基于软件定义网络的 WLAN 架构及负载均衡切换

软件定义网络将控制平面与数据转发平面进行分离,并提供开放的编程接口,实现网络的可编程化控制,极大地提高了网络管理的灵活性。在传统无线局域网中,终端通常依据信号强度选择接入点,这一机制往往会造成网络资源利用率低及接入点负载不均衡的问题。提出基于软件定义网络技术的无线局域网架构及一种负载均衡切换策略,利用控制器的全局视角与集中管控能力实现对接入点的实时监测,分析其状态信息并计算权值,由控制器根据负载情况向接入点下发流表,完成对网络的管理。硬件和计算机仿真平台实验表明,与传统的无线局域网架构相比,该方案有效提高了网络的资源利用率,平衡了接入点的负载,降低了数据在终端切换过程中的传输时延,提高了网络的性能。     

一种基于通信的列车控制系统的AP快速切换方法研究

当前大多数基于无线通信的列车控制系统(CBTC)都是基于FAT无线接入点架构的.该系统架构中所有无线接入点(AP)都要承担与通信相关的全部任务,且各无线接入点间相互独立,因此其信道不能得到充分利用.本研究通过引入FIT无线接入点与无线交换技术相结合的思想优化CBTC通信系统架构,降低了无线接入点的通信负载,在此基础上提出了列车车载通信终端在无线接入点之间的快速切换方法和安全认证策略,可有效减少无线接入点切换时延,缩短列车经过的盲区距离,从而提高行车安全.仿真实验结果表明,所提出的方法是可行且有效的.     

WLAN中基于吞吐量的AP切换机制的研究

移动通信中由于用户分布不均造成无线接入点（AP）间的负载分布不均衡。现有的切换机制大都根据无线终端（MH）接收信号信噪比（SNR）的大小来触发切换及选择AP,忽略了负载的影响。本算法结合SNR和负载两个指标,利用强制切换策略来平衡AP间的负载,提高了系统的吞吐量。实验表明,强制切换机制使整个系统的吞吐量提高了50％左右。     

无线流媒体应用中端系统切换触发机制和AP选择策略的研究与实现

对无线局域网(WLAN)中节点(Station)切换过程进行了研究,提出了一种适合流媒体应用的端系统快速切换解决方案.该方案在3个方面进行了改进:通过设置动态切换阈值避免节点的频繁切换;使用平滑因子降低无线信号强度的时变不确定性;利用探询时延选择合适的接入点(AP).该方案无需对现有AP进行修改,具有较强的可扩展性能.在实际WLAN环境下进行了实现和测试分析,表明该方案能有效地减小切换时延,改善了流媒体在WLAN中的应用.     

软件定义无线网络的负载均衡算法

在传统无线局域网中,终端往往优先选择信号强的接入点.诸如会议室、商场、机场等存在大量终端的公共场所,极有可能造成部分接入点负载过重.基于软件定义无线网络(software defined wireless network,SDWN),综合考虑终端占用带宽、当前接入点负载和当前终端接收信号强度指示等影响因素,提出周期性地检查各接入点的负载状态,将超载接入点下的候选终端重关联至轻载接入点,从而使整个控制器下所有接入点都达到均衡状态.实验结果表明,随着负载平衡因子持续降低,软件定义无线网络中不同接入点的负载逐渐趋于均衡,从而提高了系统平均吞吐率.仿真结果表明,所提负载均衡算法相对于最强信号强度优先和最小负载优先的负载均衡算法,分别提高约8.3％和15.6％.     

Ad Hoc网络基于多指标综合的网关优选方案

考虑移动自组网(MANET)与Internet互联的网络结构,针对网关选取的问题提出基于多指标综合的Ad Hoc网络网关优选算法,该算法综合考虑节点能量对于无线Ad Hoc网络的重要影响和域内网关间切换的延时和丢包,以及重选网关带来的巨大开销等问题,以移动节点到网关的跳数、网关负载、链路可靠性作为优选指标,按照简单加权算法计算备用网关的效用函数,以此进行选取.仿真结果表明,在一定的开销范围内,应用该算法实现了网关负载均衡,延长了网络的使用寿命,缩小了平均分组时延,实验结果也表明该算法优于以跳数和网关负载为网关选择和切换标准的方案,并且不会带来太多的控制开销.     

基于改进邻居图的WLAN快速切换机制研究

典型的切换过程包括扫描、认证和重关联3个阶段,其中扫描阶段占切换时延的90%以上,因此解决切换时延问题主要是降低扫描阶段的时延。文章对传统邻居图切换机制进行了介绍,提出了基于改进邻居图的WLAN快速切换机制。该机制综合考虑接入点(access point,AP)的信号强度、负载以及移动站点(station,STA)的运动方向,计算出每个AP的权值,确定候选AP的优先级;根据优先级STA依次选择候选AP进行认证重关联,直至成功,从而减少扫描信道数量,达到降低扫描时延的目的。仿真结果表明,该切换机制有效降低了切换时延,减少了乒乓切换的发生,满足实时性应用的需求,实现了快速切换。     

MANET多信道多径路由的优化与仿真研究

由于现有多信道多径路由协议不能有效均衡信道与路径负载,所以在高负载MANET环境下网络性能较差。本文提出一种基于信道切换的多信道多径路由优化算法,该算法对不同类型分组进行自适应信道调度,通过限制网络控制报文的泛洪规模与动态切换数据报文的发送信道等策略,有效提高网络对信道与路径的综合利用。为了实现路由对信道切换,本文首先对NS-2进行可切换多信道拓展,仿真结果表明该算法能有效提高高负载MANET的性能,在丢包率、时延、吞吐量等方面均明显优于传统多信道多径路由。     

移动Ad Hoc网络多信道多径路由的优化与仿真研究

由于现有多信道多径路由协议不能有效均衡信道与路径负载,所以在高负载MANET环境下网络性能较差。提出一种基于信道切换的多信道多径路由优化算法,该算法对不同类型分组进行自适应信道调度,通过限制网络控制报文的泛洪规模与动态切换数据报文的发送信道等策略,有效提高网络对信道与路径的综合利用。为了实现路由对信道切换,对NS-2进行可切换多信道拓展,仿真结果表明该算法能有效提高高负载MANET的性能,在丢包率、时延、吞吐量等方面均明显优于传统多信道多径路由。     

WLAN中一种基于负载平衡的AP切换机制

针对高密度大流量的无线局域网,提出了一种快速可靠的平衡负载的AP切换机制,采用中心结构,即当某无线接入点(AP)的负载超过阈值时,由该AP强制触发切换．综合利用其邻接AP的负载信息和无线终端(MH)接收的邻接AP的信噪比(SNR),计算ISL函数,以选择需要切换的MH及其目标AP．实验表明:与IEEE 802．11协议相比,整个系统的吞吐量提高了50%左右,部分MH的吞吐量提高了2倍多,而且媒体接入的延迟也大大减小．     

IEEE 802.16 Mesh网络中跨层带宽分配算法

IEEE 802.16标准提供了高速率、低成本、扩展性好的接入网技术。为了提高网络吞吐量和降低端到端时延,结合IEEE 802.16 Mesh模式下控制子帧的特点,基于跨层设计思想提出一种动态带宽分配算法。该方法既考虑了节点自身的负荷情况也考虑了链路质量,通过动态调整传输等待时间来缓解网络拥塞,提高资源利用率。仿真结果表明,该方法有效提高了吞吐量、降低了端到端时延。     

基于IPC与公平性的共享Cache划分

提出一种兼顾高速缓冲存储器(Cache)公平性及系统吞吐率的划分方法, 使用Cache访问监控器记录各应用访问Cache的命中及失效次数, 通过动态划分算法决定每个应用占用的Cache数量, 解决了共享Cache访问冲突导致的Cache污染. 实验表明: 在吞吐率方面, 该方法较传统的LRU替换策略可获得最高37.90%, 平均15.71%的提升, 比公平性最优的划分算法可获得最大47.37%, 平均14.11%的吞吐率提升; 在公平性方面, 较传统的LRU替换策略可获得最大4倍, 平均77%的提升; 比失效率最优的划分算法可获得最大9倍, 平均229倍的公平性提升.     

Broadband Communications for High-Speed Trains via NDN Wireless Mesh Network

With the increasing utilization of High-Speed Trains(HSTs), the need for a reliable and high-bandwidth Internet access under high-speed mobility scenarios has become more demanding. In static, walking, and low mobility environments, TCP/IP(transmission control protocol/Internet protocol) can work well. However, TCP/IP cannot work well in high-speed scenarios because of reliability and handoff delay problems. This is mainly because the mobile node is required to maintain the connection to the corresponding node when it handovers to another access point node. In this paper, we propose a named data networking wireless mesh network architecture for HST wireless communication(NDN-Mesh-T), which combines the advantages of Wireless Mesh Networks(WMNs) and NDN architectures. We attempt to solve the reliability and handoff delay problems to enable high bandwidth and low latency in Internet access in HST scenarios. To further improve reliability and bandwidth utilization, we propose a Direction-Aware Forwarding(DAF) strategy to forward Interest packet along the direction of the running train.The simulation results show that the proposed scheme can significantly reduce the packet loss rate by up to 51%compared to TCP/IP network architecture. Moreover, the proposed mechanism can reduce the network load,handoff delay, and data redundancy.     

高速移动中基于多接口的并行传输机制的设计与实现

针对高速移动环境的网络特性,提出了基于多种无线网络接口的并行传输机制,以及数据通信流程和管理控制机制,为用户提供了一条由多种不同的链路整合成的透明逻辑链路,自动处理网络的水平切换和垂直切换问题,从而提高网络吞吐量和可靠性,实现流量的负载均衡。在高速列车上的实际测试表明,系统丢包率问题得到了改善,数据吞吐量得到了明显提高。     

异构无线网络自适应接入算法研究

在异构无线网络中,针对现存接入算法对网络高动态性考虑不足,提出了一种自适应的接入算法.算法能够根据网络环境中用户数量及带宽使用情况,估计接入阻塞率、最大化网络吞吐量,从而自适应地选择用户接入网络的行为.根据接收信号强度和可用带宽,计算出用户的最大传输速率;根据网络中已分配带宽、用户所需带宽,推导出网络剩余容纳用户数;根据新到达用户数、剩余容纳用户数估计用户接入阻塞率;结合最大传输速率和接入阻塞率,提出一种以最大化网络吞吐量为目标的自适应接入算法.仿真结果表明,算法能有效降低用户接入阻塞率,增加接入用户数,提高网络吞吐量,均衡网络负载,并且能够适应未来高动态性网络.     

一种LTE系统下的基于MBMS的视频流资源分配方案

多媒体广播多播业务（MBMS）为点对多点的多媒体传输提供了有效的服务.但MBMS需要上行反馈信道状况,因此其性能受限于最差用户的信道质量.文中提出了一种LTE系统下基于MBMS传输的视频流频域分组调度方案,该方案将视频流分为基层和扩展层,在点对多点的传输方式下,根据信道质量反馈针对不同视频层采用不同的调度方法,在所有用户都得到服务的同时增加了吞吐量.理论和仿真分析表明,与已有的传统调度方案相比,该方案能够提供更高的系统吞吐量和频谱效率.