基于丢包率预测的视频传输纠错算法

为解决视频图像在互联网中进行传输时,其质量易受网络丢包率、时延等因素的影响而显著降低的问题,提出了一种基于丢包率预测的视频传输纠错算法。该算法采用隐马尔可夫模型预测网络丢包率,根据丢包率的大小自适应地选择FEC或ARQ对视频图像进行纠错操作。当预测出的丢包率较高时,为避免FEC算法在丢包率较高时降低带宽利用率,采用选择性ARQ算法恢复丢失的视频数据包,并通过限制其重传次数使视频传输的实时性得到了保证;当预测出的丢包率较低时,则采用优化了RS冗余值的FEC算法进行纠错操作。在OPNET modeler中进行的仿真实验表明,与HARQ算法相比,使用该纠错算法,视频图像的PSNR的平均值提高了1.6 dB,平均时延减少了0.24 s左右。该算法不但降低了视频传输的平均时延和丢包率,而且提高了接收端视频图像的重建质量,具有复杂度低、实现简单的特点。     

WLAN与蜂窝混合网络有效的信道切换策略

针对无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)与蜂窝混合网络,提出一种具有抢占蜂窝网络信道的切换策略。当使用蜂窝信道的终端移入WLAN覆盖区域时,只有在该终端所使用的信道被抢占时,该机制才进行垂直切换以减少因切换造成的时延与丢包;建立了该切换策略的三维马尔可夫模型,分析了WLAN网络的终端数、蜂窝信道的利用率、信道接入请求阻塞率、信道抢占率与信道被抢占率的性能。详细的仿真结果证明了提出的模型的有效性,当WLAN覆盖面积比例为0.2时,信道抢占概率最大;当终端移动速度达到100km/h时,信道被抢占的概率是移动速度为20km/h的3倍;提出的信道切换策略与随机切换策略相比,显著地降低了业务的丢包率与传输时延。     

基于信道选择的认知无线网络路由协议

为保证认知无线网络路由的稳定性,减少信道切换次数,降低端到端时延,提出基于信道选择的路由协议。以信道可用概率和信道切换时延为信道选择标准,在确保信道可用的前提下,选择端到端时延最短的路由进行数据传输,提高路由的时延性能和数据投递率。仿真结果表明,与TDRP、PUC-JRCA协议相比,该协议在数据包传输时延、数据投递率方面有明显改善。     

基于移动用户位置预测的垂直切换算法

针对异构无线网络环境中现有垂直切换算法存在难以实现移动用户接入网络的无缝切换,无法向用户提供稳定通信服务的问题,提出一种基于移动用户位置预测的垂直切换算法。首先利用用户移动轨迹的相似性,使用用户轨迹数据离线训练LSTM模型以学习各用户普遍具有的移动规律;然后在线加载LSTM模型进行用户位置预测,从而使用模糊逻辑分析计算下一时刻用户对应候选网络的回报值,并选取回报值最高的网络进行切换。实验结果表明,该算法与已有垂直切换算法相比,在不同的用户移动速度和用户规模条件下的切换次数、切换失败次数和切换时延均有明显下降,内存消耗较低,能够实现无缝切换。     

一种支持IMS异构网络的垂直切换算法

为解决IMS异构无线网络的切换时延问题,设计一种IEEE 802.21定义的媒介无关切换标准与IMS架构相融合的方案,并在此基础上提出一种多路径冗余传输切换算法,采用马尔科夫决策过程实现在IMS异构网络中的无缝切换。NS-2仿真实验结果表明,该算法与传统垂直切换算法相比,在切换过程中的有效数据传输率、切换次数及切换稳定性均显示出一定优势。     

基于GPRS网络的流媒体自适应速率算法

在研究GPRS网络特性的基础上,设计基于RTP／RTCP的流媒体自适应速率传输算法。此算法包括首发视频选择算法,丢包率预测算法,及自适应视频码率调整算法。最后算法仿真实验结果表明首发视频选择算法可以有效减少视频传输途中的切换次数;丢包率预测算法不论在平稳或是变化剧烈的网络环境下,都能较为准确地预测下一时刻的网络丢包率;自适应视频码率调整算法可以有效地使得码率尽快的收敛。     

基于动态矩阵的随机时延丢包网络控制系统

针对网络控制系统(NCS)中存在的时延可能大于一个采样周期,以及网络传输存在丢包可能的情况,提出了改进的动态矩阵控制(DMC)算法,通过在线纠正系统的阶跃响应系数来处理时延造成的系统误差,并通过建立缓存器,当数据传输过程中出现丢包时利用动态矩阵算法计算控制量及未来输出预测值的冗余信息来替代丢失的实时信息,减少丢包对系统性能的影响.最后通过基于TrueTime的实时仿真系统研究,对比了不同时延及丢包率情况下改进算法与传统动态矩阵控制算法的效果,表明随着时延和丢包率的增大,改进动态矩阵算法的优势明显,从而验证了该方法的有效性.     

APHMIPv6：快速移动IPv6切换算法

当移动节点发生切换时,其切换时延和丢包率问题将严重影响实时业务的应用。针对这一问题,该文进行了理论分析并提出了一种基于地址池的层次型移动IPv6切换算法（APHMIPv6）。该算法与层次型模型相结合,采用基于地址池的有状态地址配置策略以及域间切换时利用隧道机制来提高切换性能。仿真结果表明,该算法能有效地减少移动节点切换时延和丢包率,尤其在域间切换时,性能更加显著。     

APHMIPv6:快速移动IPv6切换算法

当移动节点发生切换时,其切换时延和丢包率问题将严重影响实时业务的应用.针对这一问题,该文进行了理论分析并提出了一种基于地址池的层次型移动IPv6切换算法(APHMIPv6).该算法与层次型模型相结合,采用基于地址池的有状态地址配置策略以及域间切换时利用隧道机制来提高切换性能.仿真结果表明,该算法能有效地减少移动节点切换时延和丢包率,尤其在域间切换时,性能更加显著.     

基于传输时延预测的多路径并发传输数据分配算法

针对多路径并发传输模型的整体性能在路径性能存在差异时会急剧下降的原因进行分析,给出了获取通信路径传输时延的有效评估方案,并在此基础上提出了一种基于传输时延预测的多路径并发传输数据分配算法.该算法通过获取和预测数据块在各条路径上引入的传输时延,以按序到达为目标对多路径并发传输模型发送回合内和发送回合间的数据分配过程进行优化,能够有效地减少路径传输性能差异对多路径并发传输模型整体性能带来的影响.分析和实验结果表明,该算法相对于默认的轮询数据分配算法能够取得较好的运行性能.     

移动延迟容忍传感网络拥塞控制算法研究

针对移动延迟容忍传感网络拥塞而造成的节点内缓存数量预测不准,数据传输延时速度过慢,数据分组投递成功率低等问题,提出一种移动延迟容忍传感网络拥塞控制算法。算法是基于节点状态感知的,构建移动延迟容忍传感网络拥塞预测机制,依据机制中所获取的历史缓存信息感知节点状态,对拥塞严重或中度拥塞的节点缓存队列内的数据进行信息聚合,提出拥塞控制的策略。最后通过仿真可得数据分组投递率、数据分组丢包率及响应时间、消息产生率。实验结果表明,所提出的拥塞控制算法能够预测缓存数量准确,减少数据传输时延,保证数据分组投递成功率,提高整个网络的工作效率。     

Neural network prediction model for a real-time data transmission

Both the real-time transmission and the amount of valid transmitted data are important factors in real-time multimedia transmission through the Internet. They are mainly affected by the channel bandwidth, delay time, and packet loss. In this paper, we propose a predictive rate control system for data transmission, which is designed to improve the number of valid transmitted packets for the transmission of real-time multimedia over the Internet. The one-step-ahead round-trip delay time and packet loss are predicted using a prediction algorithm and then these predicted values are used to determine the transmission rate. A real-time multimedia transmission system was implemented using a TCP-friendly algorithm, in order to obtain the measurement data needed for the proposed system. Neural network modeling was performed using the collected data, which consisted of the round-trip time (RTT) delay and packet loss rate (PLR). In addition, the performance of the neural network prediction model was verified through a validation process. The transmission rate was determined from the values of RTT delay and PLR, and a data transmission test for an actual system was performed using this transmission rate. The experiment results show that the algorithm proposed in this study increases the number of valid packets compared with the TCP-friendly algorithm.     

基于业务需求的速度自适应垂直切换算法

下一代网络(NGN)是一种采用不同无线接入技术的融合网络,在这种融合的网络环境中,不同无线接入技术间的垂直切换成为重要的研究课题。但是现有的垂直切换算法少有考虑用户业务对网络的实际需求偏好以及用户的移动性,大多以网络端的属性值作为切换判决指标。为了解决上述问题,提出了一种基于业务需求的速度自适应垂直切换算法,并通过速度因子以及网络属性因子矩阵来补偿因节点运动而对无线链路质量造成的损耗,自适应调整业务对网络属性因子需求的权重,从而支撑节点做出有效的切换判决,最终实现速度自适应的能更好地服务于应用业务的垂直切换。仿真实验表明,该算法能有效地克服乒乓效应,且与其他切换算法相比有较高的数据包吞吐率。     

无线移动环境下双链路通信机制的研究与应用

针对现有切换机制和算法存在切换延迟较大、丢包率较高、不够稳定可靠等问题,提出一种双链路通信机制,给出一种双链路选择和数据传输算法,通过平滑处理获取精确信号质量,根据差值阈值控制两条通信链路在适当时机进行切换,并使用双线程进行数据转发。实验结果表明,与单链路机制相比,双链路机制不会出现延迟脉冲,丢包率接近于零,平均吞吐量提升了20%,可以应用到轨道交通、高速公路等具有高速移动子网的应用场合。     

An IP passing protocol for vehicular ad hoc networks with network fragmentation

When a vehicle is moving fast in a highway, how to effectively reduce the handoff delay and maintain the connectivity of the vehicle to the Internet is an important issue. The existing IP passing protocol may be able to reduce the handoff delay and maintain the connectivity of the vehicle to the Internet when all the vehicles are connected. However, when the vehicle density is low or the speeds of vehicles are varied, the vehicle may not be able to communicate with the intended vehicle either directly or through multi-hop relays because of network fragmentation. Hence, when network fragmentation occurs, a vehicle cannot pass its IP address to the intended vehicle through existing IP passing protocols and thus incurs longer handoff latency and higher packet loss rate, and these would lower down the throughput of the network. To improve existing IP passing protocols, we propose an IP passing protocol for VANETs with network fragmentation. The proposed protocol can postpone the time to release IP addresses to the DHCP server (extend IP lifetime) and select a faster way to get the vehicle’s new IP address. During the extended IP lifetime, the vehicle can acquire an IP address through multi-hop relays from the vehicles on the lanes of the same or opposite direction, and thus reduces handoff delay and maintain the connectivity to the Internet. Simulation results have shown that the proposed scheme is able to reduce IP acquisition time, handoff latency, packet loss rate, and extend IP lifetime.     

基于邻居信息表的移动IPv6切换研究

分析标准移动IPv6(MIPv6)的快速切换机制,提出一种基于邻居信息表的移动IPv6快速切换解决方案。通过预配置和定时更新的方法使移动节点提前获取将要进入目标有限区域的信息表——邻居信息表,从而缩短切换中过程转交地址唯一性验证时间及移动检测延迟时间,降低切换过程中的丢包率。仿真结果表明,该机制不额外占用网络资源,能够减少切换过程中的丢包率和切换延迟时间。     

mesh网络中基于效用转发的网络编码算法

在已有的无线Mesh网络路由算法的基础上,针对网络的动态变化性和差异性等因素带来的问题进行了研究,提出一种基于效用转发的网络编码算法.首先利用节点间的历史通信数据,动态获取不同网络环境下影响效用值的各因素所占的权重值;然后在簇头节点和汇聚节点处进行二维随机线性网络编码,结合节点的剩余能量、效用值和丢包率判断节点能否进行编码,并且采用编码包优先传输的策略转发数据包;最后综合利用网络时延、效用值和节点间的跳数,选择最优的下一跳转发节点.仿真结果表明,该算法能更好地提升数据包的转发效率,降低传输时延,提高网络的性能.     

地铁环境中双网卡软切换机制的研究与应用

高速移动的无线节点在接入点间切换时,切换延迟较大、丢包率较高.在单网卡切换环境中,不可避免地存在网络中断的现象.该文结合地铁无线通信环境对切换延迟和丢包问题进行研究,为移动节点配备两块无线网卡,控制两块网卡协同工作,共同完成无线切换和数据传输.测试结果表明,双网卡软切换机制无需修改网络层及上层协议栈,在特定环境中可以实现低延迟和零丢包.该切换机制已经在地铁信号系统国产化预研项目中得到应用.     

Study on the algorithm for smart community sensor network routing with adaptive optimization via cluster head election

To reduce the uneven energy consumption for the data transmission and extend network life of intelligent community sensor network, an adaptive routing optimized algorithm for intelligent community sensor networks with cluster head election is proposed. In this algorithm, a three-dimensional clustering method adapted to the structure of intelligent community sensor network is proposed. The three-dimensional clustering method uses the cluster head election mechanism based on minimizing the total transmission loss to optimize the energy of the intelligent community sensor network. Second, an adaptive ant colony propagation method is proposed to solve the problem of intercluster data propagation after clustering. With the best path finding algorithm of ant colony algorithm, energy balance routing with lower energy loss and lower packet error rate is proposed. Finally, the simulation results show that the algorithm has better performance in reducing energy consumption and delay, improving transmission efficiency and node survival time.