标签分割的软件定义飞行自组网控制器智能部署方法

针对当前软件定义飞行自组网中多控制器部署面临的负载不均衡和网络可靠性问题, 提出一种标签分割的控制器智能部署方法。该方法能够在不预设控制器数量的条件下, 根据控制器容量约束和网络结构, 输出最佳控制器数量及部署位置。基于节点自身特征和关联特征赋予节点标签, 根据标签完成控制域划分并通过布谷鸟搜索算法优化划分过程。在此基础上，考虑控制器平均时延、负载差异度和控制域时延波动的影响, 确定控制器部署位置。仿真结果表明，所提算法能在保证网络可靠性的同时有效减少控制器数量, 降低部署成本; 同时, 降低控制器平均时延和负载差异度, 保证各控制域间平均时延的相对平衡, 实现网络均衡。     

面向SDN的生存性虚拟网络映射算法

针对软件定义网络环境下生存性虚拟网络映射问题,提出了基于网络资源关键度的虚拟网络可靠性映射算法。该算法首先通过提出底层网络资源和拓扑重要度度量方式,构建资源关键度排序集合,同时备份控制网络,考虑到控制器位置部署,设置链路时延权重进行最短物理路径的选取,映射时依据位置约束进行虚网映射,在此基础上针对不同物理网络故障类型采用备份切换和可行迁移方式进行恢复,确保虚拟网络服务连续不间断。仿真结果表明,与以往算法相比,该算法在请求接受率、故障恢复率、底层网络整体负载均衡度以及平均控制延迟4个指标上具有更好的网络性能。     

高可靠性软件定义航空光信息网络的控制器分布优化策略

针对未来航空光信息网络中控制平面的可扩展性问题,基于软件定义网络思想,提出了软件定义航空光信息网络的网络架构,研究了软件定义航空光信息网络控制器部署策略。以网络节点及链路中断概率为参量,以航空网络的全网可靠性为优化目标,建立基于网络可靠性的整数规划模型;提出融合人工免疫策略、小生境思想和改进遗传算法的混合优化算法,获得控制器部署的最佳部署方案。仿真结果表明,基于可靠性的整数规划模型可实现对软件定义航空信息网络中的控制器部署问题准确建模,为实现控制器最优化部署提供了依据。     

基于选举的SDN机载网络控制器故障恢复机制

针对软件定义航空集群机载网络控制域内控制节点故障问题,将故障恢复问题转化为领导者选举问题,提出一种基于选举的软件定义机载网络控制器故障恢复机制,在控制域内选举传输节点作为新控制节点。为优化新控制节点性能,综合各传输节点平均传输时延、最大请求量和平均故障率3个参数计算传输节点的权值,根据权值定义选举优先级,并提出基于优先级的控制节点选举(priority-based control node election, PBCNE)算法。实验结果表明,与现有选举算法相比, PBCNE算法的复杂度(消息数和时间量)有了明显降低,有效减少了故障恢复时延,能够快速高效地恢复控制器故障。     

基于选举的SDN机载网络控制器故障恢复机制

针对软件定义航空集群机载网络控制域内控制节点故障问题,将故障恢复问题转化为领导者选举问题,提出一种基于选举的软件定义机载网络控制器故障恢复机制,在控制域内选举传输节点作为新控制节点。为优化新控制节点性能,综合各传输节点平均传输时延、最大请求量和平均故障率3个参数计算传输节点的权值,根据权值定义选举优先级,并提出基于优先级的控制节点选举(priority-based control node election, PBCNE)算法。实验结果表明,与现有选举算法相比, PBCNE算法的复杂度(消息数和时间量)有了明显降低,有效减少了故障恢复时延,能够快速高效地恢复控制器故障。     

基于IFTS的云计算网络动态负载均衡方法

针对云计算网络节点的异构性、资源配置的差异性和用户需求的不确定性等因素导致云计算网络极易出现负载不均衡的问题,在分析云计算节点负载模糊时序变化特性的基础上,构建了基于直觉模糊时间序列(IFTS)预测的云计算网络动态负载均衡模型,提出了基于IFCM的云节点计算资源自平衡方法,设计了基于IFTS预测的主动控制和基于反馈的被动调控相结合的虚拟机调度机制,并给出了云计算网络动态负载均衡策略,增强了云资源池的智能化管理水平,提升了云计算系统的整体性能.最后,通过典型实例验证了该方法的有效性和优越性.     

网络控制系统时延的预测控制补偿方法

针对网络控制系统的时延问题,提出一种补偿方法。对于反馈通道,时延是已存在的,可以进行测量,这部分时延通过预测控制算法进行补偿。前向通道的时延对于控制器是未发生的,是不可知的,为此在系统输出端和前向通道间附加一个控制补偿环节以减小前向通道时延的影响。该方法简单可行,实时性强,便于工程应用。最后分析了系统的稳定性并通过仿真实验表明该策略的有效性,保证了网络控制系统的良好性能。     

负载变形敏感双马达同步驱动系统建模与仿真

针对双液压马达同步驱动系统建模过程中存在负载变形考虑不足的情况,采用单弹簧、双惯量块代替单惯量模型建立负载动力学模型;与双阀控液压马达模型结合,建立可考虑负载变形的双马达同步驱动系统模型。采用压差均衡控制策略抑制阀控马达参数不一致引起的负载变形,并利用PID控制策略改善系统整体性能。运用数值仿真方法研究压差均衡控制策略对负载变形的抑制效果和PID控制参数对负载变形的影响。研究结果表明:压差均衡控制策略对阀控马达主要参数失衡引起的负载变形有明显的补偿效果,但对主要参数小范围失衡情况下系统整体性能的改善效果不明显;PID控制在改善系统整体性能的同时有可能使负载变形加剧。     

基于Smith补偿与神经网络的网络控制系统PD控制

为减小网络时延给系统控制性能带来的负面影响,把传输网络以及被控对象看作是一个时变的被控系统,用Smith补偿器对时延进行补偿,并用遗忘因子递推最小二乘法对Smith补偿器中的参数进行估计,初步减小网络传输时延给系统带来的影响。将小脑模型控制器与PD控制相结合,组成复合控制器,进一步减小由时延预估误差带给系统的控制偏差,优化系统控制效果。最后,对该控制方法进行仿真实验,结果表明该方法能有效改善系统的控制性能。     

高速crossbar调度中的队列均衡及其仿真研究

提出一种简单、有效、硬件易实现的队列长度均衡策略，能够明显改善高速crossbar调度算法在非均匀业务流下的吞吐量和时延等性能．以典型的高速crossbar调度算法iSLIP为例，在各种非均匀业务流下对该均衡策略进行了仿真研究，结果表明：使用该均衡策略后，iSLIP吞吐量能够最多可以提高20％以上，并且时延性能得到大大改善。对于其它高速crossbar调度算法，该均衡策略具有类似的性能改善效果。     

基于流量优化的可靠服务功能链部署方法

针对网络功能虚拟化环境中服务功能链部署的资源开销问题, 提出一种基于流量优化的可靠服务功能链部署方法。首先, 根据虚拟链路流量变化对虚拟网络功能进行聚合, 使带宽需求大的虚拟链路部署到底层网络后, 其流量变为服务器的内部流量。其次, 综合考虑可靠性、综合时延以及拓扑属性, 利用离差最大化的多指标决策算法对物理节点进行评价, 并使用链路约束降低流量的乒乓效应。最后, 采用k-最短路径算法将虚拟链路部署到满足带宽需求的物理链路上。仿真实验表明, 所提方法在保证服务功能链可靠性的基础上, 对长期收益开销比、映射成功率、端到端时延以及带宽开销有较大优化。     

#br# 基于POMDP的机载网络信道接入策略研究

针对机载网络随机竞争类媒介接入控制(medium access control,MAC)协议在网络负载较重时性能下降严重、接入门限值设置缺乏理论依据和多优先级业务服务质量无法有效支持等问题,提出一种基于部分可观测马尔可夫决策过程的信道接入策略。在以不同优先级分组占用信道代价作为目标函数的基础上建立动态规划方程,采用状态空间压缩方法对问题求解进行简化,得到各优先级分组间理论近似最优接入门限值的数学表达式,可为不同优先级分组的接入决策过程提供理论依据并实现接入冲突的有效控制。仿真结果表明,该算法能够有效提高数据传输的时延、成功概率等性能,满足军事航空通信中数据传输的实时性和可靠性需求。     

SDN驱动的网络流量负载均衡路由优化算法

在5G网络数据流量剧增的背景下，针对5G网络流量负载均衡问题提出并评估了两种基于软件定义网络驱动的路由搜索优化算法。首先，建立了软件定义网络多约束数据传输路径选择模型；然后，针对所提模型提出了一种流量负载均衡广度优先搜索(load balancing scheme with breadth-first-search, LBB)路径优化算法，在广度优先搜索的过程中，设定一个动态流量阈值对链路进行实时监测，旨在寻找源节点到目标节点的最优数据传输路径。为了减少甚至避免不必要的搜索所造成的空间开销，进一步提出了基于深度优先搜索的迭代深化搜索(iterative deepening search with depth first search, IDDFS)路径优化算法，该算法限制了数据传输路径的每次搜索深度，并在搜索过程中优先选择可用带宽最大的链路进行深度优先搜索迭代优化。仿真结果表明了所提算法在资源利用率和网络吞吐量这两项关键性能指标上的优越性能。     

面向软件定义航空集群机载网络的更新策略

软件定义网络（software-defined networking，SDN）的出现为突破机载网络在航空集群作战应用背景下存在的性能瓶颈提供了全新的思路。针对航空集群机载网络的更新问题，提出适用于软件定义架构下航空集群机载网络的更新策略——可靠性增强的两阶段提交更新策略（reliability-enhenced two-phase commit，RE-TPC）。首先设计最高可靠性算法以及多路径算法搜索下发指令消息的高可靠路径。然后引入基于ACK（acknowledge）消息的确认机制和ACK消息高效融合传输机制，进一步提升网络更新过程的可靠性和实时性。仿真结果表明，与已有经典网络更新策略相比，所提更新策略能够有效提高更新的可靠性，同时更新持续时间更低、开销更小。     

Web服务器集群QoS-aware负载均衡策略的性能评价

提出了将Web服务器进程调度中所使用的HTTP请求的内容和优先级与Web服务器集群的负载均衡策略相结合的综合控制策略.这种综合控制策略能够同时实现负载均衡和Web服务质量(QoS)控制.并且,本文提出了一种基于随机高级Petri网(Stochastic High-level Petri Net)的性能模型与分析技术,能够实现对Web服务器集群的QoS-aware负载均衡策略进行有效的性能建模与性能评价.     

基于时间敏感软件定义网络的工业互联网时延优化方案

大规模工业通信网络中不同优先级的数据流量共同传输会导致网络拥塞、时延增大等问题，基于时间敏感软件定义网络(time sensitive software defined network, TSSDN)框架，提出一种网络时延优化方案。在数据链路层对工业网络中不同优先级的数据流量设计分类整形调度的增强型时间感知整形器(enhanced-time awareness shaper, E-TAS)算法，缩短网络排队时延，将最高优先级同步实时数据采取流预留的方式、将次优先级非同步实时数据采取帧抢占的方式进行调度，将低优先级非实时数据按其调度权重进行公平调度，同时在网络层结合使用基于时延的Dijkstra算法，缩短网络数据的传播时延。仿真结果表明，所提方案有效保证了不同优先级数据流量的时延要求，实现了网络总时延性能的优化。     

IEEE 802.11e无线局域网中改进信道接入的简单策略

针对IEEE 802.11e在高负载下性能降低的问题,提出了一种改进信道接入的策略,这是一种不需要通过实时测量来估计网络状态的简便策略.该策略根据竞争窗口(CW)的大小改变各业务流的仲裁帧间间隔(AIFS),从而使各业务流能适应网络状态动态调整其优先级,同时结合减慢CW在成功传输时更新速度的措施以降低高负载下的冲突概率.仿真结果表明该策略不仅能提升各优先级业务流的吞吐量、时延和抖动等性能,而且能改善高负载下各优先级业务流之间信道的不公平分配,明显减轻了低优先级业务流的饥饿现象,同时提高了相同优先级业务流的公平性.     

多核CPU-GPU异构平台下并行Agent仿真负载均衡方法

多核中央处理器（central processing unit, CPU）图形处理器（graphic processing unit, GPU）异构平台为并行Agent仿真提供了一个新的硬件执行平台,而负载均衡方法是充分利用硬件计算资源、提高并行仿真运行性能的一个有效途径。针对多核CPU-GPU异构平台下并行Agent仿真的负载均衡问题,建立了面向多核CPU-GPU的并行Agent仿真多层负载分配模型,提出了基于带约束的k-means空间聚类算法的并行Agent仿真静态负载划分方法和动态负载均衡策略,并给出了划分子集间的可交互性判定,以过滤掉大量不会发生交互关系的Agent之间的交互判定计算。最后通过实验验证了本文提出方法的有效性。     

一种HSPA+系统Iub流量控制策略研究

HSPA+技术是3GPPR7协议引入的新特性,是WCDMA网络的进一步演进和增强。HSPA+系统是一个资源共享的系统,为提高系统无线资源的利用率和网络性能,同时解决网络负载接近饱和时产生的Iub口(RNC与NodeB之间的接口)拥塞问题,提出了一种基于过准入的Iub流量控制策略。该策略主要分两个过程,首先在Iub口带宽资源一定的情况下通过过准入策略尽可能多的接入用户,其次是通过拥塞解拥塞处理,及时控制用户第二协议层(L2)的数据速率,在获得用户面吞吐率的稳定性的同时提高系统资源利用率。仿真结果表明,该流量控制策略能够有效的降低拥塞、提高网络性能,并在一定程度上保证用户间的公平性及系统的稳定性。     

联合功率域SPMA协议的动态阈值算法

针对基于优先级概率统计的多址接入(statistic priority-based multiple access, SPMA)模式协议在高负载情况下战术信息的碰撞概率十分严重, 网络性能无法满足协同攻击要求的问题, 本文借鉴非正交多址接入技术在功率域上区分同时同频信号的思想, 改进SPMA协议信号发送机制与多优先级检测机制, 在原有的时域、频域基础上引入功率域, 提出一种联合功率域的SPMA协议性能改进策略。并针对各优先级数据包到达率的动态变化场景, 设计动态阈值算法, 以达到降低碰撞概率, 提升网络吞吐量的目的。仿真结果表明, 采用该改进策略与动态阈值算法可以使网络承载更大的业务流量, 提高网络吞吐量。