无线网络TCP协议改进及网络仿真

网络仿真是网络研究的重要手段。NS2是一种开放源代码的网络仿真器，广泛应用于网络协议的设计与验证。本文针对无线网络中TCP协议性能低下的问题，提出了一种改进的基于TCP拥塞控制机制，简称TCP—Yuelu。该机制通过对瓶颈链路队列长度的测量与预测，区分网络随机错误和网络拥塞丢包，同时，利用带宽测量结果作为网络发送速度调节尺度的依据，对不同的丢包原因采取不同的调节策略，改进了TCP窗口加性增加乘性减少（AIMD）机制。本文实现该算法在NS2中的扩展，并通过仿真实验验证了算法的有效性。     

一种有效的TCP和UDP混合流队列长度控制方法

在分析基于TCP流量控制的随机微分方程(SDE)模型的基础上,针对现有微分流量模型无法描述UDP流量变化的问题,在路由器队列长度变化中引入UDP流量的影响,建立TCP和UDP混合流量的随机微分方程模型,实现了对原有TCP微分流量模型的扩展。通过求解TCP和UDP混合流量稳定状态下的分组丢弃概率,改进了原有基于TCP流的RED队长控制方法,结合RED算法本身来调整其算法的参数,以保持路由器缓存中的队列长度稳定在期望队长附近,有利于控制和保证端到端的延时,使原有的基于TCP流的RED队列长度控制方法能应用于TCP和UDP的混合流。仿真实验表明,改进后的面向TCP和UDP混合流的RED队列长度控制方法对于TCP以及TCP和UDP的混合流均具有较好的适应性,采用该方法可使路由器的实际队列长度保持在期望控制队列长度附近波动。     

网络模拟器NS2中仿真功能的问题分析及改进

网络仿真技术为解决大规模网络规划、应用和协议设计面临的挑战提供了新的途径.作为广泛应用的网络模拟器,NS2为建立可扩展的网络仿真环境奠定了重要基础.在描述NS2仿真功能实现的基础上,重点分析了NS2仿真功能存在的不足.针对发现的问题,提出并实现了NS2仿真功能扩展,最后验证了仿真功能扩展的正确性.     

NS2中异构网络的QoS监测模块的扩展

异构网络中的QoS监测功能对进行端到端QoS控制、接纳控制以及垂直切换判决等有着重要影响,但是作为广泛应用的网络模拟器,NS2对QoS监测功能方面的支持几乎是空白,需要进行深入研究与扩展。在分析QoS监测功能的基础上,提出了一种QoS监测模型,着重设计与实现了在NS2中进行QoS监测的功能模块,并把监测模块嵌入NS2原有节点内部结构中从而扩展了NS2中的QoS监测功能,为异构网络QoS方面的研究提供了仿真基础。仿真结果表明该扩展模块能在所部署的节点上和网络中方便准确地进行QoS监测。     

一种可扩展的Web集群服务器仿真平台

为仿真分析调度算法和缓存替换算法的性能,基于JavaSim设计实现了一种可扩展的Web集群服务器仿真平台WCSSim。该平台支持日志驱动和分布驱动两种模式,并且根据动静态请求的特点分别对其服务时间进行建模。集群系统的主要部件、调度算法和缓存替换算法都被设计成独立的松耦合的类以方便扩展。仿真实验验证了该平台的可行性和有效性。该平台能帮助网站运营商选择合适的调度和缓存替换算法,帮助研究人员在各种访问模式下评测新的调度和缓存替换算法。     

基于随机模型的动态调度算法研究

针对多资源云环境中虚拟机放置问题,提出了一种在随机模型下综合利用率较高的动态调度算法MIUS （maximize integrated utilization scheduling）. 首先,在调度中心建立一个虚拟的中央队列缓存用户任务,然后利用随机路由算法对用户任务进行服务器快速选择,最后在服务器上建立虚拟等待队列并利用MIUS算法进行虚拟机配置. 仿真实验结果表明,该算法在保证QoS的情况下,实现了一定程度上的负载均衡,并可较大提高系统的综合利用率.     

网络仿真器NS2无线模型的网络编码扩展

面向单播通信的无线网络编码机制COPE已经引起了越来越多研究者的关注。针对现有网络仿真平台不支持编码模式以及研究COPE机制所基于的试验平台环境难以广泛应用的问题,在网络仿真器NS2的无线模型中引入网络编码层并更改数据包传输流程,提出NS2的网络编码扩展的无线模型以支持对COPE机制的应用、改进以及新的无线单播网络编码机制的仿真研究。在该扩展模型上对COPE机制在ad-hoc网络中的性能进行仿真研究,仿真结果验证了该模型的可行性。     

行为综合功能流水线中的资源约束LB-ACO算法

针对行为综合功能流水线中带资源约束的调度问题,提出了一种新的功能流水线调度算法负载平衡蚁群调度算法(load-balanced ant colony scheduling,LB-ACO).该算法将蚁群算法和力向算法的受力公式相结合,在保证较低运行时间复杂度O(cn²)的前提下,可获得近似最优的流水线调度结果.通过确定蚁群算法的局部试探因子和全局试探因子的计算方法,描述了该算法的实现步骤.通过仿真实验证明了该算法的流水线调度性能.     

基于延迟探测机制的网关队列管理算法

提出一种基于延迟探测机制的算法,该算法通过探测分组在瓶颈网关队列中的延迟时间来估计网络的拥塞状况,设置一个探测门限。当分组的排队延迟超过门限时,采用显式拥塞指示(explicit congestion notification, ECN)机制标记分组以向传输控制协议(transport control protocol, TCP) 源端通知拥塞。为了使该算法在网关中更易实现且具有自适应性,算法在每个周期中都根据不同TCP流对网关资源的占用情况来评估其权重,然后选取权重最大的若干TCP流的测量结果来更新拥塞探测门限,使网关对于突发流量在达到高吞吐量、高链路利用率和稳定的平均队列长度的同时,能更公平地分配资源。通过ns 2下的仿真,证明算法能达到预期的效果。     

改进分布估计算法在热轧生产调度中的应用

在热轧生产调度数学模型的基础上,提出一种改进的基于小生境技术的分布估计算法。采用Hebb学习规则来更新概率模型,增强了小生境之间以及整个群体间的相互学习能力。在对新种群采样时,引入了一种竞争选择机制,使得父代中的优秀个体在进化过程中得以保留,从而保证了进化持续有效的进行。为将该算法用于热轧生产调度,设计了一种新的解码方式,并采用某钢厂实际生产数据进行仿真实验,验证了算法的有效性。     

一种主动网络环境下的主动队列管理机制

针对主动网络这种新型网络体系能为主动队列的管理提供更加灵活和有效的方法,以及目前主动网络中主动队列的管理仍然简单移用传统网络算法这一情况,深入研究了这种简单移用存在的弊端,及应专门为主动网络设计主动队列管理机制的重要性和必要性。在此基础上,利用主动网络中路由器有着对流经其上的用户数据进行计算的特征,提出了主动网络环境下,基于资源动态协商的主动队列管理机制,并用OPNET8.0进行了仿真实验,验证了该机制在丢包率、队列长度和包延时等方面的优势。     

一种提供QoS保证的公平跨层资源分配方案

提出了一种基于正交频分多址接入（orthogonal frequency division multiple access, OFDMA）系统的跨层资源分配方案。在保证各种业务服务质量（quality of service, QoS）要求的基础上,以获取系统最大吞吐量为目标,兼顾用户之间资源分配的比例公平性。该方案充分考虑了媒体接入控制（media access control, MAC）层各种业务的QoS要求和无线信道的大尺度衰落特性,将MAC层的分组调度与物理层的资源分配进行联合设计,MAC层根据物理层分配给每个用户的时变信道容量进行分组调度,物理层根据MAC层中各用户的队列状态信息为每个用户分配信道资源。仿真结果表明,该方案可以满足多用户各种业务的QoS要求,与采用等功率分配的依赖信道状态的分组调度（channel state dependent packet scheduling, CSDPS）算法相比可以提高系统下行总吞吐量,且较好地改善具有不同路径损耗的用户之间的公平性。     

参数自适应的随机早期检测算法

随机早期检测(Random Early Detection，RED)是一种广泛应用于包交换网络的主动队列管理技术，它通过保持较小的平均队列长度，在缓冲区溢出前主动丢包，降低路由器的丢包率，保持较低的服务延迟，避免缓冲区锁定，提高网络的利用率。但是RED严重依赖于参数的设置。该文根据保持网络流量平稳的丢包率和路由队列的变化提出了一种自适应地调节参数的RED改进算法。模拟实验的结果表明，自适应地调节参数提高了RED的适应性，降低了数据包排队延时和丢包率，提高了链路利用率。     

一种惩罚非适应流的无状态主动队列管理算法

CHOKe是一种无状态的主动队列管理算法,能以较低的代价提高网络的性能,但是由于它对超速的非适应流的惩罚力度不够,不能够很好地实现带宽的公平分配。针对这一问题,提出一种新的对非适应流的惩罚机制-ECHOKe算法,通过比较分析FIFO队列中随机抽取m个包与新到包的流ID号之间的关系以及m个包之间的关系建立了新的数据包丢弃机制,从而实现在不提高算法复杂度的前提下增大对超速非适应流的惩罚,提高了公平性。仿真结果表明,在不保持流的状态下,该机制对非适应流具有更强的识别和控制能力,与B-CHOKe和M-CHOKe算法相比,能够进一步加强对非适应流的惩罚,实现更为公平的带宽分配。     

基于HTCP-net的multi-agent调度系统建模与仿真

从企业收集、监测互联网信息的实际需求出发,提出了基于multi-agent的分布式环境扫描系统的结构模型;同时,为满足系统重复采集更新信息的特殊需要,借鉴经典的Min-min启发式调度算法,设计了循环任务最早完成时间调度算法。依据赋时层次有色Petri网(HTCP-net)的理论,应用建模、仿真工具CPN tools建立了调度系统模型。对模型进行仿真,得到任务平均等待时间和各agent等待队列平均长度,与轮转调度和最短等待队列调度模型仿真结果的比较表明,所建立的调度模型既提高了企业用户满意度,又有效满足了系统周期性重复访问网站的任务需求。     

一种基于自相似业务的队列管理算法

在分析业务流自相似特性对队列性能影响的基础上,提出了一种适宜自相似网络环境的队列管理算法,简称SSRED。在SSRED算法的分组丢弃概率函数中引入了自相似参数H,其目标旨在降低自相似特性所造成的影响以提高网络性能。仿真实验与分析表明,使用SSRED算法有利于提高自相似网络环境中的吞吐量、降低丢包率以及减少网络延迟等性能。     

基于邻端口调度信息的反馈型两级交换结构

FTSA (feedback mechanism based two-stage switch architecture)对调度算法执行时间的限制过于苛刻使其优异的理论性能无法实现.针对这一问题,该文提出一种基于邻端口调度信息的反馈型两级交换结构AFTSA (adjacent-port scheduling information and feedback mechanism based two-stage switch architecture), AFTSA引入前置反馈模式将目标缓存的状态数据提前反馈至输入端口;利用邻端口信息传输机制使得任意输入端口均能获得邻端口的调度结果;利用预处理机制修正调度算法所需要的基础信息;利用"裁决"模式的调度机制选择在下一时隙将要转发的信元.理论分析表明在相同的交换环境中AFTSA和FTSA具有等同的时延性能且能够为算法提供接近一个时隙的执行时间,AFTSA可有效提高两级交换结构的实践可行性.     

用延迟-速率服务器模型优化流量调度算法

对数据流量进行合理调度在诸如TCP/IP这样的分组交换网络提供QoS服务过程中是很重要的。采用延迟 -速率服务器模型 (LR模型 )对广义的流量调度算法进行了分析和优化。在证明一种重要的调度算法—虚拟时钟算法符合LR模型的基础上 ,以丢失率为主要参数 ,根据分析结果对其进行了动态优化。模拟实验结果证明 ,该方法确能较好地改善资源利用率。     

基于本地时钟选择的时钟同步算法

在分布式系统中网络节点的时钟同步和传统的时钟同步算法的基础上,提出了一种基于本地时钟选的分布式系统时钟同步算法。采用本地时钟选择过滤方法,通过分组交换获取每个本地时钟与参考时钟的精度差,每个本地节点根据时钟精度差自动调整时钟,达到分布式系统时钟同步的目的。通过NS2仿真测试,同步精度能够满足一般分布式系统的需要。