载状态下，RED存在稳定性问题，已有的关于RED稳定性的研究用不同的方法，从不同的角度定性或定量地揭示了可能的原因，并给出了稳定运行的工作区间，但没有对等幅振荡的队列行为给出一个合理的解释，在该文中，作者利用描述函这一非线性控制理论中经典的分析方法，分析了RED和getle-RED的工作特性，认为分组丢弃概率曲线中的非线性结构诱发的自激振荡是队列呈现周期运动的本质原因；虽然相比较而言，getle-RED比RED有更宽的稳定工作区间，但也是非常有限公司，解决AQM稳定性的理想途径是设计更为鲁棒的线性控制器。  

二进制ABR流量控制算法的建模与分析

面向连接的ATM网络通过一系列的流量管理机制为各种应用提供纯粹的服务质量保证（QoS)，其中ABR业务流量控制的作用尤其重要，在二进制流量控制方案中，信元速率和队列长度的大幅振荡降低了链路利用率，严重地影响了算法的效率，但它的简洁性对设计高性能交换机又极具吸引力，该文基于流体流理论建立了二进制流量控制的分析模型，并用仿真试验验证了模型的正确性，通过小信号局部线性化方法得到源终端系统调节速率的线性模型，分别将标准EFCI算法和作者改进的基于概率标识的p-EFCI算法等效为带继电器特性的饱和特性的非线性环节，用控制理论中描述函数的分析方法研究了两种算法的稳定性，在理论上为p-EFCI算法在鲁棒性方面优于EFCI算法找到了根据。  

鲁棒的主动队列管理新算法

作为对终端系统上拥塞控制的一种补充，中间节点上的主动队列管理（AQM）策略在保证较高吞吐量的基础上有效地控制队列长度，从而实现了控制端到端的时延，保证QoS的目的，随机早期检测（RED）及其派生算法虽可以实现AQM的技术目标，但算法的设计要么是依赖于直觉的，要么将网络视为不变定常系统，使得最终形成的算法在稳定性和鲁棒性方面存在不少问题，在该文的研究中，作者将TCP的流量控制过程等效为二阶线性时变系统，采用滑膜变结构这种不敏感控制对象参数和负载扰动的控制器设计方法，设计出一种新的AQM算法，仿真试验表明它的稳态和瞬态性能都优于与它具有相同实现复杂度的RED和PI算法，并且在负载扰动和参数变化时具有很强的鲁棒性。