应用于航空Ad Hoc网络的高负载优先级均衡MAC协议

针对航空Ad Hoc网络在高负载下的低时延信道接入问题,提出一种优先级与公平性协作的多信道MAC协议(PBLL/HL)。在多信道检测统计基础上加以改进,结合优先级机制,在高负载网络中适时截流低优先级业务,优化网络流量,保证高优先级业务低时延发送;设计公平性优先级阈值与冲突退避窗口算法(PCA),减小低优先级业务接入时延。仿真结果表明,PBLL/HL能够在高负载网络有效控制信道接入,维持良好的网络流量,降低网络平均接入时延(低优先级业务时延过载时降低10%以上),稳定高负载网络吞吐量(最大吞吐量88.1%,过载时吞吐量下滑平缓),解决了航空数据链高业务量带来的高时延和网络拥塞。     

一种面向MAC的Ad Hoc网络时延模型分析

在Ad Hoc网络中,时延主要是介质接入冲突造成的。为了更好地分析Ad Hoc网络,提出了一种面向MAC的Ad Hoc时延(MAC-Orient Delay Model)模型。该模型通过深入研究Ad Hoc网络的MAC接入机制,得出MAC时延主要包括传输时延和冲突退避等待时延。传输时延是介质接入时数据传输的时间,是必需的;而退避等待是接入冲突产生的,由冲突退避机制决定。由Ad Hoc采用的CSMA/CA的二进制退避算法,得到了MAC时延。仿真结果表明,该模型简单有效。基于该模型,分析了如何减小时延等,为解决负载均衡等问题指明了方向。     

基于多优先级时延预留的接入控制机制

该文提出一种多优先级时延预留的呼叫接入控制机制,通过对不同的优先级业务采用不同的时延门限来控制业务的接入来保证网络服务质量(QoS)。仿真结果表明,该机制不但较好地提供了对高优先级业务的服务率,也保证了对低优先级业务的服务,同时网络利用率也相应得到了提高。     

基于雾计算的智能工厂实时任务调度架构

针对传统的基于云的任务调度架构中没有充分利用智能工厂的资源,以及远距离传输导致高传输时延的问题,提出了一种基于雾计算的实时任务调度架构。设计了一种基于雾计算的智能工厂网络架构;考虑到工厂任务的时延敏感性和优先级特性,提出了一种基于动态优先级的任务调度模型,该模型被雾节点用来调度和执行等待队列中的任务;基于提出的网络架构和任务调度模型,提出了一种任务卸载策略,该策略可以被用于解决智能工厂中的资源利用问题。仿真结果证明了提出的实时任务调度架构在智能工厂中应用的可行性和有效性。     

基于IEEE802.11的星间链路最短接入时延退避算法

为满足空间信息网络低轨卫星用户多址接入骨干中继卫星的访问需求,基于IEEE 802.11机制,提出最短接入时延退避算法（Delay-Optimal Backoff,DOB）,可解决大时空尺度条件下,传统二进制退避算法（Binary Exponential Backoff,BEB）造成的网络平均接入时延高和吞吐量低的问题.根据用户卫星与中继卫星的相对位置特性,设定中继卫星通信窗口,利用通信窗口内不同用户卫星数量时用户接入时延与平均接入请求概率的变化关系,确定最短接入时延条件下用户平均接入请求概率,实现动态调整碰撞窗口大小.研究结果表明,该算法使网络接入时延较BEB算法平均降低了10s,饱和吞吐量提升一倍,归一化业务量阈值比BEB算法增加至0.6,网络多址接入性能显著提高.     

协同边缘网络中智能计算卸载与资源优化算法

针对具有依赖关系的计算密集型应用任务面临的卸载决策难题，提出了一种基于优先级的深度优先搜索调度策略。考虑到用户能量受限和移动性，构建了一种联合用户下行能量捕获和上行计算任务卸载的网络模型，并在此基础上建立了端到端优化目标函数。结合任务优先级及时延约束，利用深度强化学习自学习的优势，将任务卸载决策问题建模为马尔科夫模型，并设计了基于任务相关性的Dueling Double DQN(D3QN)算法对问题进行求解。仿真数据表明，所提算法较其他算法能够满足更多用户的时延要求，并能减少9%～10%的任务执行时延。     

车联网中一种基于软件定义网络与移动边缘计算的卸载策略

在新兴的车联网络中,汽车终端请求卸载的任务对网络带宽、卸载时延等有着更加严苛的需求,而新型通信网络研究中移动边缘计算(MEC)的提出更好地解决了这一挑战。该文着重解决的是汽车终端进行任务卸载时卸载对象的匹配问题。文中引入了软件定义车载网络(SDN-V)对全局变量统一调度,实现了资源控制管理、设备信息采集以及任务信息分析。基于用户任务的差异化性质,定义了重要度的模型,在此基础上,通过设计任务卸载优先级机制算法,实现任务优先级划分。针对多目标优化模型,采用乘子法对非凸优化模型进行求解。仿真结果表明,与其他卸载策略相比,该文所提卸载机制对时延和能耗优化效果明显,能够最大程度地保证用户的效益。     

TWDM-PON中带有业务区分的混合资源调度算法

针对时分波分复用无源光网络长距离和广覆盖特性带来往返时延增大,造成高优先级业务时延性能严重恶化的问题,提出带有业务区分的混合资源调度算法.根据网络负载实时调整光网络单元组的波长数以实现资源共享,并动态划分子周期以对不同优先级业务进行区分服务;设计混合资源调度算法,以在线方式填充波长空隙,以离线方式保障资源高效调度.仿真结果表明,所提算法能够满足不同优先级业务的时延要求,保证服务质量,并提高信道利用率.     

基于移动性感知的无线传感器网络GTS自适应分配策略

为解决移动无线传感器网络中节点连通性较弱的问题,提出一种包含不同移动性节点的无线传感器网络提升移动节点连通性的保障时隙(GTS, guaranteed time slot)分配策略.首先,采用Kalman滤波预测模型得到用户下一阶段位置;接下来,引入一种考虑速度、方向和相对移动性的节点移动程度界定方法,并在此基础上进行GTS预约优先级的初步确定;随后,根据移动节点对所预约时隙的使用反馈情况自适应调整预约优先级;最后,根据节点的优先级决定GTS时隙的使用顺序及额外预留时隙的使用权.仿真结果显示,提出的分配策略在具有不同移动性节点的网络中,能够提高移动节点接入的成功率,保证较低的分组平均传输时延及较高的分组投递率.此外,采用基于反馈机制的自适应预约优先级调整策略能够显著增加整个网络中已分配时隙的正确使用率.     

支持紧急通信的无线认知网络频谱接入方法

提出了支持应急通信的无线认知网络机会频谱接入模型。首先按照离散时间完全和限定(k=1)服务两级轮询策略实现主用户和次用户对频谱的共享。其次,通过在数据确认中捎带轮询列表信息方式实现数据传输和用户调度的并行处理,减少用户切换造成的时延浪费。通过建模分析得出网络吞吐量及用户平均等待时延的精确解析,结果表明本方案能有效抑制次用户对主用户通信质量的影响,又能增加网络吞吐量并为通信业务提供时延保障。     

基于次用户分级的PRP M/G/m排队论频谱切换模型

为满足次用户不同时延需求并提高信道利用率,该文提出一种基于次用户分级的PRP M/G/m排队论频谱切换模型。首先,根据次用户主要业务的时延需求不同,对次用户进行分级评价,将次用户分为时延敏感型和非时延敏感型用户,时延敏感型次用户具有更高的优先级来接入信道。其次,采用PRP M/G/m排队论来建立基于用户分级的频谱切换模型。同时推导和分析了该模型下不同优先级次用户扩展数据传输时间,进而提出了面向各级次用户自适应频谱切换策略。仿真结果表明,相较于已有频谱切换策略,该模型能有效降低次用户切换时延以及扩展数据传输时间,保证高优先级次用户的服务质量,提升次用户频谱切换的综合性能。     

Joint spectrum load balancing and handoff management in cognitive radio networks: a non-cooperative game approach

We propose a non-cooperative game theory based algorithm for spectrum management problem in cognitive radio networks taking into account the spectrum handoff effects. The objective is to minimize the spectrum access time of Secondary Users (SUs) which are competing for spectrum opportunities in heterogeneous environment. In this paper, the preemptive resume priority (PRP) M/G/1 queuing model is used to characterize the multiple handoff and data delivery time of SUs. Also an explicit solution for channels selection probabilities of each SU is extracted for PRP M/M/1 model specifically. The effect of handoffs is considered as the interrupted packets which return to the SUs’ low priority queue when the high priority Primary User’s packets are arrived to take service. The queuing delay of SUs’ and the effect of these returned packets are considered in order to balance the load of SUs on channels so that the minimum spectrum access time is sensed by each SU. The non-cooperative spectrum load balancing with handoff management game is proposed to find a distributed solution for each SU. It is shown that this game has a unique Nash equilibrium point which can be achieved by SUs as decision makers. At this equilibrium, each SU incurs the minimum delay on all channels while the free spectrum holes of channels are utilized efficiently. Simulation results are provided to evaluate the performance of the proposed scheme in terms of spectrum access delay, fairness, and channels spectrum holes utilization.     

统计优先级多址接入协议的改进与仿真

统计优先级的多址接入（Statistical Priority-based Multiple Access,SPMA）协议的优良性能符合未来数据链的发展趋势。经典的SPMA协议中存在固定门限设置导致的吞吐量下降、退避时间设置过于简单和低优先级分组“饥饿”等三个问题。针对这些问题,提出了统计差值退避算法和虚拟时间戳排队算法。统计差值退避算法使用负载统计量和优先级门限的差值,计算出合理的分组退避时间。虚拟时间戳排队算法根据接入带宽的最低要求,按照虚拟完成时间大小进行分组接入。结合这两个算法,设计了基于SPMA的介质访问控制层改进协议,并使用OPNET软件对改进协议进行了仿真。仿真结果表明,相比于SPMA协议的传统算法,改进协议的系统吞吐量更大且更稳定,优先级平均时延更低,同时保证了低优先级业务的最小带宽接入需求。     

基于事件优先级的地理哈希表分发算法

无线传感器网络综合了传感器技术,分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种信息并对其进行处理,进而传给目标用户,能量和效率是传感器网络最重要的考虑因素。GHT-DCS是一种能量高效且在查询时延和存取能效上取得较好平衡的一种数据分发方式。然而,该算法主要集中在降低能量消耗,很少综合考虑查询时延,网络负载均衡,能量消耗这三个方面。针对多优先级的事件查询,在改进GHT-DCS的条件下,该文提出了基于事件优先级的地理哈希表的分发算法GP-GHT,通过划分扇形区域存储,节省存储能耗;通过定义优先级,使得高优先级的事件离查询节点更近,能更快地被搜索到。该算法降低了能源消耗,缩短查询时延,可满足不同优先级事件时延的需求。     

基于自相似流量水平分级预测的网络队列调度算法

网络流量的自相似特性会导致网络中数据的突发状态持续,为有效降低网络流量突发引起的队列排队时延和分组丢失率,提高不同优先级业务的传输能力,保障业务服务质量需求,提出了一种基于网络流量自相似特性的队列调度算法——P-DWRR。该算法设计了基于自相似流量水平分级预测结果的动态权值分配方法及服务量子更新方法,并根据业务优先级和队列等待时间确定队列的服务次序,以减小数据分组排队时延,降低分组丢失率。仿真结果表明,P-DWRR算法在满足网络不同业务优先级要求的基础上,降低了数据分组的排队时延、时延抖动和分组丢失率,性能优于DWRR和VDWRR。     

基于权重优化的WMN信道分配算法研究

针对无线Mesh网中信道分配的适应性欠缺的问题,提出了一种基于权重优化的信道分配算法。该算法引入损耗因子使每次节点博弈的权重自动更新,将传统的静态博弈变为动态博弈,通过非强占优先制排队模型求节点的优先级使得信道分配更加公平。仿真结果表明,该算法在吞吐量和传输延时方面有所优化,验证了信道分配的公平性。     

Mini‐Slot‐Based Transmission Scheme for Local Customer Internetworking in PONs

We propose a new mini‐slot transmission scheme for a passive optical network (PON) in which each customer can be switched either to access mode or to internetworking mode dynamically. In this paper, we present the system implementation (called LAN‐PON) as well as the performance of the proposed transmission scheme to illustrate its feasibility and benefits. A mini‐slot scheme can rapidly reduce the queuing delay, which increases due to the flooding of the deflected packets in a deflection scheme. We evaluate the impact of mode switching time on the bandwidth gain (throughput) and delay of local area network (LAN) traffic in the LAN‐PON with a mini‐slot scheme. We also analyze a theoretical delay model of the proposed scheme. The simulation results demonstrate that switching time has an impact on LAN performance, and the average packet delay of the proposed scheme is significantly improved compared to that of the deflection scheme.     

卫星光网络标准化数据传输与虚拟信道复用研究

针对激光链路中不同业务数据传输效率低的问题, 提出传输帧再封装单元(TFRU)设计方法。 TFRU采用虚拟信道(CVC)技术,通过对业务数据二次封装与VC复用实现传输数据格 式与速率的统一。 为进一步提升复用效率,提出基于TFRU的VC优先级调度算法,依据TFRU的封装原理 与信源数 据到达率,定义了由VC优先级和帧紧迫度决定的动态帧优先级,并给出VC优先级调 度的具体方 法。仿真表明,采用TFRU后系统吞吐量提高了3.054M,调度时延减少0.918s,较大提升了 系统性能; 只有当TFRU的传输速率大于各信源数据率的总和时,缓存需求才能被满足;基于TFRU的优先 级算法通过对不同信源TFRU帧的动态调度,保证了各VC中TFRU帧的调度公平性。     

An Energy Saving Scheme for Multilane‐Based High‐Speed Ethernet

In this paper, we propose a scheme for partially dynamic lane control for energy saving in multilane‐based high‐speed Ethernet. In this scheme, among the given transmission lanes, at least one lane is always operating, and the remaining lanes are dynamically activated to alleviate the network performance in terms of queuing delay and packet loss in the range of acceptance. The number of active lanes is determined by the decision algorithm based on the information regarding traffic and queue status. The reconciliation sublayer adjusts the transmission lane with the updated number of lanes received from the algorithm, which guarantees no processing delay in the media access control layer, no overhead, and minimal delay of the exchanging control frames. The proposed scheme is simulated in terms of queuing delay, packet loss rate, lane changes, and energy saving using an OPNET simulator. Our results indicate that energy savings of around 55% (or, when the offered load is less than 0.25, a significant additional savings of up to 75%) can be obtained with a queuing delay of less than 1 ms, a packet loss of less than 10^?4, and a control packet exchange time of less than 0.5 μs in random traffic.     

End-to-End Delay Evaluation for an Optical Transparent Packet Network

In this paper an all optical packet switching network is considered to provide transparent transport of information. To this end the evaluation of the end-to-end packet delay is performed by means of analytical tools. Bounds are proposed for the maximum packet delay and calculated by means of a simple additive formula that can be used for approximate end-to-end delay evaluation. Packetization and multiplexing delay at the access interface and queuing delay inside the nodes are considered as contributions to the whole packet delay. The obtained results shown that time transparency can be reached within suitable network design.