MPTCP动态预留数据调度策略研究

多路径传输协议（multipath transmission control protocol, MPTCP）是一种基于TCP协议的传输协议,具有高吞吐量、高带宽利用率、高传输速率等优点,且MPTCP向后兼容TCP,支持现有中间件。针对导致MPTCP的传输性能下降的MPTCP中出现乱序、缓存阻塞等问题,综合考虑每条子路径的往返时延RTT（round trip time）和接收端成功接收到的数据包个数,设计了一种动态预留数据调度算法（dynamic resource reservation data scheduling,DR-RS）,当每次需要传输数据包时,子路径的发送缓存按照合理的策略为所需传输的数据包预留空间,尽量使数据包能够按序到达接收端,避免接收端缓存阻塞。利用NS-3仿真工具,对比分析了DR-RS性能,结果表明,DR-RS更合理,能使MPTCP的传输更稳定并提高了传输吞吐量,达到了负载均衡。     

基于最小反馈时延的多径应答路径选择算法

当前互联网多径传输协议没有充分考虑路径差异性对协议设计的影响,难以有效地改善路径性能差异环境下多径传输的吞吐率。该文通过对多径传输协议吞吐率模型的分析,提出了一种基于最小反馈时延的多径应答(ACK)路径选择算法MFD。MFD算法通过网络测量选出反向时延最短的路径来传输应答分组,从而有效减小了各条路经的往返时延,进一步提高多径传输的吞吐率。给出MFD算法吞吐率和多TCP流吞吐率加和的比值关系,并估计出其上界,还通过模拟实验验证了比值关系的正确性。模拟实验结果表明:与现有的多径应答路径选择算法相比,MFD算法能获得更高的端到端吞吐率。     

基于带宽与往返时间联合预测的多路径并行传输性能优化算法

在流控传输协议( stream control transmission protocol, SCTP)中,多路径并行传输利用多家乡特性实现数据在关联的多条端到端路径中的并行传输。然而,受不同路径性能差异的影响,多路径并行传输将带来接收端的数据乱序。为了减轻数据乱序的程度并提高网络吞吐量性能,需要尽可能准确地估计每条路径的实时带宽与往返时间( round trip time, RTT)。本文利用扩展矢量卡尔曼滤波对多路径并行传输中每条路径的可用带宽与往返时间进行联合预测,同时提出了一种综合考虑发送端未经接收端确认的数据的路径选择算法。仿真结果表明,通过实时准确地预测可用带宽和往返时间,路径选择算法能够减轻接收端数据乱序的程度。对于带宽敏感的多路径应用场景而言,该算法的收敛速度比Kalman-CMT算法更快,对网络吞吐量性能也有一定程度地提高；对时延和带宽都敏感的多路径应用场景来说,算法在收敛速度与吞吐量两方面优势明显。     

被动式伪造IP数据流地理信息获取技术研究

伪造IP是当前互联网中攻击数据流普遍采用的身份隐藏手段,TCP/IP协议栈下难以获取伪造IP数据流的真实地理信息.针对不同路径传输数据流在跳数、往返时延和传输噪声3种重要测量参数的特点和规律,提出通过比较测量参数完成对不同路径的识别,在此基础上,基于模式匹配的方式找到与伪造IP数据流具有相同地理位置的非伪造数据流,通过查询非伪造IP数据流的源IP地址的地理位置即可获取伪造IP数据流的真实地理位置.利用分布于全球的不同被动测量点进行了测试,结果表明,该种方法可以有效地定位伪造IP数据流.     

面向QOS的DVB-C2两级自适应调度模型与算法

传统的调度算法大都是在链路容量恒定的情况下,考虑如何保证业务的时延、带宽等QoS要求,而DVB-C2系统采用了ACM技术,链路容量是可变的,且其数据的调度对系统的传输效率和吞吐率有一定影响.为了在链路容量变化的前提下,满足业务QoS需求同时,尽可能提高DVB-C2系统的传输效率与吞吐率,针对DVB-C2系统的特点,提出了一种应用于DVB-C2的两级调度模型,并在该模型的基础上,提出了相应的自适应调度算法.实验表明,该模型与算法适用于链路容量变化的场景,与传统调度算法相比,更好地保证了业务的时延需求,具有更高系统传输效率,提升了系统的吞吐率.     

满足吞吐约束与资源节约的任务流调度方法

根据实时信号处理应用中嵌入式计算硬件的资源受限特点,提出一种新的适合计算任务流的实时任务调度算法,以满足吞吐率为调度约束条件、以最小化流水线时延为调度目标并兼顾资源节约原则.算法为两层结构,首先采用任务插入策略得到满足吞吐率约束的中间结果;再通过基于任务复制的优化调度,分析了影响调度长度的关键任务并按照所定义的优先级构造关键边的决策树以确定需复制的关键父任务,充分利用了处理器的空闲时间片以减少时延.另外还设计了检测任务复制后出现的冗余处理器的方法.通过随机任务图仿真分析,说明该算法能以较小的处理器使用量获得满足吞吐率约束的调度结果.     

无线网络编码随机优先级检测调度算法

提出了一种针对中继网络编码的随机优先级检测调度(REDP)算法.中继节点根据数据流优先级和网络拥塞程度调整丢包概率,通过主动丢包避免严重网络拥塞,降低传输时延和系统能耗.建立了2条数据流中继网络编码的Markov链模型,推导了数据流的丢包率和时延,理论分析表明,在流媒体服务质量(QoS)规定的丢包率约束下,REDP算法能有效降低等待时延,更利于视频、语音等实时业务流的传输.数值仿真结果表明,与PNCP算法相比,REDP算法能够有效增加网络编码机会,从而降低了系统能耗.     

基于MPTCP路径管理算法性能分析

介绍了MPTCP的4种路径管理算法,给出了MPTCP路径管理性能评价指标-带宽聚合效益(B)因子量化公式,并用其评价测试数据结果以帮助MPTCP协议研究者定量分析MPTCP的多路径传输性能,最后根据不同网络场景测试,通过性能评价因子(B)的计算证明了Fullmesh路径管理算法在多路径传输中性能最优.     

一种新型的基于效用函数的LTE-A系统预编码资源调度算法

为了消除共信道干扰(CCI),研究了LTE-A系统基于码本的预编码算法,与用户调度算法相结合,提出了一种基于效用函数的调度算法。该算法计算系统内所有用户的时延和速率效用函数,并判定用户的优先级,长时延或低速率的用户将被优先调度。仿真结果表明,基于效用函数的调度算法,在保证用户吞吐率的前提下,与最大吞吐率调度算法相比,兼顾了时间公平性;与比例公平调度算法相比,有更小的时间和空间复杂度,更适用于小区用户拥挤的场景。     

大数据流计算环境下的低延时高可靠性的资源调度方法

在大数据处理过程中,如何保证流数据处理的可靠性及实时性变得日益重要。本文使用数据流图(DSG)对大数据流应用过程进行描述,并将DSG表示为扩展的Petri网以便对数据流过程进行建模。提出了基于CPU利用率平均变化率的资源熵算法计算资源组可靠性,并根据资源熵算法提出了基于时间和可靠性的资源调度算法(TRS-SCHE)以获得高可靠性、低延时的资源调度方案。通过仿真实验,模拟实现soda交通大数据分析应用并进行资源的调度,验证了TRSSCHE相比于Storm隔离调度算法在响应时间、请求失败率和算法时间复杂度方面的优势。     

光突发交换网络中TCP短流的分析模型

分析了光突发交换(OBS)网络中突发传送方式对TCP短流的影响,以平均发送完成时间为主要性能指标,提出了一种OBS网络中TCP短流的分析模型,导出了一个平均发送完成时间与TCP短流长度、突发丢失率、突发组装时间以及往返时间等之间的递推表达式.仿真验证了分析的正确性,结果表明,当突发丢失率小于0.01且突发组装时间与往返时间之比小于0.1时,突发传送方式对TCP短流的性能没有影响.     

基于数据平面可编程的负载均衡算法

针对目前网络数据平面存在僵化现象,导致网络中数据流不均衡的问题,提出了一种基于数据平面可编程的负载均衡算法。首先通过带内网络遥测(INT:In-band Network Telemetry)技术获取网络实时状态信息,然后利用提出的BD-ECMP(Bandwidth and Delay Equal-Cost Multi-Path Routing)算法选择数据流的最佳传输路径。采用编程协议无关的包处理器(P4:Programming Protocol-Independent Packet Processors)语言对SDN网络数据平面的数据流进行优化处理,从而实现网络负载均衡。仿真实验结果表明,与传统ECMP算法相比,BD-ECMP算法在平均流完成时间、网络吞吐量及网络丢包率等方面具有明显优势。     

基于SDN的跨IP协议的流量调度优化模型

针对SDN环境下传统流量工程无法将IPv4/IPv6流量调度到IPv6/IPv4链路上进行转发的问题,构建一种改进的SDN环境下跨IP协议的流量调度模型,并给出该模型的全多项式时间近似求解算法,即基于过渡技术的流量调度算法.首先,把过渡技术对流量转发性能产生的影响转化为对链路权重的影响,计算各路径上链路权重之和;然后,对流量进行分割,并为每条分割后的流量选择权重和最小的路径进行流量传输.基于MATLAB和Mininet的仿真实验显示,使用上述算法可以实现更好的网络传输性能.相比于传统流量工程算法和OSPF路由算法,此算法在网络整体吞吐量方面分别提升60%和145%,在流量转发时延方面分别降低17%和24%,而在流量转发丢包率方面分别降低58%和76%.     

多用户MIMO传输模式实施区域划分及切换

对多用户多输入多输出系统(multiple input multiple output,MIMO)传输模式切换进行了研究,在迫零(zero forcing,ZF)和最大传输比(maximal ratio transmit,MRT)两种预编码方式以及不同传输数据流数所定义的几种传输模式中,选取吞吐率最大的最优传输模式进行数据发送.首先,通过引入偏离角的概念,建立了发射端信道状态信息(channel state information at the transmitter,CSIT)误差模型;在此基础上,分析了CSIT误差对于ZF和MRT传输性能的影响,并给出了在CSIT误差与信噪比组成的二维空间中最优传输模式区域划分;最后,提出一种低复杂度的快捷传输模式切换算法.理论分析和仿真结果表明,在不同程度的CSIT误差条件下,该算法仍可保证可达吞吐率与信噪比间近似线性增长.     

无线网络接入点TCP流时间公平性

对无线网络接入点上下行TCP流存在的时间不公平性现象进行了研究,报告了无线网络接入有线网络存在的拥塞控制问题现状,提出了一种的无线网络TCP流公平调度算法。采用快速的TCP流优先发送方法,既保证了各流吞吐率公平性,又解决了慢速的TCP占用信道时间过多的问题,实现了各流占用信道的时间公平性。通过网络仿真实验证明,新的公平调度算法比传统的算法在性能上有较大的改进,达到了提高网络整体效率的目的。     

改善无线双模视频监控效能算法设计及实现

针对无线传输双模视频传输时延差异带来的异步接收发生解帧错误现象和双模网络带宽不一致引起的调度问题,提出一种有效改善TD—SCDMA和CDMA20001x双模无线视频传输效果的方法．该方法包括在发送端加定帧标识进行封包预处理,在接收端同步组合,同时设计了无线通信信道的协同工作和视频数据传输的调度管理算法,完成了对无线双模视频传输系统的终端软件设计和实现,最后完成视频压缩算法以及双模视频传输调度算法的测试．     

基于BBR的NDN拥塞控制算法

随着网络传输带宽以及用户对实时应用需求的增加,如何在充分利用瓶颈带宽的同时降低缓存占用率以及传输时延,成为传输控制的一个新问题.提出了一种基于瓶颈带宽以及往返时延(round-trip time,RTT)的命名数据网络(named data networking,NDN)拥塞控制算法.该算法不使用传统的基于丢包的拥塞感知与调节方法,而是主动控制注入网络的流量,使其匹配链路的传输能力.通过在接收端对一定时间范围内反馈的即时带宽和往返时延进行统计,估计传输链路的瓶颈带宽以及物理链路延迟的值,配合由状态决定的增益来控制Interest包的发送速率以及窗口的大小.在ndnSIM模拟器中实现了该算法,并与ICP(interest control protocol)拥塞控制算法进行对比,证明了在充分利用瓶颈带宽的同时,该算法能够实现更低的传输时延以及更快的收敛速度.     

基于混合蚁群与遗传模拟退火的QoS组播路由算法

对于网络业务,服务质量(QoS)包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等.通过使用蚁群算法的自组织能力自动搜寻得到备选路径集,结合遗传模拟退火算法(GSAA)对产生的这些备选路径进行选择、交叉、变异、模拟退火来产生的一个路由协议综合缩短网络的路径消耗以及提高网络传输的服务质量.     

基于流类型的SDN数据平面故障恢复算法

软件定义网络(software defined networking,SDN)的网络拓扑中,链路故障恢复目标是保证故障恢复时延在可容忍范围内、减少数据包丢失和节约交换机存储资源.现有研究方法对链路故障恢复考虑了恢复时延、数据包丢失率、网络吞吐量等因素,没有考虑数据流对网络带宽的要求及运营商/用户的一些特殊限制.为了解决以上问题,同时满足故障恢复时延要求和运营商/用户定制化需求,提出了基于流类型的SDN数据平面故障恢复算法(failure recovery algorithm based on flow type in SDN data plane,FR-FT).该方法根据服务质量要求将数据流分为3类,将运营商/客户的定制化需求绑定到不同数据流上,根据对应约束条件对不同类型数据流制定不同故障恢复策略.仿真结果表明,该方法可以减少交换机流表项消耗、故障恢复时延、数据包丢失率.     

基于帧紧迫度的边界可移动虚拟信道调度算法

虚拟信道调度算法完成虚拟信道在物理信道中的排序,其性能决定了高级在轨系统多路复用的时延性能和物理信道传输效率。传统的动态调度算法未区分虚拟信道紧迫度与帧紧迫度的不同,并且未讨论在同步时隙中没有同步数据时如何有效利用该同步时隙,因此性能有限。针对这一问题,提出了一种基于帧紧迫度的边界可移动虚拟信道调度算法。该算法根据信源的数据类型将虚拟信道划分为同步虚拟信道和异步虚拟信道,对同步虚拟信道采用轮询算法进行调度,对异步虚拟信道则采用基于帧紧迫度的虚拟信道调度算法进行调度,并且二者之间的边界是可移动的。实验结果表明,提出的算法与传统动态调度算法及边界不可移动的调度算法相比,大大降低了各虚拟信道的平均调度时延、最大调度时延,并明显提高了信道利用率,更适于在空间链路中传输多种不同类型的数据。