认知无线网络链路层的跨层设计

在认知无线网络中,认知用户在获取和切换频谱会导致TCP进入到慢开始状态,影响数据的传输和正常通信,频谱的不确定性和分部不均匀导致网络层路由选择和维护变得困难。为了解决以上问题,本文提出了一种将链路层,网络层和传输层联合的跨层设计方法,减少了数据重传传输时延,改善了路由性能。     

TFRC在认知无线电环境中的性能分析及改进

TCP友好速率控制协议(TCP Friendly Rate Control,TFRC)能够有效支持多媒体传输,而其在认知无线电环境中少有研究.本文通过在认知无线电环境中对TFRC进行仿真,考察了①感知周期,②主用户干扰,③信道异构性三个因素对TFRC性能的影响,进而提出了一种反馈机制改善TFRC对频谱切换前后信道容量变化适应的能力.实验结果表明TFRC性能与信道检测时长和主用户行为有着密切关系,提出的改进方法可以有效的提高TFRC在认知无线电环境中的性能.     

基于深度强化学习的认知无线电协作频谱感知

为了解决频谱资源利用率低的问题,引入了认知无线网络的概念.在认知无线网络中,次要用户可以在不影响主要用户正常工作的前提下机会性地接入授权频段,故精确地感知频谱的状态并快速准确地接入授权频段就显得尤为重要.由于网络中存在干扰和阴影衰落等因素,传统的频谱感知效果不理想.本文引入了协作频谱感知技术,通过强化学习算法选择参与协...     

速率期望比较下的宽带频谱接入简化算法

为解决认知无线网络中宽带频谱感知模式的计算量大和感知时间延长等问题,提出了一种基于速率的认知无线网络低复杂度宽带频谱感知算法。在宽带频谱感知的基础上,设定选择条件,对信道的期望传输速率进行比较,确定需要感知的信道,以实现减少认知无线网络次用户系统的信道感知时间和感知计算量的目标。经过仿真实验分析对比表明,该算法可以有效地平衡次用户系统吞吐量最大化和主用户系统的干扰之间的矛盾。     

基于感知时间和传输时间的认知无线网络单信道选择联合优化模型

为了确保认知无线网络中次用户对主用户的干扰低于预定值的同时,最大化次用户系统的吞吐量,减少次用户丢失频谱机会的次数,提出单信道模式下次用户感知时间和传输时间被联合优化的算法。在单信道模型中,次用户以混合接入策略与主用户共享一条信道,通过综合考虑对主用户的干扰和次用户频谱机会丢失两个因素,对传输时间和感知时间进行联合优化。经过与固定的感知时间和传输时间算法仿真分析对比,验证了算法的有效性。     

基于模糊理论的分布式协作谱感知技术研究

针对认知无线网络中对于主用户检测感知存在的阴影衰落和如何有效提高频谱利用率等问题,提出了一种基于模糊理论的分布式协作处理方法.该方法通过采取各感知用户独立自主决策(双门限+模糊判决区)和综合接收分析一跳邻居感知处理信息等措施,实现认知无线网中各局部区域的自动聚类和自适应聚类边界(/过渡带)识别,从而实现对主用户的全面感知和大幅度地提高频谱利用率.仿真结果表明,该方法在感知处理信息传输开销、认知系统吞吐率、检测概率等方面明显优于传统的合作感知方法.     

认知无线电网络中安全的协作频谱检测算法

在认知无线电网络中,当认知用户存在虚假感知信息SSDF时,协作频谱感知的性能会受到巨大影响。为了确保频谱感知的鲁棒性,提出了一种基于信誉度加权序贯频谱检测算法来识别恶意用户并减轻他们造成的影响。该算法通过使用认知用户的近期感知信息计算本地信誉度函数,再综合考虑其信誉值与感知过程中表现的稳定程度以消除恶意用户对主用户的传输效率带来的影响。仿真结果表明,在恶意攻击环境下,新算法优于现有典型协作频谱感知算法。     

一种基于主动避让的认知无线网络路由维护方案

在认知无线电网络中,主用户使用授权频段时认知用户需要避让。这将导致认知用户原路由上工作频率的频繁切换。为了尽量减少这种切换,维持原路由上数据持续高效地传输,提出了一种优化的认知无线网络路由维护方案。在认知无线网络中,当认知用户测得主用户存在时先测试主用户的运动速度、运动方向等信息,继而根据主用户实际的运动情况判断认知用户是否可以避让。仿真结果显示,认知用户通过有效的避让既避免了对主用户的干扰,又维持了认知网络原路由继续工作。     

基于频谱池的认知无线电频谱切换分析

为了解决认知无线网络中认知用户频繁切换的问题,最大程度上降低认知用户的切换次数,在已建频谱池的基础上,提出了频谱空穴空闲时间由长到短的排队时间模型,并对该模型下的频谱切换概率问题进行对比研究.推导了一次认知业务请求服务时间内发生频谱切换的概率公式,研究了授权用户到达率与认知用户到达率对频谱切换概率的影响,给出了频谱切换的概率仿真,仿真证明该模型比随机信道选择的效果更优越.     

基于信道预测的认知无线电混合频谱切换算法

针对认知无线电网络,提出了一种将被动式频谱切换与主动式频谱切换相结合的混合频谱切换算法。该算法基于主用户信道的连续时间马尔可夫链模型,预测出信道的未来状态信息,根据该预测结果周期性地对正在通信的认知用户执行主动式频谱切换。该算法对于由于碰撞而退出信道的认知用户执行被动式频谱切换。仿真结果表明,相对于被动频谱切换算法,混合频谱切换算法在保持认知用户阻塞概率和中断概率不变的前提下可显著减少认知用户和主用户间的碰撞次数,能够提高认知无线电网络的频谱利用率。     

基于卫星网络的TCP拥塞控制算法

分析卫星网络的特点和现有慢启动算法的不足,提出一种使拥塞窗口平滑增长的慢启动算法。引入门限因子和粒度因子实现拥塞窗口指数增长和线性增长阶段之间的平缓过渡。仿真结果表明,该算法改善了TCP建立连接或超时重传阶段拥塞控制的性能,提高了卫星通信网络的吞吐量。     

P-Start:一种分阶段TCP慢启动机制

针对现有TCP算法慢启动机制窗口指数增长导致一个窗口中出现多个包丢失现象，提出了一种分阶段的TCP慢启动机制－P-Start．该方法利用零界点（ssthresh／2）将慢启动分为两个阶段．窗口小于零界点，呈指数增长；窗口大于零界点，则以负指数方式增长，逐步迭代逼近门限值；使拥塞窗口增加幅度在连接启动时和过渡到拥塞避免阶段比较小，而在零界点附近窗口增加幅度大．从而有效避免了多个包丢失现象的发生，实现连接的平滑接入和过渡到拥塞避免阶段．考虑到慢启动传输效率低，改进算法通过参数配置，加快窗口的增加速度．减少慢启动的持续时间，提高其性能．仿真实验结果表明P-tart有效地提高了TCP协议的稳定性和网络的性能．     

LIAD: Adaptive bandwidth prediction based Logarithmic Increase Adaptive Decrease for TCP congestion control in heterogeneous wireless networks

For accessing plentiful resources in the Internet through wireless mobile hosts, diverse wireless network standards and technologies have been developed and progressed significantly. The most successful examples include IEEE 802.11 WiFi for wireless networks and 3G/HSDPA/HSUPA for cellular communications. All IP-based applications are the primary motivations to make these networks successful. In TCP/IP transmissions, the TCP congestion control operates well in the wired network, but it is difficult to determine an accurate congestion window in a heterogeneous wireless network that consists of the wired Internet and various types of wireless networks. The primary reason is that TCP connections are impacted by not only networks congestion but also error wireless links. This paper thus proposes a novel adaptive window congestion control (namely Logarithmic Increase Adaptive Decrease, LIAD) for TCP connections in heterogeneous wireless networks. The proposed RTT-based LIAD has the capability to increase throughput while achieving competitive fairness among connections with the same TCP congestion mechanism and supporting friendliness among connections with different TCP congestion control mechanisms. In the Congestion Avoidance (CA) phase, an optimal shrink factor is first proposed for Adaptive Decreasing cwnd rather than a static decreasing mechanism used by most approaches. Second, we adopt a Logarithmic Increase algorithm to increase cwnd while receiving each ACK after causing three duplicate ACKs. The analyses of congestion window and throughput under different packet loss rate are analyzed. Furthermore, the state transition diagram of LIAD is detailed. Numerical results demonstrate that the proposed LIAD outperforms other approaches in goodput, fairness, and friendliness under diverse heterogeneous wireless topologies. Especially, in the case of 10% packet loss rate in wireless links, the proposed approach increases goodput up to 156% and 1136% as compared with LogWestwood+ and NewReno, respectively.     

移动Ad Hoc网络中的TCP改进方案性能分析

TCP协议是针对固定可靠网络设计的一种传输协议,它把数据包丢失或延迟的原因都归结为网络拥塞。但在移动AdHoc网络中,其他因素如信道误码、网络分割及路由变化等也能引起数据包丢失,此时TCP协议的慢启动和快速重发特性将导致传输性能下降。首先讨论了AdHoc网络中影响TCP性能的几个主要因素,介绍几种典型的TCP改进方案,并对这些方法进行了性能分析与比较。     

无线网络TCP研究综述

如果把标准TCP直接应用于3种无线网络模型(蜂窝网络、Ad hoc网络和卫星网络)，由于其不能够区分丢包的原因，可能会错误地启动拥塞控制，导致性能下降,分析了3种无线网络模型中影响TCP性能的因素，指出为减轻这些因素造成的负面影响所必须增加的一些额外技术，总结了提高无线网络TCP性能的一些方法并对这些方法进行了比较和分类，指明了无线网络TCP的研究方向。     

Achieving high throughput and TCP Reno fairness in delay-based TCP over large networks

The transport control protocol (TCP) has been widely used in wired and wireless Internet applications such as FTP, email and http. Numerous congestion avoidance algorithms have been proposed to improve the performance of TCP in various scenarios, especially for high speed and wireless networks. Although different algorithms may achieve different performance improvements under different network conditions, designing a congestion algorithm that can perform well across a wide spectrum of network conditions remains a great challenge. Delay-based TCP has a potential to overcome above challenges. However, the unfairness problem of delay-based TCP with TCP Reno blocks widely the deployment of delay-based TCP over wide area networks. In this paper, we proposed a novel delay-based congestion control algorithm, named FAST-FIT, which could perform gracefully in both ultra high speed networks and wide area networks, as well as keep graceful fairness with widely deployed TCP Reno hosts. FAST-FIT uses queuing delay as a primary input for controlling TCP congestion window. Packet loss is used as a secondary signal to adaptively adjust parameters of primary control process. Theoretical analysis and experimental results show that the performance of the algorithm is significantly improved as compared to other state-of-the-art algorithms, while maintaining good fairness.     

COS-Slow-Start:一种新的TCP慢启动策略

拥塞控制已成为确保Internet稳定性、鲁棒性的关键因素。针对目前TCP拥塞控制机制的慢启动算法中存在的实际问题,提出一种新的TCP慢启动策略COS-Slow-Start,从数学角度对新策略的稳定性和高效性进行理论分析与证明。NS2仿真实验表明,该策略能有效地减少分组丢失、平缓突发流量冲击,并增加带宽的有效利用率。     

一种新的TCP拥塞控制慢启动策略

分析了现有的TCP拥塞控制慢启动策略及其存在的问题，提出了一种能使拥塞窗口平滑增长到慢启动阈值的新策略。NS仿真表明，新的慢启动策略能明显减少丢包数和突发数据量．     

TCP拥塞控制机制定量性能分析

TCP协议承载着因特网超过70%的传输流量,其拥塞控制机制可以有效地改善网络拥塞现象。剖析了慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复等拥塞控制机制,研究了Tahoe、Reno、NewReno和SACK等几种常见的TCP拥塞控制算法。借助于网络模拟器NS2对这几种算法的性能进行了定量分析。结果证明：相对于Tahoe、Reno拥塞控制算法而言,NewReno和SACK TCP可以更快、更平滑地摆脱网络拥塞恢复到正常工作状态。     

TCP Reno与TCP Vegas竞争性分析的数学模型

提出了一种对TCP Reno与TCP Vegas的竞争进行分析的嵌入式马尔科夫模型。该模型不但能对Reno和Vegas的慢启动阶段、拥塞避免阶段和快速重传/快速恢复阶段进行精确的描述,还能对在一个窗口内发生多次丢包对性能的影响进行区分。此外,该模型还能方便地扩展到延迟确认和NewReno的情况,以及多个流并存的情况。对于网络中流的规模较大时,提出了一种Monta-Carlo模拟算法。用NS-2仿真软件对模型的准确性进行了验证,结果表明该文的数学模型的平均误差不超过6%,使用Monta-Carlo模拟的平均误差不超过8%。