基于灰色马尔科夫预测的移动多路传输调度算法

多路径传输控制协议通过聚合多路径带宽提高资源利用率及网络吞吐量。在无线异构网络环境中,由于网络性能不稳定、传输路径性能差异等因素容易导致数据包乱序及缓冲区阻塞,对网络多路传输性能造成负面影响。为在有限的接收缓冲区内对数据包实施合理调度,基于灰色预测模型GM （1,N）与马尔科夫优化的前向传输时间（FTT）预测模型,提出一种自适应多路传输数据调度算法GMM-S。通过对未来时刻子流FTT的准确预测实现子流传输性能的有效评估,并以此作为数据分发依据进行传输数据的多子流动态调整。仿真实验结果表明,与RR和LowRTT算法相比,该算法可有效解决接收端数据包乱序问题,同时提升网络吞吐量。     

基于权重的MPTCP数据调度算法设计

并行多路传输技术通过聚合多条链路的带宽资源可以提高传输吞吐量,越来越受到学术界和工业界的关注。多路径TCP(MPTCP)是其中最具代表性的研究成果之一,因其是在TCP的基础上拓展而来,保持了对TCP的兼容性,能够比较容易地部署到现有网络中。然而,MPTCP默认的数据调度机制在异构网络环境下导致传输性能下降。针对此问题,本文提出一种基于权重的数据调度算法,充分考虑子流之间的差异性。仿真结果显示所提算法优于传统的数据调度算法,能够较好的适应网络环境变化。     

基于SDN的数据中心网络流概率路径选择方法

为提高数据中心网络(DCN)的链路带宽利用率和吞吐量,提出一种基于软件定义网络(SDN)的流概率路径选择方法。在最短路径选择方法的基础上,利用SDN控制器对网络流进行分类处理,同时计算每条数据流在调度过程中的带宽占用情况以减少数据链路碎片化,并优化DCN数据流量调度,从而实现网络负载均衡。实验结果表明,该方法能降低网络传输时延,提高链路利用率及负载均衡度。     

无线环境下基于多流优先级的并行多路传输

在无线异构网络环境下提出一种基于多流优先级的并行多路传输方案。该方案基于并行多路传输协议CMT-SCTP,并利用了SCTP的多流特性和部分可靠特性。针对数据的重要性和时间敏感度,设计优先级数据调度算法;同时提出基于路径质量的数据分发机制,进一步保证数据的有效传输。在NS-2中的仿真结果表明,该方案能够有效提高数据传输的吞吐量,减少时延,保证较好的数据传输性能。     

面向SDN数据中心网络最大概率路径流量调度算法

随着数据中心网络规模的迅速增长,网络带宽利用率低下导致的网络拥塞问题日益突出,通过负载均衡提高数据中心网络链路带宽利用率和吞吐量成为了研究热点.如何结合流量特征、链路状态和应用需求进行流量的合理调度,是实现网络链路负载均衡的关键.针对数据中心突发性强、带宽占用率高的大象流调度问题,提出一种面向SDN数据中心网络最大概率路径流量调度算法,算法首先计算出满足待调度流带宽需求所有路径,然后计算流带宽与路径最小链路带宽之间的带宽比,结合所有路径的带宽比为每一条路径计算路径概率,最后利用概率机制选择路径.算法不仅考虑了流带宽需求和链路带宽使用情况,而且全局地考虑了流调度和链路带宽碎片问题.实验结果表明,最大概率路径调度算法能够有效地缓解网络拥塞,提高带宽利用率和吞吐量,减少网络延迟,从而提高数据中心的整体网络性能和服务质量.     

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。     

无线网状网络的多路径路由与调度算法

提出了一种保障服务质量的多路径路由算法,数据分组可通过多条不同的路径进行传输,以提升网络总吞吐量性能.进一步提出了一种多路径调度策略.通过使用调度策略,基于当前可用带宽信息和路径所引入的时延信息,数据分组在传输前可被分成多段并通过不同的路径发送,根据路径时延调整优化调度策略,从而使得数据可通过在不同的路径上进行更高效地传输.仿真实验进一步验证了本文提出的路由机制和调度策略在不同网络负载下的优越性.     

基于流调度选择的DCN动态负载均衡算法

针对数据中心网络(data center network,DCN)动态调度导致的负载不均衡问题,提出了基于流调度选择的动态负载均衡(dynamic load balancing based on flow scheduling selection,DLBFSS)算法。该算法首先计算拥塞链路上各条大流的等价最短路径,并删除不满足流带宽需求的路径;然后计算剩余路径的可用吞吐量,选择可用吞吐量最大的路径作为最优调度路径;最后根据大流的带宽和最优路径的负载定义调度的拥塞概率,将拥塞概率作为大流调度选择的依据。实验结果表明,与传统ECMP（equal-cost multi-path）路由和现有大流调度算法相比,DLBFSS能够减小网络时延,提高流的带宽利用率,保证了更好的负载均衡。     

以太网无源光网络中的QoS研究

在分析以太网无源光网络系统MAC协议的基础上,研究基于QoS的动态带宽分配机制,提出一种新的支持业务的QoS的动态带宽分配算法。该算法采用限制性带宽分配方法和基于优先级的调度方式,基于业务的通信量特征对各类业务预分配传输带宽。仿真结果表明该算法在时延和吞吐量性能上优于现有算法。     

基于往返时延梯度的多路径拥塞控制算法

为更好利用有限的网络带宽资源，提高带宽利用率，提出一种利用往返时延梯度精确感知带宽变化的多路径拥塞控制算法。根据往返时延的大小反馈网络拥塞程度，将拥塞程度量化为时延梯度作为拥塞窗口的控制参数；为保证链路公平，利用往返时延估计链路带宽，经迭代分配带宽，给出公平的资源分配方法。在NS-3上进行仿真，其结果表明，多路径流的吞吐量较单路径流明显提高，保证了链路分配的公平，动态环境下的响应时间较同类算法有所减小。该算法进一步提高了网络带宽的利用率。     

V2G网络中基于带宽自适应的拥塞控制协议优化

V2G网络下PLC链路带宽受限、高误码率等特点导致现有的TCP NewReno拥塞控制机制缺乏对丢包类型的有效判断,将链路上由噪声干扰的随机错误丢包与网络拥塞丢包统一当做拥塞事件处理,从而造成不必要的拥塞避免,导致了低吞吐量问题.根据此问题,提出了一种基于带宽自适应的拥塞控制算法.该算法通过分组预测拥塞等级感知网络状态,由此估计可用带宽来判断丢包类型,实现了拥塞窗口自适应调节.仿真结果表明该算法在拥塞窗口的增长、吞吐量、公平性、收敛性和友好性等方面都优于现有算法,V2 G网络的吞吐量得到明显提升.     

面向流量控制的可扩展策略库的设计与实现

Linux提供了一套功能强大的流量控制机制,成为当前实现网络QoS的重要工具.针对制定流量控制方案时带宽划分精度和粒度难以权衡,采用单一队列调度算法实施流量整形效果不尽如人意等问题,提出了基于可扩展策略库的流量控制管理方案,在Linux下设计并实现了可扩展流量控制策略库.介绍了该策略库的3个模块:策略存储实体、出错回滚监控模块和可扩展策略库管理模块.定义了策略的存储格式,将主机、服务、时间、上下行方向等元素综合管理起来.同时提出了结合优先级调度的策略添加、删除、合并的策略管理算法.通过实验分析证明该流量控制管理方案的有效性和实用性.     

LEO卫星网络中一种改进的Vegas算法

针对SCPS-TP(Space Communications Protocol Standards Transport Protocol)协议的Vegas算法在LEO (Low Earth Orbit)卫星网络中吞吐量下降的问题,提出了一种自适应Vegas-AD(Adaptive)拥塞控制算法。该算法在分析Vegas的基础上,细化往返时延RTT的计算方法,使其能够更加精确地调整拥塞窗口;优化拥塞窗口的增长策略,提高了拥塞避免阶段的带宽竞争力;同时,提出基于网络拥塞程度的自适应窗口调整因子。仿真结果表明,Vegas-AD算法的带宽竞争力明显高于Vegas,并且该算法能较大幅度地提高网络吞吐量。     

Enhancing TCP for networks with guaranteed bandwidth services

In this paper, we consider TCP based applications with bandwidth guarantees, but can also benefit from any additional best-effort service offered by the network. Through simulations we show that default TCP cannot offer such applications the ideal throughput – the aggregate throughput of the reserved bandwidth and the best effort bandwidth. To illustrate the reasons for its degraded performance, we study TCP’s congestion window adaptation and self-clocking mechanisms in detail. Based on the insights obtained from the study, we propose an adaptation of TCP called GTCP that employs changes to TCP’s congestion control mechanisms to provide applications the optimal aggregate throughput of best-effort and reserved bandwidth. Compared with TCP, GTCP does not involve any additional implementation overhead, and only the sender need to be changed (the receiver remains to be a default TCP implementation). Through simulations and experiments over the Internet we show that GTCP achieves significantly better performance than default TCP in the target environment.     

互联网端到端多径可靠传输协议研究

随着有线网络中多路径路由的部署和异构无线网络的发展,通信对等双方存在多条IP路径的场景越来越普遍.由于传统的单径传输协议无法充分发挥多路径带来的好处,如何设计有效的端到端多径可靠传输协议来提高端到端性能并保证网络资源分配的公平性成为研究的热点.多条路径的差异性给多径传输协议的设计带来诸多的问题:分组乱序造成接收缓存阻塞,不合理的多径分组调度造成吞吐率的抑制,缺乏多径协同造成带宽未充分利用和多径异构性造成网络资源分配不公平.就如何应对这些问题对现有协议多路径协议进行综述,并指出协议发展的趋势以及开放的研究问题.     

Run-time optimization of heterogeneous media access in a multimediaserver

Discrete media (DM) data throughput is vital to systems that need to support the heterogeneity and variety of data found in interactive hypermedia and digital library applications. Therefore, a multimedia server's ability in delivering a high DM data throughput without degrading its CM data throughput deserves more attention. In this paper, we address this issue by optimizing the use of disk bandwidth spent on CM service at run-time and redirecting the saved bandwidth to service DM requests. Based on a new cost model of disk access incurred in CM service, we formulate strategies to control the size of each disk read at run time. These strategies improve the efficiency of each disk access and improve the DM data throughput of a multimedia server, without jeopardizing the CM throughput. Through experimental evaluations, the improvements achieved are demonstrated. Furthermore, efficient control of the allocation of disk bandwidth between DM and CM services over a wide range is also demonstrated     

无线网络中基于网络编码的自适应计时控制

将计时控制机制引入网络编码从而进一步提升它的性能。经研究发现当网络带宽充足的时候,通过等待额外的可执行网络编码的数据将增加编码数目,而同时引入的额外延迟不对系统吞吐量造成影响;当网络带宽不足时,系统延迟和吞吐量都将受到影响。提出了一种能量高效的自适应计时控制机制(adaptive energy-efficient timing control in wireless networks with network coding,AEETC)。该机制通过基于网络流量的情况自动调节自身行为来增加网络编码数量,从而减少能量的消耗。实验结果表明在网络负载较轻的条件下AEETC可以显著增加网络编码的数量,同时在端到端延迟、系统吞吐量和成功编码数量等指标上有很好的性能。     

Addressing GPU On-Chip Shared Memory Bank Conflicts Using Elastic Pipeline

One of the major problems with the GPU on-chip shared memory is bank conflicts. We analyze that the throughput of the GPU processor core is often constrained neither by the shared memory bandwidth, nor by the shared memory latency (as long as it stays constant), but is rather due to the varied latencies caused by memory bank conflicts. This results in conflicts at the writeback stage of the in-order pipeline and causes pipeline stalls, thus degrading system throughput. Based on this observation, we investigate and propose a novel Elastic Pipeline design that minimizes the negative impact of on-chip memory bank conflicts on system throughput, by decoupling bank conflicts from pipeline stalls. Simulation results show that our proposed Elastic Pipeline together with the co-designed bank-conflict aware warp scheduling reduces the pipeline stalls by up to 64.0 % (with 42.3 % on average) and improves the overall performance by up to 20.7 % (on average 13.3 %) for representative benchmarks, at trivial hardware overhead.     

Virtual-channel flow control

Network throughput can be increased by dividing the buffer storage associated with each network channel into several virtual channels. Each physical channel is associated with several small queues, virtual channels, rather than a single deep queue. The virtual channels associated with one physical channel are allocated independently but compete with each other for physical bandwidth. Virtual channels decouple buffer resources from transmission resources. This decoupling allows active messages to pass blocked messages using network bandwidth that would otherwise be left idle. The paper studies the performance of networks using virtual channels using both analysis and simulation. These studies show that virtual channels increase network throughput, by a factor of four for 10-stage networks, and reduce the dependence of throughput on the depth of the network