低丢包率无线传感器网络S-MAC协议的研究

针对S-MAC协议的层间丢包问题,利用缓存队列原理提出了一种简化通信数据分组格式的S-MAC协议优化改进方案。结合TinyOS的主动消息机制在Mica2节点上实现了改进的S-MAC协议,并对MAC层的丢包率进行了测试。实验测试结果表明,优化改进后S-MAC协议较标准S-MAC协议在MAC层的丢包率上有明显的降低,提高了网络性能。     

无线Mesh网络MAC性能的博弈分析及优化

将博弈论用于IEEE802．11无线Mesh网络媒体接入控制协议的性能分析和优化。通过将节点间的信道竞争过程建模为非完全信息动态博弈,求解博弈的纳什均衡,即各节点的最优分组发送概率,并据此提出改进的DCF协议（G-MAC）：各节点首先通过监测信道,对当前博弈状态（竞争信道的节点数）进行估计;然后根据估计到的博弈状态调整其均衡策略（最小竞争窗口）;最后通过有限次动态博弈获得最佳系统性能。同时,提出了一种能准确估计博弈状态的虚拟帧发送机制（VDCF）,使空闲节点在转换为发送状态时可快速调整到均衡策略。仿真研究表明：G-MAC协议可以显著提高无线Mesh网络的系统吞吐量,降低延迟、延迟抖动和丢帧率。     

非合作博弈均衡在确定性Ad hoc网络中的应用

首先介绍了非合作博弈均衡(纳什均衡),并将纳什均衡的基本原理应用到Ad hoc网络中节点间的数据传输中,对采用纳什均衡的几种常用的策略也做了介绍,并着重对其中的TFT策略进行了讨论.并用"Small World"这一概念替代传统的"最短路径"概念,同时对Small-World做了介绍.随后针对Ad hoc网络的某些拓扑结构,将"纳什均衡"策略和目前其他一些激励机制进行了比较和讨论.认为在目前的Ad hoc网络中,非合作博弈均衡(纳什均衡)是比较理想,比较简单的一种分组传输策略.     

静态博弈模型下的无线传感器网络MAC地址分配算法

针对传感器网络地址分配过程中为了避免地址冲突而导致通信能耗较大的问题,提出了一种基于静态博弈模型的MAC地址分配算法MAAS.该算法将传感器节点看作博弈模型中的决策者,通过使模型达到纳什平衡来解决节点的MAC地址分配问题.在进行地址分配时,MAAS利用博弈模型中每个决策者可根据其邻居节点信息独立进行决策的性质,避免了节点在地址分配过程中发送大量的交互信息.实验结果表明,MAAS在保证较低冲突率的同时降低了地址分配过程中的通信消耗.     

无线自组网中节点协作的纳什均衡研究

根据自私节点的特性,提出节点协作的博弈模型。针对单阶段博弈及采取礼尚往来策略、冷酷策略、单步触发策略的重复博弈,分析并比较实现节点协作的纳什均衡条件。结果表明,单阶段博弈中自私节点的纳什均衡类似于囚徒困境,重复博弈采用礼尚往来策略时,实现最佳纳什均衡的临界值最小,相比其他策略更易实现协作。     

基于Stackbelberg博弈的认知无线网络速率控制模型

提出了基于Stackelberg博弈的认知无线单跳网络流量速率控制模型。应用反向归纳法对提出的流量速率Stackelberg博弈模型纳什均衡进行了分析,证明了提出的模型纳什均衡存在性及唯一性,并给出了Stackelberg博弈模型纳什均衡解的具体形式。仿真验证了提出的模型正确性,仿真结果表明在模型的纳什均衡处网络总体效用是最优的,且网络效用最大时认知结点可获得最优数据传输速率。     

基于演化博弈论的移动Ad Hoc网络中继协作机制

从演化博弈论的角度,提出一种能有效激励无线Ad Hoc网络节点参与数据分组中继协作的纳什均衡策略:G-TFT(Generous Tit for Tat).以节点中继的分组数与所需的能量开销为均衡点,建立了中继协作过程的单阶段博弈模型G,验证了节点的自私性动机,将G扩展为基于时闻序列、策略可转换的演化博弈R,并根据R的纳什均衡提出了协作激励策略G-TFT.仿真结果表明.通过调整宽容因子g,G-TFT能有效地激励节点参与中继协作.     

Ad Hoc网络中基于重复博弈的攻击预测模型

大多数入侵检测系统预测攻击行为能力较弱,不能实时主动地响应攻击。针对该问题,提出一种基于重复博弈的攻击预测模型。通过建立入侵者和入侵检测系统之间的阶段博弈模型,给出阶段博弈的纳什均衡,并求出重复博弈情况下的子博弈精炼纳什均衡。使用QRE模型预测攻击者和防御者在博弈阶段1~t中选择各种策略的概率,利用Gambit分析得出预测结果。基于GloMoSim的仿真结果表明,相比纳什均衡模型,QRE均衡模型的预测效果更好。     

无线传感器网络中采用预约机制的MAC协议改进

提出一种基于信道预约的MAC协议CR-MAC(channel-reservation MAC),该协议是在S-MAC（sensor-MAC）协议基础上进行的改进。当有数据需要发送时,首先以基于竞争的方式发送和接收信道预约信息,实现信道的按需分配;信道预约完成后各节点按照预约好的时间片进行激活,以时分复用的方式传输数据。CR-MAC协议能够有效地减少节点的空闲侦听和串音干扰,从而降低能量消耗和传输延时。     

基于S-MAC的能量均衡协议

针对无线传感器网络S-MAC (sensor MAC)协议中虚拟簇边界节点的能耗和其他非边界节点的能耗不均衡的问题,提出了改进后的能量均衡EES-MAC (energy-efficient sensor MAC)协议.它利用新加入的两个协调变量统一所有节点工作周期,使得边界节点只工作在一个同步周期,从而消除了边界节点对网络的影响.通过理论分析和仿真结果表明新的协议有效的消除了虚拟簇边界节点的影响,达到了均衡网络的目的,提高了网络的生存周期.     

适用于P2P大型多人在线游戏的包聚合机制

提出一种适合于P2P大型多人在线游戏的包聚合机制。该机制基于游戏交互阈值和聚合阈值对游戏包进行聚合,减少数据包的发送次数,降低由数据包头部引起的开销,同时使用平均聚合度和平均聚合延迟对该机制进行评估。实验结果表明,该机制能够节省带宽,满足游戏对实时性的要求。     

云边环境下基于博弈论的两阶段任务迁移策略

移动边缘计算（MEC）为计算密集型应用和资源受限的移动设备之间的冲突提供了有效解决办法,但大多关于MEC迁移的研究仅考虑移动设备与MEC服务器之间的资源分配,忽略了云计算中心的巨大计算资源。为了充分利用云和MEC资源,提出一种云边协作的任务迁移策略。首先,将云边服务器的任务迁移问题转化为博弈问题;然后,证明该博弈中纳什均衡（NE）的存在以及唯一性,并获得博弈问题的解决方案;最后,提出了一种基于博弈论的两阶段任务迁移算法来求解任务迁移问题,并通过性能指标对该算法的性能进行了评估。仿真结果表明,采用所提算法所产生的总开销分别比本地执行、云中心服务器执行和MEC服务器执行的总开销降低了72.8%、47.9%和2.65%,数值结果证实了所提策略可以实现更高的能源效率和更低的任务迁移开销,并且随着移动设备数量的增加可以很好地扩展规模。     

高速网络PPP协议的实现及其安全机制的研究

研究了PPP协议在高速SDH／SONET光纤网络上的实现技术,并将其应用到高速路由器的工程实践中,实现的PPP协议软件向下和底层硬件驱动程序接口处理收到的PPP报文;向上和网络层协议IP,IPX接口将IP／IPX报文送交IP／IPX协议处理,形成发送网络层报文的控制机制。还研究了PPP协议的安全问题,包括协议的加密和认证机制,确保报文转发过程中的高速和安全性。     

基于MAC层信息的OLSR改进方案

针对移动Ad Hoc网络通信节点共享通信介质且易受网络负荷影响的特点，提出了一种基于MAC层信息的OLSR协议改进方案。该方案通过对HELLO消息、TC消息的修改来获取并传输MAC层的拥塞信息，对路径选择算法进行改进以评估节点的网络负荷，选择出一条网络负荷和冲突较轻的路由，从而减少数据在MAC层和物理层的丢包。方案改进了TC消息源头节点的发送方式，采用源节点二次发送机制以降低对路由性能有重要影响的信令信息丢失的概率，稳定路由协议的性能，减少数据在网络层的丢包。仿真实验表明改进后的方案在网络负荷较重时，在不同的移动速率下均能提高数据传输的成功率，增强网络承受负荷的能力，提高其路由传输的性能。     

节点度估计和静态博弈转发策略的Ad Hoc网络路由协议

针对Ad Hoc网络路由发现过程中广播路由请求分组导致的广播风暴问题，提出了一种基于节点度估计和静态博弈转发策略的Ad Hoc网络路由协议NGRP.NGRP考虑边界影响，采用分段函数的思想将网络场景分为中心、边和角区域，分别估算网络中节点在不同区域的节点度，避免了周期性广播Hello消息获取节点度导致的开销；NGRP路由请求分组的转发采用静态博弈转发策略，利用节点度估算参与转发路由请求分组的节点数量，将转发和不转发作为策略集合，设计效益函数，通过纳什均衡获得节点转发路由请求分组的转发概率，从而减少了路由请求分组广播过程中产生的大量的冗余、竞争和冲突，提高了路由发现过程中路由请求分组的广播效率.运用NS-2对协议的性能进行大量的仿真，结果表明：NGRP的分组投递率、路由开销、MAC层路由开销和吞吐率这4项指标明显优于AODV+FDG，AODV with Hello和AODV without Hello协议.     

On the challenge and design of transport protocols for MMORPGs

Although MMORPGs are becoming increasingly popular as well as a highly profitable Internet business, there is still a fundamental design question: Which transport protocol should be used—TCP, UDP, or some other protocol? In this paper, we first evaluate whether TCP is suitable for MMORPGs, and then propose some novel transport strategies for this genre of games. Our analysis of a trace collected from a TCP-based MMORPG called ShenZhou Online indicates that TCP is unwieldy and inappropriate for MMORPGs. We find that the degraded network performance problems are due to the following characteristics of MMORPG traffic: 1) tiny packets, 2) a low packet rate, 3) application-limited traffic generation, and 4) bi-directional traffic. Since not all game packets require reliable transmission or in-order delivery, transmitting all packets with a strict delivery guarantee causes high delays and delay jitters. Therefore, our proposed transport strategies assign game packets with appropriate levels of transmission guarantee depending on the requirements of the packets’ contents. To compare the performance of our approach with that of existing transport protocols, we conduct network simulations with a real-life game trace from Angel’s Love. The results demonstrate that our strategies significantly reduce the end-to-end delay and delay jitter of packet delivery. Finally, we show that our strategies effectively raise satisfaction levels of the game players.     

基于网络编码的定向扩散路由协议

提出一种新的基于网络编码的无线传感器网络定向扩散路由协议。在定向扩散路由建立的过程中利用随机线性网络编码,使中继节点对收到的分组进行网络编码后再转发,以减少网络中分组传输的次数,优化网络带宽利用率。基于网络仿真平台NS2的仿真结果表明,新协议的网络性能得到有效改善,节点的平均剩余能量和网络吞吐量有显著提高。     

MANET典型路由协议的性能分析与仿真

移动Ad Hoc网络(MANET)是由一组无线移动主机组成的一个没有任何事先建立好的基础设施或集中管理设备的临时网络,其特点是网络拓扑易变,带宽、能源有限及容易受到攻击等。该文对AODV, DSR, DSDV这几种典型的路由协议进行分析比较,指出它们的优缺点及适用场合。通过2个场景的配置,从路由开销、分组投递率、端到端的平均时延3个方面进行实验。仿真结果表明,按需路由协议在3个方面都表现出较好的性能。     

软件定义网络中协同存储数据面快速转发

针对利用具备存储能力的网内节点进行协同存储需依据周边缓存状态快速转发数据包的问题,提出了一种数据面快速转发方法。该方法采用在交换机内对每一端口维护两个布隆过滤器（BF）的方式,实现在数据面对于周边缓存状态的维护;同时扩展了协议无感知转发指令,该指令直接查询BF,依据所查询结果,采用优化的转发流程转发数据包,实现依据周边缓存状态的快速转发。实验结果表明:依据控制器所维护状态进行转发在输入速率为80 Kb/s即达到性能瓶颈,而所提方法可在111 Mb/s时线速转发数据包,且转发效率略优于协议无感知转发原本的直接转发指令;所采用的BF维护的方式内存开销最多仅为流表项维护周边缓存状态方式内存开销的20%。在具备存储能力的软件定义网络（SDN）中,采用所提方法可在数据面维护周边缓存状态,提升协同存储依据周边缓存状态转发数据包的效率。     

基于XYLS的TGPSR路由协议

如果目的节点的位置信息较准确,GPSR路由协议可以高效地发送数据包到目的节点。目的节点的位置信息不准确时,则会导致数据包的严重丢失。针对这个问题,提出了TGPSR（Two-hop Greedy Perimeter Stateless Routing）路由协议：每个节点维持两跳的邻居节点列表,显著增加了对目的节点位置信息的容忍度,在位置信息不够准确的情况下也可以把数据包发送到目的节点。基于XYLS（Column-Ron-Location Service）的TGPSR协议利用XYLS位置服务协议负载较小、可扩展性良好的特点将更多的带宽用于数据传输,进一步提高协议的性能。