A Novel Onboard-gateway-based Mechanism to Improve TCP Performance in Aeronautical Satellite Networks

The IP-based networks on aircraft serve to support Internet services via satellites. However, in aeronautical satellite hybrid net- works,the TCP protocol performance often deteriorates due to improper decreases and slow recovery of the congestion window. This paper proposes a window size determination and notification mechanism, onboard-gateway-based mechanism (OGBM), which is based on the onboard gateway in the networks on aircraft. A cross-layer approach is adopted by the onboard gateway to obtain the satellite link bandwidth information. And then, by the gateway, through changing the receiver’s advertised window field in ACK packets, TCP sources are notified of the window size of each TCP source calculated on the ground of bandwidth delay product and flow numbers. The mechanism is able to avoid improper changes of TCP window and serve multiple users. Simulation results show that the mechanism with the fairness index close to 1 improves TCP performance in aeronautical satellite networks.     

Ad-hoc网络传输控制协议研究

Ad—hoc网络是一种无线网络，它在通信时通常使用TCP协议。这种协议是为有线网络开发的，直接应用将导致错误地启动拥塞控制，这会降低网络的通信效率，因此必须修改TCP协议，提高它在无线网络环境中的工作效率。本文分析Ad—hoc网络中TCP的性能表现，在Vegas的基础上分析其拥塞控制机制，修改该部分的实现算法，进而提出VegasE，利用NS2网络模拟软件对Tahoe，Reno，Vegas和新的VegasE进行模拟测试并对比结果。通过对比可以发现Vegas和VegasE在整体上明显优于Tahoe和Reno；VegasE在一些方面优于Vegas，但在另一些方面表现不佳，这说明需要进一步研究Vegas并对其做出更细致的修改，以便提出更好的通信协议。     

空中交通拥挤的识别与预测方法研究

随着航空运输业的迅猛发展,空中交通拥挤现象日益严重,空中交通拥挤研究已经成为国际民航界的一个研究热点。其中,空中交通拥挤的识别与预测是空中交通拥挤研究的主要内容之一,在此基础上综述了国内外有关空中交通拥挤识别与预测方法的研究状况。首先概述了基于不同拥挤形成因素和拥挤后果的空中交通拥挤概念的研究状况;接着依据所用交通数据时间尺度的不同,分别针对基于短期数据的阈值判别方法、基于长期数据的聚类识别方法以及基于混合数据的综合评价方法综述了空中交通拥挤的主要识别方法;然后分别基于数理算法(统计算法、交通流模型算法和智能算法)和计算机仿真模拟技术综述了空中交通拥挤的主要预测方法;最后指出了空中交通拥挤识别与预测问题的近年研究热点和未来的研究方向。     

基于场景模型的视频无线信道鲁棒传输

根据无线信道的特点，提出了一种基于场景统计模型的联合信源信道编码和网络拥塞控制的多媒体鲁棒传输系统。首先进行场景统计模型和特性分析，采用MPEG-4分级编码将所有的层划分成几类，接着由码流对网络拥塞和重建视频质量的影响将其分成两个传输优先级队列。在传输过程中，依据信道误码率和网络丢包率进行自适应的信源不同保护等级编码和网络拥塞控制策略。试验数据表明，本方案与以前文献中提出的IPB等方案相比，能够明显的提高重建视频质量。     

空域拥挤风险管理时间决策模型与方法

针对目前日益严重的空域拥挤现象,缺乏有效的空域拥挤风险管理机制,造成拥挤难以应对等问题,建立了空域拥挤风险预测模型、空域拥挤风险解决模型和风险损失成本模型。采用风险预测模型和解决模型预测可能产生空域拥挤的时段、提出不同时段的实施流量管理策略,基于风险损失成本模型给出了不同时段调整拥挤的运行成本,通过比较运行成本和空域拥挤风险管理决策方法确定出解决空域拥挤的最佳时间点。采用实际运行数据进行验证,结果表明:所建立的空域拥挤预测模型、空域拥挤风险解决模型、风险损失成本模型和空域拥挤风险管理时间决策方法能有效地预测未来空域发生拥挤的时段,迅速找到运行成本最小的调整拥挤的时间点,为空中交通流量动态管理提供了新途径。     

一种提高UDP可靠性的数据传输方法研究

针对传统的UDP协议数据传输效率高但可靠性差的特点,提出了一种基于分区确认的分包与重组方法,使用自适应拥塞控制机制,并提出乘性增加减性减少（multiplicative increase reduced decrease,MIRD）算法对超时间隔进行处理,实现了音频数据的实时可靠传输,满足了特定场合下大量数据的传输实时性强和可靠性高的要求,提高了带宽利用的公平性和稳定性,拓展了UDP协议的使用范围。实验验证了该方法的可行性．音频数据传输的可靠性得到了提高。     

一种基于ECN概率标记的流量控制算法

提出了一种基于用户效用函数的网络流量模型,把网络拥塞控制问题转化为求解网络流量模型的最优化问题,并且给出了求最优解的对偶梯度投影算法.算法的核心思想是:源选择传输速率使得它的网络利益最大,而链路调整拥塞价格来适应源的决定.为了在IP网络中实现此算法,在路由器中以概率标记显式拥塞指示ECN(Explicit Congestion Notification)中的拥塞预警CE(Congestion Experienced)比特来传输网络拥塞信息,使用IP分组头中的生命域TTL(Time-To-Live)估计分组传输路径中链路的位置信息.通过计算机模拟验证了算法的收敛性和准确性.      

兼顾控制流量的软件定义卫星网络路由策略

软件定义卫星网络（SDSN）通过解耦数据与控制平面,实现网络态势与控制的逻辑集中,为管理卫星网络提供了一种新的思路。在SDSN中,控制报文和数据报文同时在网络中传输,海量、动态、高优先级的控制流量将对数据报文传输产生极大的干扰。因此,提出了一种数据流退让路由（DFRR）策略。在计算数据报文路由时,DFRR将链路上控制流量大小作为影响链路代价的一个因素,以减少选择控制流量较大的链路;在网络操作控制中心（NOCC）连接的过顶卫星切换导致控制流量分布发生较大变化之前,DFRR预测可能发生拥塞的链路,并选出链路上部分数据流进行重路由,从而避免拥塞。在开发的SDSN研究平台OpenSatNet上对DFRR的性能进行了评估。实验结果表明,DFRR能够有效减少网络中的链路拥塞,以及控制报文和数据报文的分组丢失。      

基于元胞传输模型的实时交通信息设计

随着智能交通技术的发展,可变信息标志(VMS,Variable Message Signs)被广泛应用于动态交通管理中.元胞传输模型(CTM,Cell Transmission Model)可以很好地模拟交通流激波、排队形成与消散等交通流动力学特性.提出一种新的基于CTM的路径行驶时间计算方法,并使用LOGIT原则计算路径选择概率,针对重复性拥挤和非重复性拥挤2种交通状况,分析了VMS对交通流的影响.数值模拟结果表明,理论模型能够合理反映现实的交通状况:发生重复性拥挤时,VMS能够合理疏导人们的出行,减缓交通拥挤;而发生非重复性拥挤时,VMS对高需求和低需求情形下的交通流影响相似,但在高需求情形下,路径选择对模型参数的敏感区很小.      

基于检测的拥塞调整策略及性能分析

网络拥塞是基于包交换的IP网中不得不面对的问题.流媒体应用有实时性等要求,需要检测网络拥塞状态并进行相应的调整.传统的检测拥塞的方法是计算丢包率,而调整策略是AIMD((Additive Increase and Multiplicative Decreas).AIMD中的调整参数通常事先确定,不能很好地反映网络状态.在对网络状态进行测试的基础上,提出了一种新的拥塞调整策略TITD (Testing Increase and Testing Decrease): 当网络拥塞时,发送速率直接降低到接收端实测的接收速率;当网络空闲时,速率增幅根据测试出的RTT值确定.由于速率的调整自适应于网络状态,TITD策略在TCP友好性和速率波动方面均优于AIMD.