基于最小割划分的数模混合仿真系统通信性能优化方法

数模混合仿真是理解真实电网运行情况,支撑电网安全保障的重要手段.复杂的电网拓扑与硬实时的仿真需求对其计算性能提出了很高的要求.目前数模混合仿真多采用并行计算技术提高计算性能.随着处理器和集群技术的发展,异构集群系统逐渐成为高性能计算系统的主要构建方式.针对多层次的系统架构,已有的电网划分方式无法充分利用集群计算能力.如何应对多层次核间通信延迟变化问题,及引入设备交互导致的节点资源不对称问题是数模混合仿真任务划分与映射的新挑战.针对中国电力科学研究院自研电磁暂态仿真系统ADPSS,基于最小割划分设计了两阶段的电网划分与进程映射一体化优化算法,在计算负载均衡和最小化通信上取得更好的平衡,进一步降低了电磁暂态仿真的通信时间.同时,该算法有效解决了集群节点资源不对称情况下的任务优化映射问题.通过在西北和华东真实电网算例上的模拟测试,所提出算法较ADPSS默认划分与映射算法取得了平均40％和50％的通信性能提升,平均10％和12％的总体计算性能提升.     

基于大流调度的软件定义数据中心网络负载均衡算法

传统负载均衡算法对数据中心网络中的大流进行调度时,会造成部分链路负载过重、网络整体负载不均衡等问题。将负载均衡问题转化为多商品流问题进行求解,结合软件定义网络集中控制的思想和数据中心网络的流量特征,提出一种基于大流调度的软件定义数据中心网络负载均衡算法。根据阈值将数据流划分为大流和小流,结合路径上大流分布度和可用负载度对大流进行重路由,以减小大流对网络负载均衡的影响。仿真实验表明,在流量大小分布不均衡的数据中心网络中,该算法与传统的等价多路径算法和基于全局最先匹配的动态流量调度算法相比,在平均对分带宽上获得了更大的提升,能够更好地实现数据中心网络的负载均衡。     

电力线载波抄表系统的负载均衡算法研究

为提高电力线载波通信系统的可靠性和性能,论述了远程抄表系统的架构和特点,分析了路由算法研究的必要性,提出了基于遗传算法的负载均衡路由算法.该算法通过网络节点变化、拓扑结构动态优化目标并自动组网.仿真与试验结果表明,该算法能为电力线载波远程抄表系统提供有效的自动组网方式,保证系统通信的负载均衡,与传统编号顺序查询路由方式相比,减小网络延迟性达20%以上,提高网络联通性超过15%.     

基于移动代理的WSN压缩数据采集方法研究

为降低网络传输量、延长网络生命周期,提出了一种基于移动代理的无线传感器网络(WSN)压缩数据采集方法,将压缩感知更有效地应用到WSN的数据采集过程中.所提方法根据测量矩阵中的信息对网络中的节点进行分组投影,增加了单次投影的节点数量,自适应地将这些节点划分区域,并派遣移动代理进行分区采集,通过一种基于树的贪婪策略得到移动代理的最优访问路径.仿真表明,所提方法对比SPT(Hybrid-CS)、MSTP和MA-Greedy算法在网络传输量和能耗均衡度上的性能均有显著提升.由此,提出的算法可以有效降低网络通信量,均衡能耗负载,同时缓解测量次数对网络整体能耗的影响.     

虚拟化与数字仿真融合的多尺度网络复现技术

网络复现技术是面向网络安全实验的效果评估平台与网络仿真系统的基石。针对网络复现的逼真性与可伸缩性需求,提出一种基于云平台的轻量级虚拟化、全虚拟化与数字仿真三种尺度融合的多尺度网络复现技术。首先介绍了面向三种尺度无缝融合的网络复现体系架构,然后重点研究了基于该体系架构的网络构建技术。仿真实验结果表明,三种尺度无缝融合的网络构建技术所复现的仿真网络具有灵活、透明、并发的特点;此外,通过该技术所复现的仿真网络还具有高度可扩展性;最后,在所复现的大规模仿真网络上进行多种协议通信测试与简单网络安全实验,验证了该大规模仿真网络的实用性。实验验证结果表明,虚拟化与数字仿真融合的多尺度网络复现技术可作为创建大规模仿真网络的技术支撑。     

基于自相似通信量的p-坚持CSMA/CD协议仿真

近年来,大量的通信量测量研究表明实际的网络通信量具有自相似或长范围相关特性。为了准确评估军用网络的性能,论文利用叠加多个ON/OFF信源的方法,建立了自相似通信量模型,并对该模型所产生的序列进行检测,验证了其自相似特性;在此基础上,基于自相似通信量,采用离散事件仿真技术对军用网络中的p-坚持CSMA/CD协议建立了排队模型,通过仿真测试了各种负载下p值对冲突次数、平均等待时间、平均队长以及吞吐率等性能指标的影响,仿真结果表明,根据信道负载的轻重,动态调整p的取值可以提高网络的性能。     

动态拓扑下的可重构服务承载网资源迁移方法

提出了动态网络模型分析承载网资源迁移问题,并引入了迁移效率概念,设计了资源迁移方法。该方法以元请求迁移过程为基础,分别针对拓扑收缩和增长情况提出资源容错迁移和资源均衡迁移两种算法。仿真结果表明,基于迁移效率的资源迁移方法提高了请求接受率和负载均衡度,同时降低了迁移代价。     

LEO卫星网络路由负载均衡方法研究

针对LEO卫星组网负载分布不均衡的问题,提出一种基于遗传算法与线性规划相结合的网络流量负载均衡方法,并设计相应的负载均衡算法。在NS2中对其进行仿真,结果表明该方法能够使网络流量在星间链路上均匀分布,有效地均衡网络负载,提高网络平均吞吐率。     

针对大规模软件定义网络的子域划分及控制器部署方法

针对大规模软件定义网络（SDN）的多控制器部署模型计算复杂度高的问题,定义了控制链路可靠性等多个衡量网络服务质量的指标,并提出一种针对大规模SDN的子域划分及控制器部署方法。首先,该方法利用改进的标签传播算法（LPA）将网络划分成多个子域,然后在子域中分别部署控制器。在考虑控制链路平均时延、可靠性以及控制器负载均衡等多个性能指标的基础上,将问题模型的计算复杂度降低至仅与网络规模呈线性关系。实验结果表明,所提算法与原始的LPA相比,控制器负载均衡性得到明显优化;与容量受限的控制器部署（CCP）算法相比,模型的计算复杂度和网络服务质量得到明显改善：在Internet2拓扑中,控制链路平均时延最多减小9%,控制链路可靠性最多增强10%。     

集群计算环境下基于复杂网络的社会学仿真负载划分优化算法

负载划分是决定集群计算环境下基于复杂网络的并行社会学仿真性能的核心因素之一.由于背景负载等因素的影响,集群系统中往往需要根据实际可用计算资源非均匀分配仿真任务,而现有针对无标度特性拓扑结构的并行仿真负载划分算法无法适应集群环境下计算负载非均匀划分的需求.针对这一问题,提出了一个基于集散节点聚合的负载划分算法,将集群计算...     

一种启发式网络虚拟化资源分配算法

网络虚拟化是克服当前Internet僵化问题的一种重要方法,而资源分配是网络虚拟化技术的核心.为了平衡负载,本文提出了一种启发式资源分配算法HVNE.该算法充分利用虚拟节点和虚拟链路间的关联因素(虚拟网络拓扑),将节点映射和链路映射两个过程合并为一个统一的过程,改善了传统映射算法在拓扑稀疏时,算法性能不理想的问题.此外,HVNE允许同一个虚拟请求中的多个虚拟节点映射到同一个物理节点,节约了物理链路资源.HVNE将无向图的"k-区域划分优化"理论与传统的拓扑分割理论相结合,定义了虚拟拓扑间节点的关联因子,改进了传统的星形分割方法,使之能适用于大规模网络.仿真实验表明,HVNE在保证网络负载的情况下,获得了较好的虚拟请求接受率,较高的资源利用率和网络收益.     

基于图多层K路划分的仿真节点映射策略

为了提高网络仿真系统中,多物理服务器情况下,服务器资源的利用率,提出一种基于图多层K路划分的仿真节点映射策略。首先对仿真网络拓扑图进行多层K路划分,将节点映射问题转化为图划分问题,然后依据划分结果将仿真节点映射到物理服务器。经过试验表明,相对于随机映射策略,该策略在保证物理服务器负载均衡的同时,可以有效减少物理服务器资源的消耗。     

基于SDN网络大象流负载均衡算法研究

负载均衡算法是通过对网络中的流量进行调度来提高网络资源利用率,是计算机网络中的一个重要研究方向;针对网络中大象流导致的网络拥塞和老鼠流的排队时延等负载不均衡问题,提出了带宽和时延加权负载均衡(BD-WLB)算法来提高负载均衡性能,综合考虑了大小流之间的流量特征不同,改进了传统算法的路径计算方式;算法通过控制器来获取网络流量和状态信息;然后利用带宽和时延等网络状态参数来为大象流和老鼠流分别计算最优路径;采用P4语言来对数据平面转发流程进行优化处理;实验结果表明,在高负载状态时,BD-WLB算法相比于ECMP算法提高了38.4%的网络吞吐量和41.9%的链路利用率,降低了41.8%的网络时延;使网络资源得到了更好的利用,证明了BD-WLB算法的可行性和有效性。     

分布式并行计算在交通网络仿真中的应用*

根据交通网络仿真的并行特征采用域分解方法设计交通并行仿真系统的框架,把交通网络分为几个子网,集群系统的每个节点机分别负责其中的一个子网,提出基于车辆数负载的网络分割算法来平衡各子网的负载量,并分析子网之间的通信机理.同时,在基于MPI 的并行计算平台上实现设计的并行仿真系统.通过实例表明,提出的并行算法能大大提高交通网络仿真的速度和效率.     

软件定义承载网中基于负载均衡的虚拟网络重配置方法*

在软件定义承载网(Carrier-SDN)中应用网络虚拟化技术为虚拟网络请求分配资源是解决传统网络结构僵化问题的重要方法之一。针对虚拟网络初次配置产生的瓶颈节点和瓶颈链路造成的底层网络负载不均衡问题,提出一种基于负载均衡的虚拟网络重配置方法(Load Balance Virtual Network Reconfiguration,LB-VNR)。该方法着重设计了虚拟节点的迁移算法、虚拟链路的迁移算法以及重路由映射路径规划算法。仿真结果表明,所提方法在虚拟网络请求接受率、网络收益代价比和虚拟网络负载均衡性方面均具有良好的性能。     

多信道无线网状网自适应路由算法

针对无线网状网的网络容量优化问题,通过建立无线网状网容量优化的数学模型,利用线性规划公式对无线网状网的路由问题进行描述,在此基础上提出了一个自适应路由算法。根据网络的拓扑结构和业务请求特点,自适应地改变路由扩张因子和负载均衡率进行优化路由,达到提高无线网状网的网络容量的目的。仿真结果表明,该算法能明显提高网络容量。     

基于最大连通度分簇的负载均衡分簇算法

无线传感器网络中由最大连通度生成簇算法得到的簇结构,簇头节点往往负载过重,并且各簇头节点间负载极不均衡,这种不均衡性在传感器节点分布不均匀的场合尤为突出.针对上述问题,提出一种改进的负载均衡分簇算法.通过网关节点调整所属簇使簇间负载趋向均衡,并在调整后将负载依然较大的簇进行分裂,使分簇的逻辑结构适应节点拓扑分布,更加合理.通过仿真实验验证,改进算法在降低和均衡簇头节,占、负载方面比传统的最大连通度分簇算法有明显的提高.     

基于轻量级虚拟化的LDDoS仿真方法

低速率分布式拒绝服务(LDDoS)攻击是一种复杂的大规模网络攻击行为,已成为当前网络面临的严重安全威胁之一,建立仿真平台研究LDDoS攻防技术,可以提升仿真的逼真性且保证仿真规模。为此,基于轻量级虚拟化技术,提出一种针对BGP会话的LDDoS仿真方法,通过融合网络拓扑构建、攻击场景配置和采集与分析过程,搭建仿真体系架构,并给出该架构基于轻量级虚拟化技术的实现方法。实验结果表明,相比于GTNeTS和GNS3方法,该方法具有逼真性高、扩展性强和仿真规模大的优势,单物理服务器可构建具备400个路由节点规模的LDDoS仿真场景,可为大规模LDDoS的攻防策略研究提供仿真技术基础。