移动边缘计算中资源分配优化方案

为更好降低移动边缘计算(mobile edge computing, MEC)的通信时延,提出一种适用于多服务器多用户的资源分配优化方案。在多服务器多用户的网络模型基础上,将数据传输量和传输能效作为优化目标,降低通信时延;由带宽资源和计算资源建立可提升传输量的吞吐量模型和传输能效的能效模型,通过两个模型将优化目标转化为非线性问题;将分配算法与能效优化算法进行融合,对收敛性高、适应性强的生物地理学优化分簇算法进行改进得到分配算法,通过分配算法得到初始方案,进行迭代优化,使带宽和计算能力等资源得到更加合理的分配,提升系统的吞吐量,将迭代后的方案经过能效优化算法得到最终的优化分配方案。通过仿真实验验证该模型的可行性和算法的有效性。

Investigation of Bandwidth Requirement of Smart Meter Network Using OPNET Modeler

Smart meter networks are the backbone for smart electrical distribution grid. Smart meter network requires the bidirectional communications medium and interoperability capability. As thousands of meters are interconnected in the smart meter network, it is vital to select an appropriate communication bandwidth to facilitate real-time two-way information flows and this will also allow further uptake of greenhouse-friendly technology options and enhance energy security. Optimized Network Engineering Tools (OPNET) Modeler is one of most powerful simulation tools for the analysis of communication networks. In this paper, several models of different structured smart meter networks were developed with network parameters which were connected with different communication links such as 10 BaseT and 100 BaseT in order to measure propagation delay, throughput, and utilization of the network. It was found that the propagation delay decreases with higher bandwidth. The other network parameters, namely network utilization and network throughput were also analysed. Based on the investigation, it is recommended that the 100 BaseT communication link is suitable for the smart meter network. The outcome of this paper provided a guideline to the future smart meter network developer so as to avoid catastrophic challenges faced by some of the distribution companies.

隧道环境下高带宽低时延视频通信技术

针对当前使用的视频通信技术受隧道环境的影响,导致视频通信吞吐量低、平均端到端时延高的问题,提出了隧道环境下高带宽低时延视频通信技术。基于多径效应仿真隧道环境,构建信号接收数字模型,估计隧道环境下无线通信技术频率。在无人机地面站优化集成结构下,设计隧道环境下定向天线,保证信号通过多效应路径接收全部反射的信号。通过动态最小帧长均匀时隙分配协议,解决信号平均端到端时延高的问题,实现高带宽低时延视频通信。仿真实验结果表明,该技术最高吞吐量为5.6 mbit/s,最小时延为10 ms,具有良好的视频通信效果。

面向云计算的数据中心网络体系结构设计

近年来,云计算技术的蓬勃发展为整个IT行业带来了巨大变革.传统数据中心网络拓扑构建方式及网络层控制平面的运行机制存在固化性,已经难以满足新形势下日益增长的高性能及高性价比需求,并且无法支持云环境下更加灵活的按带宽租赁数据中心网络的运营方式.因此,提出了一种通过低造价的可编程交换机来构建具有高连通性的非树状数据中心网络的方式,并设计了可编程交换机与服务器2.5层代理协同工作的基于凸优化的虚拟网络带宽控制管理机制,从而提供足够的灵活性以对资源虚拟化技术提供更好的支持.实验表明,新型体系结构在降低构建成本的同时大幅提高了数据中心网络的吞吐量并提供了更加灵活的网络带宽分配机制.

面向高并发服务请求的负载均衡技术研究

随着民航旅客服务信息系统规模的不断扩大和业务量的增加,导致服务器承载的信息量和访问量快速增长,如何有效地利用服务器资源处理海量的访问请求成为一个重要的问题,而有效的负载均衡策略是将用户的服务请求合理分配给这些服务器资源的关键。针对民航旅客服务信息系统中不同的服务请求对I/O、CPU和网络带宽等服务器资源请求消耗的不同,提出了一种改进的动态负载均衡算法。在民航旅客服务信息系统服务器中引入改进的动态负载均衡算法,并进行了实验对比验证,实验结果表明:该算法在增加服务器集群系统的吞吐量方面有着显著效果,并在现实应用中有较大的价值。

一种容错的数据中心网络结构

在分析现有数据中心网络结构的基础上,提出一种容错的数据中心网络结构DCUBE。采用模块化方式定义增强扩展性,通过对服务器结点的失效处理提高容错性,利用服务器之间的并行路径,提高结点之间的带宽吞吐量。实验结果表明,DCUBE能较好地满足数据中心对网络结构的要求,而且可提供更高的带宽吞吐量。

FF非周期通信的带宽分配优化策略研究

在FF的过程控制应用中 ,为确保时间限制严格的非周期通信 ,对非周期通信带宽分配了过高的比例 ,造成通信带宽的浪费。为了提高FF通信带宽利用率 ,基于优先权机制 ,分析了FF通信的带宽分配 ,并对两种带宽分配策略进行了分析研究和性能比较。在此基础上对所得结果作进一步推广 ,给出了FF非周期通信带宽分配的优化策略。

使次系统容量最大化的协作频谱感知性能分析及优化

针对认知无线电网络中SU数、检测门限、带宽、频谱利用率和次系统容量间关系的分析表明,一方面C-CSS不仅可降低虚警率、提高频谱利用率,还可利用较少的SU实现较高的次系统容量;另一方面在SU数一定且满足目标要求时,C-CSS与T-CSS实现最大次系统容量所要求的检测门限不同。提出协作频谱感知优化算法,利用NP准则通过直接对数学模型求解即可得到使次系统容量最大的SU数和相应检测门限。理论分析和仿真结果均表明,所提算法在保证目标检测率的前提下最大化了次系统容量。

用于分层移动IPv6网络拥塞控制的新机制

针对在IPv6无线网络切换过程中,短暂的链路连接断开会导致反复丢包;同时在切换过程中,由于带宽的改变,在新的接入点就有可能发生丢包或资源浪费以及拥塞。提出一种以TCP协议为基础的路径损耗确认(TCP-PLACK)机制来代替TCP选择确认机制(TCP-SACK)。每当一个TCP接收方在断开或切换后而连接到一个新的接入点时,上述的TCP-PLACK机制就会发送一个特殊的确认,其中包含有在新接入点丢包的详细信息和可用带宽。收到这个确认,发送方会重新发送丢失的包,并在新接入点根据带宽的可用性调整发送速率。实验结果表明,该机制有利于改善IPv6网络切换过程中的丢失恢复和速率控制问题。

TCP-Rab的吞吐量模型及实验研究

基于接收端通告的TCP(TCP-Rab,receiver advertisement based TCP)协议是我们实现的一种新的TCP协议,在文献[1]中对TCP-Rab的算法设计、实现进行了详细阐述。本文对TCP-Rab进行了少量改进,重点导出了TCP-Rab的吞吐量性能模型,并对TCP-Rab进行了试验研究。该模型采用统计的方法,在导出TCP-Rab的吞吐量性能模型的时候,不仅考虑了TCP连接的拥塞避免阶段对吞吐量的影响,也考虑了慢启动阶段对吞吐量的影响,同时还考虑了一个发送窗口内多个数据包随机丢失对吞吐量的影响,因此该模型能适用于实际的网络环境中。

TCPSACK突发分组丢失吞吐量模型

利用Gilbert分组丢失模型描述端对端突发分组丢失特性,提出了基于RFC6675的快重传和快恢复模型,推导并基于该模型建立TCP SACK吞吐量模型。数值实验和仿真实验表明,快重传和快恢复模型能准确描述基于RFC6675的快重传和快恢复过程;TCP SACK流吞吐量模型估计的准确性得到提升。

IEEE 802.11 EDCA带宽分配控制的竞争窗口优化

通过分析IEEE 802.11 EDCA各优先级竞争窗口大小对其获得吞吐量的影响,提出了两种求解各优先级最优发送概率的近似方法,并进一步得到了各优先级竞争窗口的优化设置大小。采用优化后的竞争窗口设置可以保证各优先级接入获得的带宽分配按一定的权重比例进行,并同时使得整个网络的吞吐量达到最大。分析验证结果表明,近似计算得到的最优值和理论最优值非常接近,达到了优化网络吞吐量性能的目的。

无线网络中带宽估计和TCP拥塞的控制方法

分析了TCP Westwood在多数据流连接情况下影响带宽测量准确性的因素,由此提出了对ACK确认包的返回时间间隔求平均值的方法,以消除数据包突发传输引起的带宽测量误差,从而改进了TCP Westwood算法中的带宽测量的准确性.同时采用瓶颈链路缓冲区长度为参数将TCP Westwood拥塞避免阶段分成两个子阶段进行控制,使改进后的TCP发送过程能更长时间停留在接近网络最大容量的状态,提高了吞吐率.基于ns2的仿真实验验证了改进后TCP算法的有效性.

基于动态令牌桶的卫星网络带宽分配方法

为了公平地实现卫星通信网络带宽分配,尽可能地减少资源浪费,满足不同优先级业务的带宽需求,提出一种基于令牌桶的带宽分配改进方法。该方法在原有每一个优先级对应一个令牌桶的基础上,对不同优先级的业务设定不同的业务权值,以自适应业务速率的变化,通过业务权值的占用比例动态分配令牌资源,利用令牌桶嵌入漏桶机制实现对业务占用的带宽进行二次分配,根据业务优先级的高低对溢出的令牌实现依次填充,从而减少资源浪费。仿真结果表明,与令牌桶的动态带宽分配方法相比,该方法可有效提高网络的吞吐量,在保证高优先级业务带宽需求的同时,使低优先级业务公平地获取带宽资源。

TCP Yolanda:无线和有线混合网络中的TCP改进算法

在 TCP Westwood 基础上提出了一种适合无线有线混合网络的 TCP 改进算法——TCP Yolanda,该算法以瓶颈链路缓冲区长度测量值为参数,采用分两个子阶段的方式改进拥塞避免阶段以更有效进行传输控制,使传输过程能更长时间保持在稳定的高速率状态,并能在误码率较高的无线网络环境下快速恢复拥塞窗口大小,另外在传输发生错误时能判断丢包原因并进行区别处理。基于 ns2的仿真实验表明,改进后的 TCP 算法在网络传输吞吐率、传输稳定性等方面的性能有较大提升,并且保持较好的连接公平性和友好性。

基于NS2的UDP性能仿真研究

探讨了网络仿真软件NS2的结构、功能、仿真原理及仿真方法以及UDP协议的特点,在此基础上深入分析了系统模型和链路结构。通过NS2平台对吞吐量、丢包率、带宽和传输距离进行仿真测试,最后给出了在无线网络和有线网络中的适用范围。

基于多门限预留机制的自适应带宽分配算法

针对异构无线网络融合环境提出了一种基于多门限预留机制的自适应带宽分配算法,从而为多业务提供Qo S保证。该算法采用多宿主传输机制,通过预设各个网络中不同业务的带宽分配门限,并基于各个网络中不同业务和用户的带宽分配矩阵,根据业务k支持的传输速率等级需求和网络状态的变化,将自适应带宽分配问题转化为一个动态优化问题并采用迭代方法来求解,在得到各个网络中不同业务和用户优化的带宽分配矩阵的同时,在带宽预留门限和网络容量的约束条件下实现网络实时吞吐量的最大化,以提高整个异构网络带宽的利用效率。数值仿真结果显示,所提算法能够支持满足Qo S需求的传输速率等级,减小了新用户接入异构网络的阻塞概率,提高了平均用户接入率并将网络吞吐量最大提高40%。

VoD在线存储系统的研究

基于多媒体流实时播放的特性和磁盘数据流模型的研究,进一步分析了内存和接口总线的特性,提出了视频点播(VoD)系统性能指标与在线存储系统之间的定量关系.实验结果表明,VoD系统的最大输出码率和最大并发流数等性能指标受到磁盘性能、磁盘阵列调度、内存容量和接口总线带宽的综合影响.

一种自适应的协作频谱感知方法

在认知无线网络中,协作频谱感知技术可有效提高衰落信道下的检测性能,提高对主用户的保护程度以及认知用户的接入机会。在信道状态良好的情况下,参与协作的认知用户数越多,感知性能越好。而在实际的频谱感知过程中,如果感知信道条件较差的话,认知用户的本地感知结果并不准确,此时该认知用户的本地感知结果对于总的协作感知并不能起到积极的作用;其次,参与协作的认知用户数越多,发送本地决策值占用的系统带宽也越大。为了节约系统资源避免不必要的信令传输,本文提出一种自适应的协作频谱感知方法,只有当认知用户的感知信道条件较好时才将其本地感知结果发送到融合中心,否则不发送,以节约系统资源。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法可有效节约系统开销。

一种提高TCP性能的非对称双向资源预留方法

提出了一种非对称的双向资源预留协议(AB i-RSVP),它通过测算ACK报文的长度来确定反向预留的带宽,从而在改善TCP性能的同时,更好地提高了网络的带宽利用率,并通过仿真实验证明了该协议的有效性。