SDN全网拓扑发现及链路时延测量方法研究

当前SND被广泛应用到流量工程、安全监测等领域,为了进一步提升SND应用的可靠性,对这一技术应用过程中表现出的技术难点进行研究。文章考虑到SND整体应用过程相对复杂,主要介绍了全网拓扑发现方法与链路时延测量方法。研究发现:NSGA—Ⅱ节点选择算法可以有效平衡测量节点与测量路径间的制约关系,为网络链路延时测量节点问题的解决提供有效的支持。通过在当前网络体系发展过程中,能够通过快速、完整获取网络结构,并对相关性能进行统计收集的方式,为SND研究发展提供助力,满足当前人们对网络体系可持续发展的实际需要。

基于层次分解的网络链路时延分布快速推测算法

为提高离散时延模型下的网络链路时延分布的测量速度,该文提出一种基于层次分解的网络链路时延分布快速推测算法。按照树型网络拓扑的层次对端到端路径时延进行子树分解,以子树作为链路时延分布计算的基本单元,减少端到端路径时延分解到链路时延后造成的冗余计算,缩短链路时延分布的计算时间。仿真实验结果表明,该文提出的算法能够在不损失测量精度的条件下,有效缩短测量总时间,提高链路时延分布的测量速度。

城市车联网V2V链路时延动态预测

链路时延是决定车联网(vehicular ad hoc networks,VANETs)许多网络性能的重要标准.现存的VANETs基于节点移动性解决链路时延的问题,但是都没有预测的功能,不适合实际VANETs中动态预测车-车(vehicle to vehicle,V2V)链路时延.提出动态预测任意2车链路时延的数学模型DPLD,考虑2车相对速度分布、相对距离变化、交通密度和城市场景中交通灯因素对2车之间链路时延的影响,因为这些因素在链路连接过程中是变化的.通过考虑相对速度的分布,模型能够实时地调整原则自适应车速变化.通过自动调整2车之间相对距离计算方法,DPLD模型能够自适应2车间相对距离的变化.因此该模型能够有效地预测预期要发生的2车之间的链路时延.这个模型实现取决于相对速度分布参数的估计方法、指数移动平均法对车速异常处理以及交通灯对链路时延影响的概率建模并且详细给出2车遇到不同交通灯的具体链路时延预测方法.仿真结果表明:DPLD模型预测的城市环境的2车之间链路时延准确性很高.

基于链路重构-解构的端到端网络链路时延推测研究

基于网络时延推测的2个假设、时延推测模型和路径时延数据采集方法,提出了一种基于链路重构—解构的端到端网络链路时延推测方法,应用伪似然估计将原整体问题分解为若干独立子问题分别求解,利用链路重构—解构确定可求解的推测单元,控制平均采样精度和减少推测单元链路数,从而显著降低计算复杂度。通过基于模型的计算和基于NS2的仿真实验研究,验证了推测方法的准确性和有效性。

一种低复杂度的网络链路时延估计及仿真研究

网络时延是重要的网络性能指标,是网络服务质量测量与分析领域的重要目标之一。在网络拓扑已知且稳定及链路性能时空独立性的假设前提下,给出了网络链路时延估计模型和端时延数据采集方法,提出了一种低复杂度的网络链路时延估计方法。首先应用伪似然估计,然后确定可解的探测单元,通过限制平均采样精度和探测单元链路数的增加来显著降低计算复杂度,解决了计算复杂度过高的链路时延估计求解问题。最后利用基于NS2的仿真研究验证了时延估计方法的有效性和准确性。

面向高速公路环境的VANETs中V2V链路时延的动态预测

考虑到现有移动自组网络(MANETs)和车载自组网络(VANETs)链路时延理论分析方法太复杂,不适合动态预测实际VANETs中两车链路时延,提出了动态预测链路时延(DPLD)的数学模型,该模型考虑了两车相对速度分布、距离变化和交通流密度变化因素对两车之间链路时延的影响,能够预测预期要发生的两车的链路时延。该模型的实现取决于相对速度分布的估计方法、基于指数移动平均(EMA)的数据预先处理以及通过处理速度的变化解决交通密度对链路时延的影响。仿真结果表明此DPLD模型在预测高速公路上两车链路时延上具有很高的准确性。

基于PLE的有确定解的端到端网络链路时延推测方法

网络时延是重要的网络性能指标,端到端网络时延推测能够克服传统的基于路由器或者路由器协作的网络测量技术的弊端。在网络拓扑已知且稳定和链路性能时空独立性的假设前提下,给出了网络链路时延推测模型,提出了一种基于伪似然估计(PLE)的有确定解的端到端网络链路时延推测方法。在应用期望最大化算法的伪似然估计的基础上,控制背靠背发包方式,确定可以求解的探测单元,解决了不满足有确定解拓扑下的求解问题,且有效降低了计算复杂度。最后利用基于模型的计算验证了该方法的准确性和有效性。

基于显式计算的单播链路时延估计

为提高基于单播测量的网络链路时延分布估计速度,提出了一种基于显式计算的单播链路时延快速估计方法。由于网络设备多样化导致链路时延特征存在差异,首先根据端到端测量数据为各链路分配不同的离散间隔;然后利用背靠背探测包在网络中引入的二层二叉树结构,通过显式计算推断各链路的时延分布,能明显提高估计速度。仿真结果表明,该方法将链路时延分布的估计时间降低至数百毫秒,同时更准确地捕获链路时延特征。该方法基于显式计算,计算复杂度非常低,因此能够满足实际应用的实时性要求。

汽车自组织网络链路时延预测(LDP)模型的扩展及扩展后的性能分析

为了克服前期提出的汽车自组织网络(VANETs)链路时延预测(LDP)模型只能预测高速公路直行场景的链路时延的局限,扩展了LDP模型的功能,构建了扩展的LDP模型——ELDP模型,并对该模型的链路时延预测过程进行了理论分析,对其预测性能进行了仿真分析。ELDP模型考虑了两车相对速度值的分布、相对速度驶过距离的变化以及在交叉口转弯对两车之间链路时延的影响,可以动态地预测车辆转弯时的两车链路时延,能够估计任意一对汽车预期要发生的链路时延。该模型实现取决于对相对速度值的分布参数估计方法、基于指数移动平均法对相对速度值的异常处理以及对在道路交叉口汽车转弯角度对链路时延的影响的估计。仿真结果表明,ELDP模型能够非常准确地预测高速公路中两车的链路时延。

链路时延差对测控设备跟踪及解调性能影响分析

针对无线电测控设备下行接收链路设备复杂、传输环节多带来的不同链路时延差异,对分集合成方式下数据解调及不同测控体制角误差解调的机理进行了简要介绍,在对航天测量船某测控设备出现的2起典型故障的实测数据进行仿真的基础上,详细分析了下行链路时延差对测控设备不同测控体制下的跟踪及数据解调性能的影响,提出了下行链路时延测试方法及存在时延差异时的应对措施,为测控设备研制时分析时延差异带来的影响提供理论依据。

通过相位校准信号定标绝对链路时延方法及应用

甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)通过相位校准(Phase Calibration,PCAL)信号来校准链路时延。现有系统的相位校准信号只能获取链路时延的相对变化。面对UT1精准测量、台站钟差补偿、维护诊断和提高未来深空探测精度等需求,天线链路的绝对时延定标至关重要。在天线链路中,由于存在变频器等器件,测量绝对时延较为困难。利用梳状谱相位随频率线性变化的特点,提出了一种不需要参考变频器,采用相位校准信号定标绝对链路群时延的方法。同时,设计了一款用于台站快速诊断和绝对时延定标的轻量级相位校准提取软件,该软件目前已在调试工作中应用。

一种在网络抖动场景下判断链路时延的方法

对于互联网性能而言,其可知性逐渐变得越来越复杂,不利于网络管理,由于延迟节点发生了变化,在端和端之间也受到了相应的制约。排队延迟现象的出现导致端对端之间也产生了延迟,这种延迟使同一连接传输的各个分组延迟产生了不同的效果,所以用网络抖动来描述这种延迟的变化程度。本文为了能够更好地应对网络抖动时产生的问题,满足用户的实时性工作要求,基于网络抖动场景提出一种在网络抖动场景下判断链路时延的方法,希望能够通过这种方式及时发现网络抖动中可能发生的链路延迟问题,并能提前采取应对措施,解决在网络抖动下由于链路时延给用户造成的困扰。

一种基于纠缠交换的远程量子链路建立策略

提出一种以纠缠交换作为核心技术的远程量子链路建立策略,建立了基于链路状态矩阵的量子链路模型并分析了纠缠交换的实现和矩阵表示。提出了链路协议栈以及端到端的建立策略,分析了矩阵控制下的纠缠交换和纠缠纯化流程,计算得出了在基于自动重传请求(ARQ)协议经典信息辅助下的链路时延和吞吐量与节点数、误帧率、平均距离、操作成功率之间的定量关系。仿真结果表明:处于同一状态区间内的链路性能随节点数呈现出较为一致和平缓的变化;不同区间内的链路性能差异较为显著,在节点平均距离为1 km、经典信息误帧率为0、纠缠保真度为0.98的情况下,当节点数分别为32、33和34时,链路时延分别为1.077 0 ms、1.090 3 ms和1.669 0 ms,链路吞吐量分别为0.928 5 kb/s、0.917 2 kb/s和0.599 2 kb/s。

基于链路容量算法的集中式计算机网络优化

针对满足一定约束条件的网络能力配置问题,提出链路总费用最小的链路容量新算法。该算法基于一个集中式计算机网络,以M/M/1排队理论和利特尔定律为依据,先设定整个网段各条链路上传输的报文流都是泊松流且呈负指数长度分布,然后求解在链路平均时延约束下链路总费用最小的链路容量整体最优解。与最小费用流模型中的消圈算法、最小费用路算法及原始—对偶算法相比,链路容量算法在复杂度、可读性、解决大规模网络问题及处理相同数目节点所花费的时间等方面,都呈现一定的优势。实验结果表明,采用新算法进行网络优化后,全网总费用降低17.51%,对集中式计算机网络优化设计具有一定的指导意义。

基于状态反馈的无人机通信接入拥塞动态控制研究

为解决复用信道内的通信接入拥塞问题,需要控制无人机通信链路中数据信息样本的实时累积量,故基于状态反馈研究无人机通信接入拥塞动态控制方法;建立信道复用模型,并借助MAC连接协议,定义通信数据包,实现对无人机集群通信节点接入行为的处理;按照状态反馈模型完善状态观测器结构,求解通信数据的离散化反馈表达式,在划分通信优先级条件的同时,确定无人机队列的实时调度关系,完成无人机通信行为控制;根据动态阈值窗口定义条件,确定通信链路长度,再联合相关通信数据样本,计算链路时延量的具体数值,完成动态控制方法的设计;实验结果表明,应用设计方法可将通信链路中数据信息样本实时累积量控制在5.7×10^(13)MB之下,能够较好解决复用信道内的通信接入拥塞问题,符合实际应用需求。

分布式网络时钟同步研究

为了实现分布式测控系统的时钟同步,提出了基于物理层物理介质无关接口的时钟同步方法。详细分析了分布式网络主从节点间实现时间同步的过程,提出了基于介质无关接口的时间服务单元的设计。在时间服务单元准确获取网络数据帧离开和到达时刻的基础上,实现了各从节点相对主节点的频率偏差修正,通过往返法测量链路时延,通过实时计算交换时延补偿交换时延的不确定性,从而实现了主节点到从节点的高精度时间同步。针对分步式网络的特点,在时间同步的基础上提出了基于时间信息的同步触发方法。试验证明,基于介质无关接口的开环时间传递能够实现25 ns的高精度时钟同步。

卫星网络终端业务响应时间模型与分析

为衡量卫星网络终端在应急及通信中的快速响应能力,通过对终端通信流程的分析,基于排队论建立一种卫星网络终端业务的响应时间模型。对响应时间进行分阶段描述,认为响应时间包含终端时延和空间链路时延,给出各阶段时延的数学表达式。通过典型值仿真分析业务响应时间与网络拓扑模型、分组长度、网络带宽及网络负载的关系。EXata和Matlab仿真结果表明,该模型能准确描述卫星网络终端业务响应时间,能有效反映各种因素对响应时间的影响。

三层卫星光网络链路性能分析

分析了三层卫星光网络的链路类型、时延和网络稳定性等参数,结果表明与单层卫星光网络比较,三层卫星光网络吞吐量大、鲁棒性强。同时由于其结构复杂导致网络中链路负载加重、路由表计算量和阻塞概率增大。这为今后卫星光通信组网技术研究和空间光通信协议的拟定提供了参考。

风电场SCADA系统时间同步技术研究

为了实现风电场SCADA系统的时钟同步,提出了基于物理层物理介质无关接口的时钟同步方法。详细分析了分布式网络主从节点间实现时间同步的过程,提出了基于介质无关接口准确获取网络数据帧离开和到达时刻的时间同步方法,通过对各从节点相对主节点的频率偏差修正、往返法测量链路时延以及实时计算交换时延补偿交换时延的不确定性,实现了主节点到从节点的高精度时间同步。试验证明,基于介质无关接口的开环时间传递能够实现25ns的高精度时钟同步。

北斗新一代卫星时分体制星间链路测量的系统误差标定

北斗导航卫星系统BDS已在新一代试验卫星星座上成功实现了星间链路(ISL)相互伪距测量.对时分体制Ka频段星间钟差测量实测数据的分析表明,虽然星间钟差测量的随机误差水平达到了10 cm(RMS)水平,但其中仍包含显著的系统性测量误差.该系统误差严重影响了星间链路测量在星间时间同步和提升轨道精度等方面的应用.分析表明,该系统误差来源于星间链路信号收发设备的时延.该时延在地面环境难以标定,且地面标定值在卫星入轨和在轨工作期间受空间环境影响可能发生变化.本文利用BDS星地L双向时频传递设备采集的星地钟差数据,以及星间链路测量数据,对星间链路收发设备的组合时延进行最优估计.估计的具体策略是对任意一个卫星对,利用这两颗卫星的星地钟差数据以及星间链路数据,解算这两颗卫星星间链路设备的组合时延.对2IGSO/2MEO新一代试验卫星星座连续14 d的数据处理结果表明,每天对每颗卫星解算一组星间链路组合时延值,该时延值的时间序列具有较好的稳定性,其在14 d内的标准偏差小于0.3 ns.将获得的组合时延值应用于星间相对钟差的测量,星间链路对地数据测定钟差与星地L双向钟差测量结果得到的钟差具有较好的一致性,证明了组合时延的自洽性.结果表明,星间链路数据对MEO卫星境外弧段钟差预报精度提升尤为明显:钟差监测弧段提升达到全弧段的40%以上;卫星入境后,M1S预报误差从3.59降低至0.86 ns,M2S从1.94降低至0.57 ns.