[00686831]计算机网络资源管理的随机模型与性能优化

以互联网为代表的计算机网络是人类信息社会的主要基础设施之一。带宽、缓存和处理器等有限的网络资源与日益增长的用户需求之间的矛盾一直是计算机网络发展过程中需要解决的根本问题。优化网络资源管理，实现资源分配与业务需求的最佳匹配，提高资源利用率是解决上述基本矛盾的有效途径。建立资源服务模型和业务需求模型，并基于此进行网络系统性能优化一直都是计算机网络领域倍受关注的基础性研究课题。互联网发展初期，应用排队论等传统理论与方法，分析与优化网络系统性能，取得了显著成效。但经过半个多世纪的发展，互联网已经逐渐演变成为一个复杂的巨系统。规模和用户数量巨大，资源并发访问显著，使资源服务模型的刻画面临挑战；此外，种类繁多的业务形态访问异质异构资源时，服务质量要求差异甚大，使传统排队论中的单队列单服务器模型难以描述如此复杂的业务需求。还有，缺少模型支持的网络性能优化工程实践难以从根本性上解决问题。该项目围绕网络资源管理中上述三个关联性开放科学问题进行了长期的研究工作，取得了如下重要成果：1．为解决长期困扰大规模网络资源服务模型中的“状态空间爆炸”和并发访问难以描述的问题，该项目开创性地提出了随机高级Petri网理论，建立并完善了包括建模、分析和求解的理论体系，增强了分布式网络系统并发行为的描述性，有效抑制了分析模型中的状态空间爆炸，为模型化描述大规模网络资源系统提供了一般性方法和通用求解技术。2．为刻画有不同服务质量要求的多种业务对异质异构资源的访问，该项目提出了通用多队列多服务器模型和分析框架，引入精化、分解、压缩和聚合等概念，为多样的业务需求描述提供了一种模型化方法。基于该模型，项目研究了无线网络切换、安全特性分析和Web服务质量保证等典型网络系统。研究实践证实：通用多队列多服务器模型是一种普适性的业务需求建模与分析方法。3．基于资源服务模型和业务需求模型，综合应用控制论和随机优化等基础理论，该项目以流媒体等互联网主流业务为主要研究对象，从覆盖网络和传输网络两个层面对若干典型的计算机网络应用进行了资源与需求最佳配置的研究工作。提出了代理服务器优化部署策略和鲁棒自适应的拥塞控制算法等资源配置与性能优化方案，分别从协议、机制、策略和算法等不同角度优化了网络性能，为解决网络资源的优化管理提供了一系列具有普遍意义的新思路和新方法。该项目总计发表SCI收录论文169篇，SCI他引1068次。全部文献CNKI他引7281次。8篇代表性论著总计SCI他引206次，总他引950次。获得了性能模型与优化领域享有盛名的诸如R．R．Munlz和R．H.Katz等学者的积极评价。部分研究成果曾获教育部自然科学奖一等奖和中国电子学会电子信息科学技术奖一等奖等多项省部级科研奖励，并在国家经济信息系统、新华社多媒体数据库信息系统和内容分发网络运营实践中获得应用，显著改善了系统性能，获得了良好的社会和经济效益。