IPv6可用带宽测量方法的设计与实现

提出一种与现有带宽测量方法(包对法)不同的探测理论——基于链路状态的带宽测量方法。源端向目的端发送一系列小的探测报文,通过对探测报文的时延参数进行数理统计得到链路忙闲状态,进而获得链路可用带宽。采用此方法也可用于计算各种链路容量和链路空闲率。在实际测量中为解决探测报文与背景业务之间的相互影响,利用IPv6基本报头中流标签和业务类型字段设计专门的测试流和测试级。仿真证明方法正确。     

一种适应于多种链路的拥塞控制策略AVCP

传统的TCP拥塞控制算法在高带宽时延积和无线链路上的性能严重下降。虽然许多新的拥塞控制算法被提出,但大多专门针对某一类型链路。提出了一种新的拥塞控制策略AVCP,试图以一种机制适应多种链路。基于可实现性的考虑,对新近提出的针对高带宽时延积网络的算法VCP进行改进,使之也适应无线链路,从而可以同时适应这2种最重要的新型链路。NS2仿真结果显示,新的方法在无线、高带宽时延积链路以及这2种链路混合的情况下具有良好的效果。     

基于链路容量算法的集中式计算机网络优化

针对满足一定约束条件的网络能力配置问题,提出链路总费用最小的链路容量新算法。该算法基于一个集中式计算机网络,以M/M/1排队理论和利特尔定律为依据,先设定整个网段各条链路上传输的报文流都是泊松流且呈负指数长度分布,然后求解在链路平均时延约束下链路总费用最小的链路容量整体最优解。与最小费用流模型中的消圈算法、最小费用路算法及原始—对偶算法相比,链路容量算法在复杂度、可读性、解决大规模网络问题及处理相同数目节点所花费的时间等方面,都呈现一定的优势。实验结果表明,采用新算法进行网络优化后,全网总费用降低17.51%,对集中式计算机网络优化设计具有一定的指导意义。     

新的基于逐跳时间标签的链路利用率测量方法

提出了一种新的IP(Internet protocol)网络链路利用率测量方法. 探测源端主动向网络发送带有IP报头时间戳选项的探测报文,逐跳记录路由器的当前时间. 多个探测结果通过链路利用率统计算法的处理,消除探测分组的处理时延、传播时延以及路由器时钟扭曲带来的偏差,得到探测分组的单跳排队时延,进而量化并使用滑动窗口得到链路的利用率. 仿真验证了该方法的正确性.     

网络中心战中IP QoS的需求分析及应用研究

为提高军用网络的服务质量,满足军用数据传输的要求,对网络中心战的体系架构进行了分析,得出作战链路最重要的QoS指标是端到端时延,仿真研究了应用IPQoS技术对时延的改进效果.结果表明:通过优先调度以保证足够的服务带宽,可尽量优化重要数据流的端到端时延;在排队不可避免时,减少缓冲区队列长度可直接优化时延,但应考虑应用RED等机制寻求时延和吞吐量的平衡.对多跳作战链路中的QoS应用进行了讨论,仿真表明多跳链路上应用QoS的关键是在瓶颈带宽处的QoS应用.     

针对Spines覆盖网络的可用带宽测量算法

针对Spines覆盖网络的逐跳传输特性,提出了一种具有较强网络动态适应性的可用带宽测量算法（bandwidth estimation linear regression, BELR）.该算法是一元线性回归算法,采用传输消息大小和带宽限制的链路延时之间的线性关系来测量链路的可用带宽,使用可靠链路传输探测包,利用链路的单向延迟计算逐跳之间虚拟链路的带宽,所需带宽测量时间可减少一半.通过仿真分析了算法的性能,仿真结果表明,运用BELR算法可以在较短时间内得到比较准确的带宽估计,可适用于具有较大动态变化特性的覆盖网络可用带宽测量.     

IEEE802.16网络动态自适应区分服务算法

针对IEEE802.16MAC协议中的调度机制不能提供流媒体业务区分服务的问题,提出了一种基于服务类别优先级的链路带宽自适应分配调度PDA-DFPQ算法。该算法分为两级调度架构,第一级是不同业务间的调度,采用服务质量优先级策略,高优先级服务类分配合适的带宽,以保障实时业务对最大时延限定的要求;第二级是同种业务内的调度,采用自适应调整机制,根据队列长度和分组数动态设置权值系数,以保障不同用户对公平性和非实时业务对吞吐量的要求。仿真结果表明:与DRR和RED-DFPQ算法相比较,改进的一级调度算法能降低时延,解决实时性问题;改进的二级调度算法能均衡用户速率,提高网络吞吐量和公平性,解决突发性问题。     

BBR拥塞控制算法在无线网络中的性能改进

传统的拥塞控制算法已经不能满足当前复杂的网络环境,谷歌提出的BBR算法(Bottleneck Bandwidth and Round-Trip)为拥塞控制提供了一种新思路,它可以在具有一定丢包率的网络链路上充分利用带宽,并保证较低的时延.但是该算法存在以下问题:首先,当无线网络的时延剧烈抖动时,BBR具有很低的传输速率,即便网络不丢包且此时未发生拥塞,这一问题在以往的论文中还没有人提出过;其次,BBR对网络带宽的降低不够敏感.本文详细分析以上问题出现的原因,进而提出改进BBR算法:通过比较RTT的均值和标准差判断网络时延的抖动程度,在时延抖动很剧烈时,使用RTT的均值取代最小RTT来计算拥塞窗口;在网络不稳定时,降低PROBE_BW状态中平稳阶段的时间长度.在实际网络中的实验表明,改进后的BBR算法几乎不受时延波动的影响,随着时延波动程度的提高,改进后算法的传输速率基本保持不变,在BBR几乎不能工作时仍能保持正常的传输速率;而且改进后的BBR算法在网络不稳定时能够更快地探测到网络带宽的降低并收敛.     

一种被动式RTT测量算法

提出了一种应用于宽带网络环境的被动式环回时间(RTT)测量算法,用于对传输控制协议(TCP)的报文环回时间进行估计。该算法通过估计同一轮次报文的发送间隔来挑选相邻2个发送轮次之间的间隙,进而估算出TCP的报文环回时间。此算法解决了传统的RTT测量算法无法应用于被动测量的问题,使得被动式TCP性能测量成为可能。基于NS2的仿真检验和基于实际网络的测试都验证了该算法的有效性。     

改进的EPON系统Online&Offiine SPD混合调度算法

为了减小以太网无源光网络(EPON)offline调度产生的上行信道空闲时间,提出了基于最小群时延优先(SPD)改进的online &; offline混合调度算法,考虑到环路时延 (RTT)的影响,在请求带宽大小的基础上再结合对RTT范围的限定,进行online和offline两级分类. 数学分析和仿真结果显示,改进的混合调度算法使网络性能优于M DBA1算法,即使在中低负载的情况下,也优于offline SPD调度算法.     

BBR拥塞控制算法的RTT公平性优化

Google提出了一种基于瓶颈带宽和往返传播时间的拥塞控制算法(bottleneck bandwidth and round-trip propagation time,BBR),可以在网络链路中保持最大传输速率和最小延时。然而一些评估实验表明,BBR算法会导致不同往返时间(round trip time,RTT)的数据流之间存在严重的公平性问题。为了优化这一问题,研究分析了BBR算法探测机制所导致的发送速率与瓶颈带宽不匹配对RTT公平性的影响,提出了一种基于起搏增益模型的优化算法BBR-adaptive（BBR-A）。BBR-A算法不再采用原BBR算法中固定的起搏增益,而是利用RTT与起搏增益的关系,构造一个基于反比例函数的起搏增益调节模型,通过让向上和向下的起搏增益系数相互交错来平衡发送速率,使每个BBR流可以公平地竞争带宽资源。网络模拟器3(network simulator 3,NS3)仿真实验结果表明:BBR-A算法的信道利用率比BBR算法有了小幅提升;在RTT公平性的方面,BBR-A缩小了不同RTT流之间的吞吐量差异,在不同缓冲区和RTT差异下,Jain公平指数至少提高了1.5倍;BBR-A算法明显降低了重传率。因此通过自适应调整起搏增益系数,可以平衡不同数据流之间的发送速率,有效提升BBR算法的RTT公平性。     

H. 264视频码流自适应传输的研究与实现

针对IP网络带宽的有限、时变和“尽力而为”的特性,为了保障视频传输的服务质量（QoS）,提出了一种新的GAIMD_Buffer自适应传输方案.该方案在GAIMD算法的基础上增加了服务端和客户端的H-264视频流缓冲控制策略.当网络处于稳定或拥塞状态时,若下一个RTT时刻缓冲区占有量的估计值位于设定的阈值内,则按照GAIMD算法来调整发送速率,否则通过调整视频的编码码率来保证缓冲区不会发生上溢或下溢.实验表明该方案在嵌入式系统中能够更有效地平滑速率抖动,减少数据丢失,降低播放延时,进一步提高视频播放质量.     

QDB-AQM:基于排队延时的网关拥塞控制设计

提出了一种基于排队延时的主动队列管理(AQM)算法,该算法力求达到高吞吐量、低排队延时、短队列长度、低丢失率和较好的公平性能,相对于其他AQM算法具有实现简单的特点. 通过排队延时代替Drop Tail网关中分组丢弃的方法监测拥塞,并设置往返时间(RTT)估值作为拥塞探测的单门限,如果某分组排队延时超过该门限,则根据显式拥塞指示(ECN)机制标记该分组以通知TCP源端采取相应措施以响应拥塞.在ns-2下仿真表明该算法能达到预期的性能.     

按比例控制呼叫阻塞率的动态带宽分配算法

提出了一种在单链路中采用完全划分技术的动态带宽分配算法,该算法在预测呼叫阻塞率对过渡反应影响的基础上,对链路中具有可变带宽需求的非固定流量的不同服务级间的呼叫阻塞率的比例进行控制,从而实现带宽的最佳利用．仿真表明,所提出的算法能够有效地将容量动态地分配到非固定流量环境中,提高了带宽利用率,缩短了平均轮询时间．     

多速率分层光组播的波长带宽优化分配

光网络目的节点的异构性使组播业务的吞吐量和资源利用率都很低,为此提出了一种以最大化网络总吞吐量为目标的光组播网络最佳分层组播速率确定方法. 采用启发式算法确定每层实现最大组播吞吐量的最佳层速率值,计算组播的链路共享度,对共享度高的链路采用网络编码方法传输数据包,节约波长带宽分配. 该方法同时优化了分层组播速率和波长资源的分配,解决了异构网络多速率的吞吐量最大化问题,显著提高了光网络的波长带宽资源利用率.     

TCP端到端等效噪声模型及拥塞控制方法研究

针对传统TCP拥塞控制协议在有线/无线混合网络中存在的问题,采用通信系统加性噪声分析方法和信道容量理论,将端到端链路背景流量等效为加性噪声,建立了链路等效噪声模型。研究了基于等效噪声模型的端到端链路带宽估计方法,并提出了一种基于等效噪声模型的TCP拥塞控制算法(N-TCP)。理论分析和仿真结果表明所提出的带宽估计方法准确有效,新的拥塞控制算法和传统的TCP协议兼容性好,具有良好的抗随机丢失能力和公平性,适宜于存在随机丢失的无线/有线混合网络。     

测量报告数据的谱分析压缩算法

针对网络带宽难以满足海量测量报告传输要求,定义了测量数据的谱,并提出了测量报告数据的谱分析压缩算法.该算法通过分析测量数据的谱,提出了对数据完成两次排序的预处理方案,减少了数据冗余的间隔距离,以期提高上下文的命中率.其次,该压缩算法构建了测量数据的多个上下文模型,并作为单层神经网络的输入结点.神经网络通过对每个上下文模型的预测概率线性组合,得到对下一比特的预测概率,并用真实的下一比特来调整对应输入结点的权重,提高匹配历史信息的概率.实验结果表明,在采用该压缩算法后,算法的运行时间明显减小,压缩率随被压缩数据量的增大而提高.与其他通用压缩算法相比,该算法能有效提高测量数据的压缩率,从而达到减少网络数据传输量的目的.     

The determination of the link with the smallest end-to-end network latency in ethernet architecture

Ethernet fundamental and its data transmission model are introduced in brief and end-to-end network latency was analyzed in this paper. On the premise of not considering transmission quality and transmission cost, latency was the function of the rest of network resource parameter （NRP）. The relation between the number of nodes and that of end-to-end links was presented. In ethernet architecture, the algorithm to determine the link with the smallest latency is a polynomial issue when the number of network nodes is limited, so it can be solved by way of polynomial equations. Latency measuring is the key issue to determine the link with the smallest network latency. 3-node brigade （regiment） level network centric warfare （NCW） demonstration platform was studied and the latency between the detectors and weapon control stations was taken as an example. The algorithm of end-to-end network latency and link information in NCW was presented. The algorithm program based on Server/Client architecture was developed. The data transmission optimal link is one whose end-to-end latency is the smallest. This paper solves the key issue to determine the link whose end-to-end latency is the smallest in ethernet architecture. The study can be widely applied to determine the optimal link which is in the complex network environment of multiple service provision points.