一种支持QoS的航空自组织网络无反馈MAC协议建模

针对航空自组织网络的高动态特性和对高优先级业务的服务质量(QoS)要求,提出了一种无反馈介质访问控制(MAC)协议建模方法及相应的阈值设置方法,以保证高优先级数据分组的时效性及可靠性。首先,对数据分组在接收端碰撞建立时间约束模型,得到信道统计结果与分组成功概率的映射关系;然后,根据不同业务的QoS要求设置接入阈值;最后,实现对不同优先级业务的接入控制。仿真结果表明,在典型空域网络场景下,基于该建模方法的无反馈MAC协议可以为高优先级业务提供QoS保证,即分组成功概率大于99%,端到端延时小于1 ms。      

基于策略的网格应用服务QoS管理模型

R.Al-Ali提出了一个基于网格的服务质量(QoS)管理框架模型,该模型将网格QoS问题划分为应用层QoS、网格中间层QoS以及网络层QoS,并重点对应用层的QoS表示和优化等问题进行了研究.目前关于网格QoS方面的大多数研究都集在对应用层如何扩充WSDL文档以实现服务等级协商(SLA)的表示等问题上.对于如何将应用层所需要的QoS与网络传输层的QoS机制模型结合起来以适合于网格计算的研究还是相当少,为此提出了一种基于策略的网格QoS管理模型,该模型既能够屏蔽由于网格应用服务使用不同的QoS级别带来的映射差别,也能够屏蔽由于跨越不同组织所采用不同QoS机制模型带来的映射差别.当组织的QoS机制模型采用差分模型(DiffServ)时,对所提出的模型进行了初步仿真,仿真结果表明可以将这一策略模型集成到开放网格服务体系(OGSA)中实现对网格应用服务的QoS管理.     

IEEE-1394b光纤总线系统的QoS分析

为解决航电系统的网络延迟和阻塞问题,对应用于其上的IEEE-1394b光纤总线系统进行了带宽预留机制和平均响应时间等关键特性的分析.基于IEEE-1394b协议的带宽预留机制,提出了等时数据传输和异步数据传输的服务质量(QoS,Quality of Service)满足的条件(硬QoS).在QoS服务准入控制的等时和异步请求混合的情况下,利用排队论进行了IEEE-1394b异步请求的QoS分析(软QoS),得到了忽略响应间隔时间,IEEE-1394b异步请求队列的平均响应时间.最后通过IEEE-1394b光纤总线实验系统进行了IEEE-1394b的QoS服务评估,验证了理论分析结果.对IEEE-1394b驱动层QoS的设计具有一定的指导意义.      

移动Ad Hoc网络中一种支持QoS的多址接入协议

基于随机竞争和冲突解决的思想,为多跳移动Ad Hoc网络提出了一种支持服务质量(QoS)的多址接入(QMA)协议.将业务负载划分为时延敏感的实时业务和非时延敏感的数据业务.按照该协议,节点在发送业务分组前利用预报突发进行竞争接入,节点按照业务分组时延情况确定预报突发的长度,所发预报突发能持续到最后的节点优先获得接入.同时,具有实时业务的节点可以按照其优先级在更早的竞争微时隙中开始发送预报突发,因而可以比发送数据业务的节点更优先接入信道.最后利用OPNET仿真评估了QMA协议的多址性能,通过与带冲突避免的载波侦听(CSMA/CA)协议比较表明,QMA协议可以提供较高的吞吐量和较低的消息丢失率,并能为实时业务提供较低的时延,从而实现了对多媒体业务的QoS支持.      

带QoP反馈的实时视频服务质量控制框架

分析了实时视频在现有"尽力而为"IP网络上传输所面临的带宽、延迟和丢失等问题,介绍了需要采用的拥塞控制和差错控制等应用级服务质量控制策略,并提出了一种联合的支持应用级服务质量控制的实时视频传输框架.该框架既考虑了网络资源的动态变化和影响,又兼顾了视频的服务质量调整对视频的表现质量的限制因素,充分利用了服务质量和表现质量之间的映射关系,具有更广泛的实用价值.      

基于张量分解的动态Web服务推荐

在服务计算领域中,为了能够在大量具有相同功能的Web服务以及API等数据资源中选择适合用户的服务和接口,提出了服务推荐系统。当前常用的基于服务质量（QoS）的服务推荐系统所采用的模型假定服务的QoS值恒定不变,是一种由服务和用户的二元关系构成的二维静态模型。针对实际应用中,QoS是受到多种因素影响的变量这一问题,提出了一种可以描述多个影响QoS因素的张量模型,并利用张量分解算法来对服务推荐算法进行了改进。实验结果表明:提出的基于张量分解的服务推荐算法与6种现有算法相比较,预测服务的QoS值的绝对平均误差（MAE）不同程度地降低了20%~50%,并且所建模型能够描述更多的影响因素,从而可对服务进行动态推荐。      

蜂群无人机自组网多优先级自适应退避算法

针对现有媒质接入控制（MAC）协议退避算法无法为蜂群无人机自组网（FANETs）提供区分服务,且在重负载时性能严重恶化等问题,提出一种多优先级自适应退避算法。采用忙闲因子自适应机制和最优竞争窗自适应机制,根据信道忙闲程度和网络状态参数自适应实时更新各优先级竞争窗口（CW）长度,从而使每次退避的竞争窗口可快速收敛到最佳状态,并实现了多业务区分服务,得到了最优的系统性能。通过建立不同优先级退避过程的三维Markov链模型求解得到了饱和吞吐量下的最优竞争窗自适应因子,并且理论推导了系统吞吐量和平均MAC时延的数学表达式。仿真结果表明,所提算法在重负载时能够实现多优先级区分服务并有效提高系统的吞吐量性能,相比区分业务优先级的自适应退避（PAB）算法和支持QoS的自适应竞争窗口退避算法（Q-ABACW）,性能均有较大提升。      

应用于MIMO-OFDMA下行链路的分组调度算法

提出了一种基于效用函数的应用于多输入多输出正交频分复用接入 (MIMO-OFDMA, Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access )系统下行链路的分组调度算法.该算法在调度时不仅考虑物理层的信道状况,还利用基站发送缓冲区的状态信息和用户反馈回来的ARQ(Automatic Repeat-request)信息来帮助基站做出调度决策.针对系统中多种业务的不同服务质量(QoS,Quality of Service)要求,分别设计了其效用函数,并将调度决策问题转化成一个系统总效用函数值最大化问题.同时考虑到实际的长期演进计划(LTE,Long Term Evolution) 系统中对子载波共享的限制条件,提出了一种可以降低实际复杂度的启发式算法用于求解该最优化问题.仿真结果表明,该算法不但在保证实时业务用户QoS要求方面要好于传统的调度算法,还能获得较好的系统总容量和丢包率性能.     

Groebner基方法在LEO卫星网络路由优化中的应用

卫星网络中的服务质量(QoS,Quality of Service)多目标约束路由问题已被证明是一个非确定性多项式完全(NPC,Non-deterministic Polynomial Complete)问题.根据低轨(LEO,Low Earth Orbit)卫星网络拓扑变化有规律、可预知的特点,将Groebner基方法引入满足QoS多目标约束的路由算法中,应用算法前将QoS多目标约束问题转化为单目标约束问题,使它能够被多项式的最短路径优先(SPF,Shortest Path First)路由算法求解,从而通过Groebner基方法解决QoS多目标约束路由问题,保证了QoS参数的有效性.最后,将所提出的算法与启发式算法和最短路径优先算法进行了仿真比较.仿真实验结果表明,Groebner基方法有效降低了星上计算的难度,比传统方法能提供更好的QoS保证.     

空间站支持多任务动态时隙分配研究

为高效、灵活利用有限的空间信道资源, 提高空间站运营模式的动态性, 采用具有QoS (Quality-of-Service)保证的空间站支持多任务动态时隙分配十分重要. 根据空间站多任务特点, 提出一种基于IP的空间站通信网络架构. 根据探测任务的不同QoS等级, 重点研究了多任务动态时隙分配方法, 提出了一种基于预留的具有QoS保证的按需时隙分配方法. 基于NS2和STK进行仿真, 并得出如下结论: 空间站经中继卫星到地面的数据传输时延在0.23～0.35s; 空间站到地面的端到端传输时延受激活的有效载荷或航天器数目影响, 激活的有效载荷或航天器数越少, 端到端的时延越小.      

基于低轨移动星座的高速星载路由器设计

随着地面网络流量不断增长,实现星地一体化要求星间网络能够提供基于IP的大流量数据传输。而星载路由器作为连通星间网络的关键设备,其转发速率和服务质量等指标决定了整个星间网络的吞吐量和时效性。考虑到现有星载路由器吞吐量低的现状,提出一种适用于低轨移动通信星座的高速星载路由器设计方案,在基于拓扑快照的路由基础上补充3层动态路由,在保证交换速率的同时减少网络故障导致的丢包,实现“一次路由,多次交换”。采用共享内存式的交换存储单元,利用Spacewire和Serdes高速接口单元,理论上星间数据吞吐量能够达到最高51Gbit/s,且支持IP数据传输,为与地面网络的融合奠定基础。     

并发多媒体负载访问存储系统的模型分析

多媒体应用要求存储系统提供满足服务质量QoS(Quality of Service)需求的数据访问服 务,反应时间超过截止期限的访问请求必须小于一定的比例.在开放环境下,并发多媒体负载中访问请求的随机性增加了实现这一目标的难度.并发多媒体应用的访问请求经汇聚后到达存储系统的过程服从泊松分布,存储系统的服务时间服从指数分布;并发多媒体负载访问存储系统的过程用M/M/1排队论模型描述.通过对该模型的分析推导出构成并发负载的多媒体应用数量N与负载中访问请求的响应时间分布之间的关系.仿真试验的结果证明该模型对于保证并发多媒体应用的QoS是非常有效的.     

适用于下一代网络的中间件技术研究

下一代网络将是一个统一、综合的网络,综合了分布式计算和通信技术,且应用种类较多,网络环境复杂.旨在适用于下一代网络的中间件作深入的研究和实践,将常规中间件和移动中间件相结合,建立统一的中间件平台,并采用端到端服务质量技术、上下文感知和反射技术,为应用提供灵活的编程模型(突破C/S模型),以及对动态环境良好的自适应能力.且能方便地提供不同质量的应用,也使得开发、部署和管理这些网络应用的代价最小.      

实时连续多媒体任务模型及调度算法

传统周期任务模型过于简单,不能适应实时多媒体流任务的多种形式,以用户为中心的连续媒体的调度算法由于未能从全局上考虑任务的服务质量QoS(Quality of Service)需求,因而调度效率较低.提出一种改进的以多媒体对象为中心周期任务模型,该任务模型概括了目前多媒体任务的基本表现形式.基于该任务模型,提出了一种以连续多媒体流的整个质量表现过程为中心的任务表现路径模型TPP(Task Presentation Path).在全面考虑表现路径中媒体流对象的全局死线、局部死线和任务连续失效率的基础上,给出了连续多媒体流的比例资源分配调度算法PSTPP(Proportional Share based on Task Presentation Path).实验结果表明了所提出的周期任务模型的合理性,调度算法能提供比传统分时策略以及EDF算法更好的QoS保证.     

基于UDP的端对端通讯的原理及实现

通过探索网络地址转换设备在进行UDP (User Datagram Protocol) 端口映射所存在的临时时间窗口,论述了使用UDP穿透网络地址转换设备的原理.引入检测及握手服务器及其所实现的数据包反射服务,来检测动态映射的端口信息以及网络地址转换设备在进行端口映射的特性.探讨了不同类型的网络地址转换设备对这种实现的影响,给出了检测过程以及建立端对端通讯过程的具体流程.这种实现可被广泛应用在IP语音、实时视频、文件共享以及分布式计算等应用中.     

多机多窗口优化调度问题的模型与算法

最小化完工费用且具有多个时间窗口的多机调度问题,一直是组合优化领域的一个研究难点.首先给出描述问题的2种模型:整数规划IP(Integer Programming)模型,约束规划CP(Constraint Programming)模型.通过对IP模型和CP模型各自缺点的讨论,引出一个新的模型--混合IP-CP模型,重点讨论了该混合模型的求解方法,给出一个模型求解的启发式算法,经测试表明新模型和算法能极大地提高问题求解效率,为解决此类大规模优化调度问题提供了方法.     

ATM中的ADS-SSR数据融合研究

二次监视雷达(SSR)和自动相关监视(ADS)系统已经广泛应用于空中交通管理(ATM)系统,特别是终端飞行区.本文分析了民航空中交通管理中的SSR和ADS系统的特点和缺陷,研究了基本类型ADS合同和扩展类型ADS合同对ADS跟踪精度的不同影响,提出了一个ADS-SSR航迹融合的模型,给出此模型的具体算法,并进行了数字仿真.数字仿真表明:该模型算法具有较高的跟踪精度.