Gyration:基于RTT测量的报文偏转拥塞控制算法

高效的拥塞控制一直是数据中心网络领域的一个重要挑战。往返时延RTT的精确测量是基于RTT的反应型拥塞控制算法的关键。基于Swift拥塞控制算法,提出一种基于RTT测量的报文偏转拥塞控制算法——Gyration,将偏转报文延迟添加到RTT计算过程,在偏转拥塞控制算法中增加偏转延迟的测量,使RTT计算更准确,更加精确地评估网络拥塞情况。实验结果表明,相比Swift算法,在重负载的Cache Follower、Data Mining、Web Search和Web Server流量模式下,Gyration将流完成时间FCT缩短了20%,80%,13%和60%,吞吐量提高了38%,6%,15%和2%,实现了对数据中心网络更加及时、精确的拥塞控制,有效缓解了数据中心网络拥塞问题。

主被动协同定位空能资源优化配置方法

无人机的快速发展为当今社会带来巨大便利,但其潜在的滥用现象对公共安全构成严重威胁,因此面向无人机的监测与定位技术近年来得到广泛研究。针对远距低飞无人机难以准确定位的应用问题,提出以无源为主、有源为辅的主被动协同定位框架,在基于到达时间差实现无源被动定位的基础上,引入支持往返到达时间测量的有源主动探测设备,择机对无人机进行主动式定位,补偿无源定位缺失的目标高程信息,从而提升无人机的三维定位精度。为充分挖掘主被动的协同定位潜力,文中深入探究无源被动定位节点预先部署的情况下,有源主动定位节点的空域和能域资源的配置方式,推导了主被动协同定位框架下的定位精度衡量指标,构建了空能资源联合优化问题,提出了基于非线性收敛因子和记忆指导的改进灰狼优化的空能资源优化算法。仿真结果表明,针对无人机定位时,主被动协同定位效果优于无源被动定位,典型场景下高程定位精度显著提升约96.33%。此外,所提的空能资源优化算法在求解空能资源联合优化问题时,性能优于标准(传统)灰狼算法、改进灰狼算法等。

基于高斯过程回归的Wi-Fi RTT/RSS测距与指纹定位研究

基于往返时间(RTT)测量的智能手机Wi-Fi测距定位受限于室内环境的复杂性,仍面临稳定性差、精度低等问题。利用同步量测的Wi-Fi RTT和信号接收强度(RSS)数据,分别从测距与指纹补偿、测距定位与匹配定位优化等方面开展研究。首先,通过分析RTT测距误差规律,建立了基于高斯过程回归(GPR)的非参数测距误差补偿模型;研究了RSS数据分布,通过拟合Wi-Fi信号路径衰减模型,构建了基于GPR的RSS补偿模型。其次,开发了基于Web端的指纹库生成和指纹定位软件,可支持RSS指纹库、RTT测距指纹库自主建设和RSS/RTT指纹定位。最后,设计了基于GPR补偿的RTT测距定位、RTT指纹定位和Wi-Fi RSS指纹匹配定位算法,并综合分析了3种方法的定位性能。实验结果表明,经过高斯补偿的RTT测距定位、RTT指纹定位和RSS指纹定位的平均精度分别提升了50.81%、52.85%和48.72%,证明了高斯过程回归模型可有效提升Wi-Fi RTT/RSS测距与指纹定位的精度与稳定性。

基于时序特征建模的往返时延预测方法

为提升往返时延预测的准确性与实时性,在深入挖掘和分析影响其准确度各种因素的基础上,针对往返时延变化的短期随机性与长期平稳性,提出一种基于时序特征建模的往返时延预测方法GCA-RTT。通过构建门控卷积与自注意力机制相融合的时延历史数据局部特征与长期依赖关系学习模型,实现更为精确、高效的往返时延预测。实验结果表明,GCA-RTT可以有效捕捉基于时间序列的往返时延变化特征,与其它神经网络预测方法比较,预测准确性明显提高且预测时间缩短。

LEO卫星通信终端的RTT定位技术

低地球轨道(LEO)卫星通信互联网是未来满足万物智联、天空地一体化网络连接的6G移动通信网络重要组成部分。LEO卫星通信终端的移动性管理是LEO卫星网络运行管理的基本功能,而获取卫星终端的位置是实现移动性管理的基础。目前,全球卫星导航系统(GNSS)能够提供比较高的定位精度,但是当GNSS位置服务在受到环境遮蔽、外部干扰时可能失效,因此卫星通信终端需要一种独立于外部GNSS服务的自主定位方案。以未来LEO卫星互联网的通信信号为背景,提出一种基于往返时延(Round Trip Time,RTT)测量的LEO卫星通信终端自主定位体制,对OFDM卫星互联网信号的时延估计算法精度以及定位误差进行了理论计算和数字仿真,获得了本定位方案的均方根误差(RMSE)和几何稀度因子(GDOP),计算结果表明可以实现百米量级的快速定位,满足了移动性管理所需的千米量级位置信息的应用需求。

基于RTT的自适应拥塞控制研究

从实验和理论两方面对 Internet上 UDP业务的来回时间进行深入研究 ,在此基础上针对实时视频通信 ,提出一种 RTT驱动的拥塞控制算法 .和基于丢包率的拥塞控制机制相比 ,此算法在控制的实时性、网络状态的振荡抑制等方面均有明显的改善 ,更适合于实时业务的通信应用 .另外 ,文中就如何选取控制算法中 4个参数的优化值给出了分析和讨论 .

多路径并行传输中接收缓存阻塞问题的研究

本文研究了多路径并行传输情况下接收缓存阻塞问题产生的原因及对传输性能的影响.同时提出了一种适用于多路径并行传输吞吐量分析的建模方法.该模型能够通过路径丢包率、往返传输时间等参数对吞吐量进行估计,并综合考虑了快速重传、拥塞窗口与接收缓存容量的关系对结果的影响.通过与仿真结果进行比较可以看出,该模型能够在网络性能参数发生变化时很好的预测吞吐量的变化情况.

UDP流量对TCP往返延迟的影响

提出一个面向单条链路的TCP综合传输性能测度R,分析其与同一时间粒度内链路的占用带宽和UDP流量比例间的关系,使用中国和美国2条主干信道的实测数据进行了检验。结果表明R测度可表示为以占用带宽和UDP流量比例为参数的正态分布的随机过程。随后进行的CERNET链路R测度正态分布均值参数的拟合分析具有很高的可接受水平,拟合的结果给出的量化关系可用于流量的公平性评价。

多路径并行传输中吞吐量的建模与分析

本文提出了一种多路径并行传输情况下吞吐量的建模方法,并在保证准确度的前提下给出了优化算法.模型结合不同传输阶段的特点对拥塞窗口的增长机制进行了分析和说明,通过往返传输时间和拥塞窗口的变化情况对吞吐量进行估计.在Matlab平台上实现该模型可以发现,优化算法能够大大降低复杂度,同时模型计算结果和仿真结果的拟合程度较好.

无线异构网络环境中基于拥塞状态区分的TCP Vegas改进算法

在无线网络环境中,TCP Vegas应用时会受到无线信道干扰和噪声的影响,对往返延时(RTT)难以进行准确的估计,导致其性能大幅度降低。结合TCP New Vegas和TCP Vegas A+等的优点提出一种改进算法TCP Vegas-P。该算法针对慢启动过早结束和拥塞避免阶段拥塞出现在反向链路上导致吞吐量下降的问题,以及在与NewReno共存时公平性恶化的问题进行了综合的改进。经仿真实验,改进的算法在无线网络中能够进行比较好的RTT估计,对解决上述Vegas存在的问题达到了良好的效果。

多路并行传输中数据调度算法的优化

针对异构无线网络环境中,基于流控制传输协议(SCTP)的多路并行传输协议(CMT-SCTP)存在接收缓存阻塞和路径负载失衡等问题,提出一种改进的轮询数据调度算法。该算法根据每条路径上的发送队列信息和拥塞状况对网络状况进行估计,并按照各路径上的网络状况分配相应的传输任务量,缩短数据包在接收端缓冲区的平均排队时延,减少接收端乱序数据包的数量。仿真结果表明,改进的轮询数据调度算法能有效提升CMT-SCTP在异构无线网络环境中的传输效率,有效缓解接收缓存的阻塞,且对不同的网络场景具有很好的适应性。

基于预测控制的网络时延补偿策略研究

针对网络控制系统(NCS)中的时延问题,在分析网络时延特性的基础上,本文提出对系统采用预测控制策略进行时延补偿。为克服网络控制系统中时钟不易精确同步的问题,该策略用易于测量的网络往返时延代替不易单独测量的前向时延和后向时延,不但采用MATLAB/True Time仿真工具箱对实际系统进行了仿真研究,还使用网络实验控制平台对实际的电机控制系统进行了实验研究。仿真和实验结果表明,该策略可以对网络时延进行精确补偿,保证网络控制系统具有良好性能。

互联网远程实时控制系统短时间窗口往返时延测量、分析与建模

为了得到准确地描述互联网远程实时控制系统时延的分布模型,对短时间窗口往返时延(round-trip time,RTT)进行了测量、统计和分析,提出了一种短时窗RTT时延混合威布尔(Weibull)模型。该混合模型满足网络控制系统的实时性需求,具备对短期非平稳的短时间窗口RTT时延样本随机聚类特性的描述能力,并利用期望最大化(expectation-maximization,EM)算法估计模型的混合分量密度及混合分量模型参数。实验结果表明:使用二重混合威布尔模型建模短时窗RTT时延样本能够很好地反映时延的随机聚类特性,K-S检验显示该模型对样本匹配效果评价可接受,该模型为互联网远程控制系统的优化控制提供了一种更准确的参考模型。

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.

基于往返时延的网络拓扑推断

为了减少拓扑推断中采用单向性能参数需要多个节点合作的限制,提出了一种基于往返时延的拓扑推断算法,设计了网络拓扑推断中的往返时延测量方法,基于往返时延的拓扑推断不需要时钟同步及目标节点的配合。从理论分析了基于往返时延推断网络拓扑结构的可行性和正确性,并通过NS2进行了仿真实验。仿真结果表明,基于往返时延的推断算法能够较准确地推断网络的拓扑结构,与基于单向性能参数的拓扑推断算法相比,基于往返时延的拓扑推断算法受到的限制较少。

Link16数据链导航功能实现与改进

基于同步的相对导航与精确定位技术是Link16数据链运行的关键。针对国内文献对该技术介绍较少的情况,分析了相对导航的基本原理,研究了利用往返计时报文实现精确同步的方法和步骤,建立了相对导航解算方程以及相对栅格与地理栅格坐标之间的数据转换模型,最后提出了一种用GPS/IMU数据融合和卡尔曼滤波方法提高导航精度的方案。应用结果表明,该方案能显著提高数据链的导航精度。

互联网中网络时延与物理距离关联性分析

结合网络时延的组成部分,对往返时延与物理距离之间的关联性进行了分析,分析结果显示两者之间存在线性关系。比较不同的往返时延估算方法,以较均匀分布于北美和西欧区域的稳定HTTP服务器作为被测量设备,提出通过分析TCP握手过程获取真实的远距离节点之间的往返时延。最后在真实环境下,统计了不同物理距离下理想的往返时延,结果显示不同区域中往返时延与物理距离之间的线性关系存在较大的差异。

基于仿真的TCP拥塞控制算法研究

从数据包级研究了几种不同的TCP拥塞控制算法:Tahoe、Reno、Newreno、SACK,探讨了TCP增加选择性确认(SACK)和选择性重传的优点。通过对TCP协议版本的实验仿真,比较它们在相同的网络环境下算法的性能差异。当窗口中多个报文丢失,没有选择性确认机制的TCP Reno表现很差的性能。而在TCP Reno基础上做一个保守的扩展,将选择性确认机制加入到TCP中,TCP SACK表现出优异的性能:TCP SACK增强了TCP的鲁棒性,解决了报文失序的问题,提高了重发效率和信道的利用率。

自适应Smith补偿器在基于IP的网络控制系统中的应用

在基于IP网络的网络控制系统(NCS s)中,网络诱导时延变化显著且往往大于一个采样周期.本文引用数据通信中应用广泛的网络回程时间来估计NCS s中时变的全回路网络诱导时延,并提出了一种新的自适应Sm ith补偿器.仿真结果表明,该补偿器能够有效地消除网络诱导时延变化对控制性能的负面影响;结合该自适应Sm ith补偿器所设计的控制系统能够获得很好的控制性能与较强的鲁棒性.

基于仿真的TCP拥塞控制研究

研究了几种不同的TCP拥塞控制算法原理。通过对于TCP Reno和TCP Vegas协议的实验仿真,研究在不同的数据流和不同的网络条件下算法的性能差异。提出了一种改进的RTT估计方法,在拥塞避免阶段,采用时延的指数滑动平均值取代瞬时的RTT。实验表明,这种改进增强了TCP Vegas对于时延扰动的鲁棒性。