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基于博弈的协作路由算法

通信学报 2013年第S1期34卷 44-57页

作者：谢鲲段申琳文吉刚何施茗湖南大学信息科学与工程学院湖南长沙410082 中国科学院计算技术研究所北京100080

协作虚拟多输入多输出(VMIMO)传输是一种有效的无线传输性能优化技术。将物理层协作VMIMO技术和网络层路由选择技术相结合,设计跨层VMIMO路由选择方案可以利用VMIMO的分集增益,显著地降低网络传输能耗。如何设计VMIMO协作路由协议抵抗... 详细信息

协作虚拟多输入多输出(VMIMO)传输是一种有效的无线传输性能优化技术。将物理层协作VMIMO技术和网络层路由选择技术相结合,设计跨层VMIMO路由选择方案可以利用VMIMO的分集增益,显著地降低网络传输能耗。如何设计VMIMO协作路由协议抵抗无线网络的自私节点和欺骗行为,保证高数据转发率和低传输能耗成为路由设计中的重大挑战。为了提高自私网络的VMIMO路由性能,提出了一种基于重复路由博弈的VMIMO协作路由算法。该算法将网络划分成多个Group、Group间使用VMIMO传输数据。将Group间路由选择过程建模为重复路由博弈过程。为了提高数据转发的成功率,提出适用度函数评估节点参与数据分组转发的信誉。以此为基础,提出基于适用度的路由选择子算法和路由转发子算法。理论证明所提重复路由博弈可达到帕累托最优。仿真实验结果表明本算法可以促进自私节点相互合作,可获得较高的数据转发率,较好地减少数据传输时延以及能量消耗。

关键词： VMIMO 协作路由重复博弈信誉度

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布鲁姆过滤器查询算法

软件学报 2009年第1期20卷 96-108页

作者：谢鲲文吉刚张大方谢高岗湖南大学计算机与通信学院湖南长沙410082 湖南大学软件学院湖南长沙410082 中国科学院计算技术研究所网络与普适计算研究部北京100190

从理论和应用两方面系统地综述了布鲁姆过滤器查询算法迄今为止的主要研究成果,分析了目前布鲁姆过滤器查询算法的研究现状,最后展望了布鲁姆过滤器查询算法未来可能的研究方向.

关键词：布鲁姆过滤器计算机网络分布式计算集合从属查询

面向大规模网络测量的数据恢复算法:基于关联学习的张量填充

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电子学报 2022年第7期50卷 1653-1663页

作者：欧阳与点谢鲲谢高岗文吉刚湖南大学信息科学与工程学院湖南长沙410006 中国科学院计算机网络信息中心北京100089 中国科学院大学北京100089 湖南友道信息技术有限公司湖南长沙410006

网络应用,如网络状态跟踪、服务等级协议保障和网络故障定位等,依赖于完整准确的吞吐量测量数据.由于测量代价大,网络监控系统通常难以获得全网吞吐量测量数据.稀疏网络测量技术基于采样的方式降低测量代价,通过张量填充等算法挖掘数据... 详细信息

网络应用,如网络状态跟踪、服务等级协议保障和网络故障定位等,依赖于完整准确的吞吐量测量数据.由于测量代价大,网络监控系统通常难以获得全网吞吐量测量数据.稀疏网络测量技术基于采样的方式降低测量代价,通过张量填充等算法挖掘数据内部的时空相关性,从部分网络测量数据恢复缺失数据.然而,现有研究仅考虑了单个性能指标,忽略了多个指标之间的关联信息,导致恢复精度受限且整体测量代价依然很大.本文提出了一个面向大规模网络测量的数据恢复算法——基于关联学习的张量填充(Association Learning based Tensor Completion,ALTC).为了捕获网络性能指标之间的复杂关系,设计了一个关联学习模型,使用低测量开销的往返时延推测高测量开销的吞吐量,降低网络测量代价.在此基础上设计了一个张量填充模型,同时学习吞吐量测量数据内部的时空相关性和来自往返时延的外部辅助关联信息,最终以更高的恢复精度获取全网吞吐量数据.实验表明,在相同的吞吐量测量代价下,本文所提算法的恢复误差比目前主流方法的恢复误差降低了13%,达到了更好的恢复效果.

关键词：网络监控稀疏网络测量张量填充多指标关联深度学习

基于轨迹标签的无结构P2P副本一致性维护算法

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软件学报 2007年第1期18卷 105-116页

作者：谢鲲张大方谢高岗文吉刚湖南大学计算机与通信学院湖南长沙410082 湖南大学软件学院湖南长沙410082 中国科学院计算技术研究所信息网络研究室北京100080

副本的存在是一种提高P2P系统的可扩展性、容错性、可用性和减少查询响应时间的有效手段.随着P2P应用逐渐由只读静态文件共享转换为需要实时更新的读写动态文件交互,副本一致性维护成为确保新业务正确运行的关键.从直接更改消息报文角... 详细信息

副本的存在是一种提高P2P系统的可扩展性、容错性、可用性和减少查询响应时间的有效手段.随着P2P应用逐渐由只读静态文件共享转换为需要实时更新的读写动态文件交互,副本一致性维护成为确保新业务正确运行的关键.从直接更改消息报文角度出发,提出一种基于节点轨迹标签的无结构P2P副本一致性维护算法,通过在传输消息的报文中添加已接收更新消息的节点轨迹地址链表标签,可以在消息传输源节点进行冗余判断,以减少冗余消息数目.同时,针对直接存储节点地址轨迹标签算法的消息长度随着消息传输轮数和网络度数增加而不断加大的问题,提出一种用Bloomfilter替代地址链表轨迹标签的算法.通过Bloomfilter这种简洁的结构表示地址链表,可以减少添加到报文中的轨迹长度,利用Bloomfilter的“或”运算可以简化传输节点的冗余判断.实验结果表明:节点轨迹标签算法可以极大地降低冗余消息数目,提高P2P系统的可扩展性.副本节点网络连通性越强,消息数目和传输带宽的减少就越明显.该研究可以用到传感器网络等其他自组织网络的一致性维护中.

关键词：一致性维护无结构P2P网络节点轨迹标签布鲁姆过滤器

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联合多维布鲁姆过滤器查询算法

通信学报 2008年第1期29卷 56-64页

作者：谢鲲秦拯文吉刚张大方谢高岗湖南大学计算机与通信学院湖南长沙410082 湖南大学软件学院湖南长沙410082 中国科学院计算技术研究所网络与普适计算研究部北京100080 香港理工大学电子计算学系中国香港

分析了现有多维布鲁姆过滤器查询算法(MDBF)工作原理,提出了一种改进的两步表示和查询的联合多维布鲁姆过滤器(CMDBF)查询算法。CMDBF新增一个用于表示元素整体的联合布鲁姆过滤器CBF,CMDBF中元素表示和查找分两步进行。将MDBF的各属性... 详细信息

分析了现有多维布鲁姆过滤器查询算法(MDBF)工作原理,提出了一种改进的两步表示和查询的联合多维布鲁姆过滤器(CMDBF)查询算法。CMDBF新增一个用于表示元素整体的联合布鲁姆过滤器CBF,CMDBF中元素表示和查找分两步进行。将MDBF的各属性的表示和查询作为第一步,第二步联合元素所有属性域,利用CBF完成元素整体的表示和查询确认。理论分析和仿真实验结果表明,CMDBF能够支持多维集合元素的简洁表示和查询,相比MDBF查询误判率降低明显。

关键词：计算机网络分布式计算分布式消息系统集合元素查询多维布鲁姆过滤器

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分档布鲁姆过滤器的查询算法

计算机学报 2007年第4期30卷 597-607页

作者：谢鲲闵应骅张大方谢高岗文吉刚湖南大学计算机与通信学院长沙410082 中国科学院计算技术研究所网络与普适计算研究部北京100080 湖南大学软件学院长沙410082

布鲁姆过滤器是一种能够简洁地表示集合并支持集合查询的数据结构,广泛应用于数据库、网络和分布式系统中.针对现有的布鲁姆过滤器没有考虑查询失效代价这一缺陷,文中提出一种新的代价敏感的分档布鲁姆过滤器查询算法.它将元素根据不同... 详细信息

布鲁姆过滤器是一种能够简洁地表示集合并支持集合查询的数据结构,广泛应用于数据库、网络和分布式系统中.针对现有的布鲁姆过滤器没有考虑查询失效代价这一缺陷,文中提出一种新的代价敏感的分档布鲁姆过滤器查询算法.它将元素根据不同的查询代价分为不同的子集,通过考查每档子集最低查询失效率的关系,建立由每档子集合最低查询失效假阳性概率表示的集合最低查询失效总代价目标函数,使用类目标函数梯度遗传算法获得每档的最优Hash函数个数ki,完成集合到向量的映射与查找.仿真实验结果表明,使用新结构的查询算法和标准布鲁姆过滤器算法相比,所用的查询计算时间基本相同,因为区分对待集合元素,查询失效总代价仅为标准算法的27%.

关键词：分档布鲁姆过滤器计算机网络分布式计算分布式消息系统集合元素查询

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布鲁姆过滤器代数运算探讨

电子学报 2008年第5期36卷 869-874页

作者：谢鲲张大方文吉刚谢高岗尤志强湖南大学计算机与通信学院湖南长沙410082 香港理工大学电子计算学系中国香港湖南大学软件学院湖南长沙410082 中国科学院计算技术研究所北京100080

本文探讨布鲁姆过滤器的代数运算和集合查询的关系,定义布鲁姆过滤器的"并","交","异或","补","差"代数运算,从理论和实验两方面分析布鲁姆过滤器的代数运算和集合代数运算并集,交集,异或集,补集,差集的元素查询关系.理论分析和实验结... 详细信息

本文探讨布鲁姆过滤器的代数运算和集合查询的关系,定义布鲁姆过滤器的"并","交","异或","补","差"代数运算,从理论和实验两方面分析布鲁姆过滤器的代数运算和集合代数运算并集,交集,异或集,补集,差集的元素查询关系.理论分析和实验结果表明,布鲁姆过滤器的"并","交"运算能够支持集合并集交集的元素查询,这一结论可以简化利用布鲁姆过滤器进行的系统设计.

关键词：计算机网络分布式计算分布式消息系统集合元素查询代数运算

Optimal Relay Assignment and Power Allocation for Cooperative Communications

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Journal of Computer Science & Technology 2013年第2期28卷 343-356页

作者：谢鲲曹建农文吉刚 School of Information Science and Engineering Hunan University Department of Computing Hong Kong Polytechnic University Institute of Computing Technology Chinese Academy of Sciences

Cooperative communication for wireless networks has gained a lot of recent interest due to its ability to mitigate fading with exploration of spatial diversity. In this paper, we study a joint optimization problem of jointly considering transmission mode selection, relay assignment and power allocation to maximize the capacity of the network through cooperative wireless communications. This problem is much more challenging than relay assignment considered in literature work which simply targets to maximize the transmission capacity for a single transmission pair. We formulate the problem as a variation of the maximum weight matching problem where the weight is a function over power values which must meet power constraints （VMWMC）. Although VMWMC is a non-convex problem whose complexity increases exponentially with the number of relay nodes, we show that the duality gap of VMWMC is virtual zero. Based on this result, we propose a solution using Lagrange dual decomposition to reduce the computation complexity. We do simulations to evaluate the performance of the proposed solution. The results show that our solution can achieve maximum network capacity with much less computation time compared with exhaustive search, and our solution outperforms existing sub-optimal solutions that can only achieve much lower network capacity.

关键词： cooperative communication network capacity dual decomposition relay assignment power allocation

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无线多跳网络分簇协作路由算法

小型微型计算机系统 2013年第2期34卷 210-215页

作者：谢鲲孙家奇龚闯文吉刚湖南大学信息科学与工程学院长沙410082

协作路由将物理层的协作通信技术和网络层的路由选择技术相结合是一种提高网络性能的跨层路由设计方案.现有的协作路由算法没有充分利用网络拓扑结构的特点,难以获得最优的协作路由.基于无线网络节点分布概况,提出一种分簇协作路由算法... 详细信息

协作路由将物理层的协作通信技术和网络层的路由选择技术相结合是一种提高网络性能的跨层路由设计方案.现有的协作路由算法没有充分利用网络拓扑结构的特点,难以获得最优的协作路由.基于无线网络节点分布概况,提出一种分簇协作路由算法,以提高网络性能并增强网络的可靠性.该算法的分为三个阶段,簇的形成,簇间路由和簇内路由.算法的每个阶段都从节点分布对协作通信的影响出发优化协作路由设计,充分利用了无线网络中物理介质的广播优势和周围节点协作的优势.仿真结果表明,本文所提出的协作路由算法能够显著降低路由的中断概率,提高网络的可靠性.

关键词：协作通信分簇协作路由无线多跳网络协作分集