数据中心网络中高并发TCP传输的随机退避方法

在现代数据中心网络中,分散聚合的传输模式容易导致瓶颈链路上的吞吐率崩塌,产生TCP Incast现象。为此,提出一种随机退避的方法,来降低TCP流突发传输的并发程度,通过计算最优的随机退避时间,控制瓶颈链路的瞬时拥塞程度,有效解决TCP Incast问题。从理论上建模分析随机退避时间区间内随机退避各TCP流时的超时概率和吞吐率。实验结果表明,该方法可以有效避免传输超时事件,将TCP流并发度和网络吞吐率分别提升2倍和80倍。

一种密集BLE网络的随机退避机制

作为极具应用前景的物联网备选方案之一,低功耗蓝牙(BLE)技术受到广泛关注。但是在BLE设备密集的场景中,设备发现过程会遇到大量冲突,导致网络性能显著下降。标准BLE协议中,扫描设备在发生冲突后的一段时间内丢弃接收到的所有广播包,放弃对信道的争用以降低冲突概率,但导致部分时间段所有扫描设备都选择放弃而造成信道的空闲和浪费。提出一种密集BLE网络的随机退避机制,将广播设备发送广播数据包后等待响应的时间分为数个时隙,扫描设备随机退避不同长度的时隙后发送响应数据包,从而避免碰撞,完成与广播设备的信息交换。数值仿真表明,该机制可有效减少密集BLE网络设备发现过程中的冲突,当设备数量低于30时,可将冲突概率降低30%~50%。

嵌入式无线传感器网络多链路传输随机退避算法

为了保证链路传输通畅、网络运行稳定,提出了嵌入式无线传感器网络多链路传输随机退避算法。根据实际需求,利用不同频率信道或正交信道传递数据,按照效用函数设计原则和属性,调整簇首速率向量,使退避窗口尺寸一致。通过记录嵌入式无线传感器网络链路传输的退避次数,明确网络忙碌状态,通过自适应随机退避修正和动态调整初始竞争窗口,增加传输成功率增益,减少链路传输竞争,实现了网络安全平稳传输。试验结果表明:本文算法具有较高的系统吞吐率,能缓解网络拥塞,减少链路数据碰撞发生。

无线共享信道退避访问攻击的新型检测算法

针对无线竞争共享型信道中恶意节点(或自私节点)不公平使用信道资源的退避访问攻击行为,提出一种新的中心极限定理检测算法。该算法能够有效降低计算复杂度,按需调节检测速度和检测精度、并且易于实现分布式联合检测。该文还基于CLT算法建立Markov链多步检测模型,进一步提升对恶意节点的检测精度。仿真试验表明,CLT检测算法具有较低的误判率和较快的检测速度,对介质访问控制(MAC)子层退避攻击行为的检测性能明显优于经典DOMINO算法。

中继蜂窝网络中增强型随机接入算法

提出一种适用于蜂窝中继网络的增强型随机接入算法。为了保证不同用户的QoS需求,实时业务通过提前预约随机接入信道(Random Access Channel,RACH)实现无冲突的接入,而非实时业务则利用中继节点通过共享剩余的随机接入信道实现两跳接入。为了解决非实时业务在时域接入发生碰撞的问题,中继节点根据当前的非实时业务到达状况和剩余的RACH信道数目,综合地确定所采取的退避策略以及最佳频域退避窗口大小。理论分析和实验仿真表明,该算法能更好地保证非实时业务的接入过程,进一步提高了接入资源的利用率。

基于智能变电站无线网络的CSMA/CA退避算法的改进与仿真

由于IEEE802.11在退避过程中采取的竞争机制本身存在一定的缺陷,结合项目需求对竞争机制提出了相关的改进策略——BDDCF算法。该算法是根据报文的优先级将随机退避的时间进行分类分片,在重传次数超过一定门限的情况下通过哈希函数进行时间分片的选取,以此降低随机性对通信时延的影响。不论通信站点发送成功还是失败,都是根据网络拥塞情况的大小来自适应调节时间分片窗口,并且采取分段分报文类型的方式对不同阶段的网络连接进行区分。在理论分析马尔科夫无线通信模型后,结合智能变电站通信网络无线化项目实现要求,利用matlab软件对提出的算法进行模拟仿真。实验证明新算法可以降低随机接入中的碰撞概率与时延,提高吞吐量。为智能变电站无线化改造项目的应用提供了可能。

基于时隙CSMA的水声无线传感器网络节能强化学习算法

针对水声无线传感器网络的节能问题,提出了一种基于时隙CSMA的强化学习算法;该算法利用强化学习协议自适应水下环境,根据数据传输的距离调整发射功率,从而减少能量消耗,再结合时隙CSMA协议,使用随机退避算法减少信道中的数据碰撞,使得重发的数据包数量减少,节省能量;为验证算法的有效性,仿真实现了该算法,结果表明,该算法能够有效减少能耗,并延长网络寿命。

煤矿蜂窝物联网灾后残存物联网设备自主发现机制

煤矿物联网是实现煤矿信息感知、传输和应用的信息基础架构,在煤矿生产监测和灾害预测预警中发挥了重要的作用。残存物联网设备的发现是实现煤矿物联网灾后重构的基础和前提。针对基于LTE-A的煤矿蜂窝物联网,提出了1种灾后残存物联网设备自主发现机制。首先,煤矿发生灾害事故后不断苏醒的残存物联网设备从灾后专用发现资源周期中随机选择一个发现资源单元向物联网网关发送信标广播自己的存在。然后,资源选择失败的残存物联网设备选择一个随机退避间隔进行退避。当退避时间结束时,判断本身在即将到来的专用发现资源周期中是否已经达到了资源最大选择次数。如果是,则残存物联网设备退出当前专用发现资源周期;如果否,则残存物联网设备在当前专用发现资源周期中继续进行资源重选。物联网网关对接收到的信标的信干噪比值进行解码分析,判断残存物联网设备信标的信干噪比值是否大于等于物联网网关的信标解码阈值。仿真结果表明,采用所提出的基于LTE-A的煤矿蜂窝物联网灾后残存物联网设备自主发现机制,可显著提高残存物联网设备的平均发现性能。随着退避间隔的增大,可进一步降低灾后专用发现资源周期中残存物联网设备之间的资源选择冲突,增加残存物联网设备的平均发现数。在一定的随机退避间隔和专用发现资源周期下,残存物联网设备的资源最大选择次数取值合理可在较短的时间内发现尽可能多的残存物联网设备,更好地满足煤矿蜂窝物联网灾后应急救援的QoS需求。

一种高效节能的PR-MAC协议

为解决无线传感器网络能耗过大和效率不高的问题,提出一种功率控制和多速率自适应的PR-MAC协议。该协议采用功率控制和多速率自适应技术,在降低能耗的同时提高网络的吞吐量。仿真实验结果表明,该协议采用基于节点剩余能量和距离基站跳数的随机退避策略可提高网络效率,在选择节点发送数据上考虑节点的剩余能量和距离基站跳数等因素,能有效地平衡无线传感器网络的能量。

MTC组寻呼基于提前退避接入策略研究

组寻呼方案有效的解决了大量机器类型通信(MTC,Machine-type Communications)设备同时接入LTE无线网络的拥塞问题。主要对MTC组寻呼基于提前退避的随机接入策略进行深入研究,通过对组寻呼基于提前退避策略进行理论建模,得到其性能分析表达式。数值分析结果表明,基于提前退避的随机接入策略比基于传统的随机接入策略更能提高组寻呼的接入性能。

一种针对IEEE 802.11 MAC子层攻击模式的研究

IEEE802.11协议在MAC子层上使用载波监听多路存取/冲突避免(CSMA/CA)作为媒介访问方法,其核心为随机退避机制。本文提出了一种针对CSMA/CA的攻击模式,通过相关的网络仿真和数据处理,验证了该攻击模式的效用及其影响,同时提出一种衡量网络攻击效率的评价标准,最后分析了攻击方式和对随机退避算法的改进,并给出一种针对该攻击的解决方法。