主要學(xué)術(shù)成績(jī)、創(chuàng)新點(diǎn)及其科學(xué)意義
1、近年所從事學(xué)術(shù)研究工作的背景：
復(fù)雜性科學(xué)，或稱(chēng)復(fù)雜系統(tǒng)理論與方法，被稱(chēng)為二十一世紀(jì)的科學(xué)�；\統(tǒng)地說(shuō)，它包括現(xiàn)代系統(tǒng)理論、非線(xiàn)性理論以及人工生命方法，如下圖所示。
圖1 復(fù)雜性科學(xué)理論框架
復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究是復(fù)雜性科學(xué)的一個(gè)重要分支。1998年，Watts和Strogatz在Nature上發(fā)表文章《“小世界”網(wǎng)絡(luò)的群體動(dòng)力行為》，揭示了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的小世界特性，建立了小世界網(wǎng)絡(luò)模型。1999年Albert和Barabasi在Sciece上發(fā)表文章《隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)度的涌現(xiàn)》，揭示了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的無(wú)標(biāo)度性質(zhì)，建立了無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型。自此，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究不再局限于數(shù)學(xué)的范疇，而是進(jìn)入了物理學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)以及互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，受到科學(xué)、管理、工程技術(shù)等眾多學(xué)科的廣泛關(guān)注。
2、主要學(xué)術(shù)業(yè)績(jī)與創(chuàng)新點(diǎn)：
自1999年開(kāi)始，發(fā)起組建清華大學(xué)電子工程系復(fù)雜工程系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（CESL），并擔(dān)任主任，開(kāi)設(shè)《復(fù)雜系統(tǒng)分析導(dǎo)論》研究生課程，致力于復(fù)雜性科學(xué)以及將復(fù)雜系統(tǒng)理論與方法應(yīng)用到信息網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)的仿真、分析與控制研究。目前CESL實(shí)驗(yàn)室有教師10人，其中3名教授。
先后完成國(guó)家自然科學(xué)基金3項(xiàng)（含兩項(xiàng)重大研究計(jì)劃面上項(xiàng)目）、985基礎(chǔ)研究基金3項(xiàng)（含1項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目）、航天科技創(chuàng)新基金1項(xiàng)、航天支撐技術(shù)基金1項(xiàng)以及大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與建設(shè)工程項(xiàng)目；正在承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金1項(xiàng)（共享信息網(wǎng)絡(luò)新結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究）、973項(xiàng)目子課題1項(xiàng)（一體化網(wǎng)絡(luò)與普適服務(wù)體系下的移動(dòng)性和傳感網(wǎng)絡(luò)機(jī)理與理論）、國(guó)家部委項(xiàng)目1項(xiàng)（涉密），以及面向網(wǎng)絡(luò)信息共享的橫向科研開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。取得了大量原創(chuàng)性研究成果，逐漸形成了基于復(fù)雜系統(tǒng)理論與方法的網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)研究體系（如圖2所示），并不斷完善和擴(kuò)充。
圖2 基于復(fù)雜系統(tǒng)理論與方法的網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)研究體系
3、主要學(xué)術(shù)成績(jī)和創(chuàng)新點(diǎn)（以下文章引用信息截止至2007年3月）
1、復(fù)雜計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的行為、機(jī)理及控制方法研究，取得突破性進(jìn)展
在互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域有兩個(gè)公認(rèn)的“缺乏”：第一，作為信息系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)研究缺乏理論支撐；第二，作為分布式控制系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)缺乏可觀可控的狀態(tài)變量。盡管有人把排隊(duì)（Queuing）論作為互聯(lián)網(wǎng)研究的理論基礎(chǔ)，但由于網(wǎng)絡(luò)流量的自相似性，使得以往用泊松過(guò)程刻畫(huà)的業(yè)務(wù)以及基于馬爾科夫分析的一些基本方法，在基于包交換的排隊(duì)系統(tǒng)中不再適用；況且，面向連接的傳統(tǒng)電信網(wǎng)的排隊(duì)分析方法，是穩(wěn)態(tài)（t→∞）時(shí)的結(jié)論，不完全適合于無(wú)聯(lián)接的動(dòng)態(tài)可丟失包交換網(wǎng)絡(luò)。有一些稱(chēng)為“網(wǎng)絡(luò)信息論”的研究，其主要內(nèi)容是討論在一定規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的通信容量極限問(wèn)題。隨機(jī)圖是一種用于網(wǎng)絡(luò)分析與網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象理解的數(shù)學(xué)工具，有一些研究試圖將隨機(jī)分析引入網(wǎng)絡(luò)，在模型抽象和協(xié)議概念化等問(wèn)題上至今難以找到契合點(diǎn)。
關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)的控制，一方面，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)實(shí)現(xiàn)集中控制或分布式控制，已經(jīng)取得一些規(guī)則網(wǎng)絡(luò)、無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)驅(qū)動(dòng)下的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)牽制控制研究成果。另一方面，是透過(guò)大時(shí)滯且不定時(shí)滯互聯(lián)網(wǎng)的控制問(wèn)題。由于以計(jì)算機(jī)之間靠TCP/IP協(xié)議聯(lián)結(jié)的互聯(lián)網(wǎng)存在著諸多的不確定性，如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不確定（無(wú)統(tǒng)一規(guī)劃的生長(zhǎng)型冪律度分布網(wǎng)絡(luò)）、傳輸路徑不確定（單徑、多徑、可變路由）、QoS要求不確定（不同連接、不同業(yè)務(wù)、不同度量參數(shù)）、業(yè)務(wù)到達(dá)不確定（到達(dá)時(shí)間、業(yè)務(wù)量、持續(xù)性）、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)不確定（包處理延時(shí)、排隊(duì)長(zhǎng)度、等效出口帶寬、吞吐量），使得系統(tǒng)的狀態(tài)向量難以定義，因而難從理論上建模、分析。
研究思路：首先，認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)自身所發(fā)生的各種復(fù)雜現(xiàn)象，即網(wǎng)絡(luò)行為研究；第二，揭示復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)種種“表現(xiàn)”的原因，即機(jī)理研究；第三，針對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)景，根據(jù)單項(xiàng)或集成目標(biāo)，研究網(wǎng)絡(luò)局部指標(biāo)或整體優(yōu)化控制，包括結(jié)構(gòu)、方法、算法等。
（1）全面分析驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)的冪律、自組織臨界、整體時(shí)空關(guān)聯(lián)行為
最先提出網(wǎng)絡(luò)中存在自組織臨界（SOC）現(xiàn)象與整體關(guān)聯(lián)行為。通過(guò)一維、二維元胞機(jī)仿真與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測(cè)量，驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)中普遍存在的冪律特性與無(wú)標(biāo)度特性，分析了大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)從輕載趨于臨界相變狀態(tài)的長(zhǎng)相關(guān)增強(qiáng)和整體關(guān)聯(lián)演化過(guò)程，給出冪指數(shù)取值范圍，從而更加充分地認(rèn)識(shí)了網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)點(diǎn)協(xié)議的非線(xiàn)性和終端用戶(hù)行為的突變性而產(chǎn)生種種復(fù)雜有趣現(xiàn)象的必然性。參見(jiàn)文章[4、14、54、74、75、76]，被引用33次，單篇最高被引用18次。
（2）提出自相似業(yè)務(wù)的產(chǎn)生與預(yù)測(cè)方法以及網(wǎng)絡(luò)流量的大時(shí)空關(guān)聯(lián)分析方法
第一，提出一種檢測(cè)序列是否為自相似性業(yè)務(wù)以及自相似參數(shù)估計(jì)方法，并驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)流量是Hurst指數(shù)約為0.8的自相似業(yè)務(wù)流，與解析結(jié)果一致。
第二，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量中存在復(fù)雜的整體相關(guān)性，利用子波變換輸出在同一時(shí)間尺度下只具有短程相關(guān)的特性，找到了一種基于子波的間接網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)方法。通過(guò)局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)流量測(cè)量，驗(yàn)證了該預(yù)測(cè)方法的有效性，并給出了最小方差迭代快速算法，一定程度地解決了長(zhǎng)期以來(lái)普遍認(rèn)為自相似業(yè)務(wù)無(wú)法預(yù)測(cè)的爭(zhēng)議。
第三，對(duì)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)TCP流進(jìn)行全局、局部縮放性質(zhì)研究，得到了驚人的發(fā)現(xiàn)：在大時(shí)間尺度上，以重尾分布網(wǎng)絡(luò)流量可以近似為分形高斯噪聲（fGn）；而在小時(shí)間尺度上，流量無(wú)法用fGn或MWM（多分形小波模型）近似。進(jìn)一步分析表明，小于RTT時(shí)間尺度的流量建模仍然具有挑戰(zhàn)性。
第四，定義了一個(gè)加權(quán)向量，利用網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，通過(guò)恰當(dāng)選擇少數(shù)觀測(cè)點(diǎn)來(lái)準(zhǔn)確估計(jì)全局流量信息，從而解決了大時(shí)空動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的全局監(jiān)測(cè)難題。
以上研究成果發(fā)表于文章[5、29、78]，被引用7次。
（3）通過(guò)小世界網(wǎng)絡(luò)特征分析找到一種理想互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)途徑
本研究通過(guò)對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)模型的小世界屬性分析，尋求網(wǎng)絡(luò)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
針對(duì)規(guī)則的二維平面拓?fù)湫∈澜缇W(wǎng)絡(luò)，首先，分析平均最短路徑路由的網(wǎng)絡(luò)性能，提出一種有效的混合路由策略，控制網(wǎng)絡(luò)的臨界相變點(diǎn)在惡意攻擊時(shí)后移，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)抗毀能力。然后，對(duì)臨界狀態(tài)特征首次作了定量刻劃：在相變點(diǎn)附近，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載變化的功率譜呈現(xiàn)1/f 2的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)排隊(duì)長(zhǎng)度的功率譜變化服從1/f a分布，其中a £ 2；a 的降低反映了網(wǎng)絡(luò)的整體關(guān)聯(lián)性趨于增強(qiáng)，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)更加難于控制。
針對(duì)冪律度分布網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)造性地構(gòu)造了最短路徑長(zhǎng)度分布P(l)公式，只含有冪指數(shù)，從而建立了度分布P(k)與P(l)之間的直接關(guān)系；該公式表明，參數(shù)代表了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接方式，網(wǎng)絡(luò)的總邊數(shù)對(duì)l取值規(guī)律有直接的影響。換言之，只要掌握冪指數(shù)值，就可以直接計(jì)算相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的平均最短路徑長(zhǎng)度l。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了公式的有效性。該項(xiàng)工作的意義是，論證了冪指數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的重要性以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由特性的影響，使得未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的控制與管理有了明確的指導(dǎo)方向，使得理想網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)成為可能。
以上研究成果發(fā)表于文章[2、3、6]，被引用21次，單篇最高引用15次。
（4）提出了改善網(wǎng)絡(luò)性能的三種控制方法并充分驗(yàn)證了其有效性
對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行均衡化、智能化、多元化改進(jìn)，主要是施以有效的控制。這些控制手段，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：①體現(xiàn)在協(xié)議或方法上，②作用在局部節(jié)點(diǎn)或自治域內(nèi)甚至延伸至全網(wǎng)，③基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)或填加新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
第一，提出一套基于信息素的改進(jìn)人工生命路由算法，通過(guò)研究二維元胞機(jī)模型自組織路由動(dòng)態(tài)建立過(guò)程，發(fā)現(xiàn)路由建立時(shí)間服從冪律分布，所提出算法的響應(yīng)時(shí)間和負(fù)載均衡等動(dòng)態(tài)指標(biāo)，均優(yōu)于現(xiàn)行的路由算法，如OSPF。
第二，提出了一系列更具實(shí)效的隊(duì)列管理、流控與擁塞控制方法和算法，包括：①基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的魯棒主動(dòng)隊(duì)列管理算法，極大地提高了AQM的適應(yīng)性；②針對(duì)大時(shí)滯網(wǎng)絡(luò)TCP端到端擁塞控制的各種AQM算法都存在排隊(duì)震蕩的問(wèn)題，提出了魯棒的延時(shí)補(bǔ)償算法DC-AQM，鏈路利用率是其它算法的3～4倍；③基于流體流理論建模分析的p-EFCI概率標(biāo)識(shí)二進(jìn)制流控算法，對(duì)于ABR業(yè)務(wù)流控的穩(wěn)定性和魯棒性均優(yōu)于流行的EFCI算法；④設(shè)計(jì)了顯式速率反饋（XRF）機(jī)制概率標(biāo)識(shí)算法中用于擁塞判定概率實(shí)時(shí)調(diào)整的PID控制器及其參數(shù)整定方法，大幅度地抑制了排隊(duì)長(zhǎng)度的振蕩，提高了鏈路利用率，減小了時(shí)延抖動(dòng)。
第三，3G無(wú)線(xiàn)蜂窩系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)缺乏流控機(jī)制，因而無(wú)法利用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的彈性特點(diǎn)。對(duì)此，我們提出一種粗�；骺貦C(jī)制，避免了傳輸過(guò)程中的速率調(diào)整，有效地縮短了文件服務(wù)的平均響應(yīng)時(shí)間。在這項(xiàng)研究中，將重尾大方差文件（如有界Pareto分布）的傳輸問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為有限忍耐度的M/G/c（Poisson達(dá)到/服務(wù)時(shí)間分布/并行服務(wù)進(jìn)程數(shù)）排隊(duì)系統(tǒng)。采用長(zhǎng)短流分解，借助伊滕積分，對(duì)非無(wú)窮方差的任意分布文件的更新過(guò)程到達(dá)進(jìn)行擴(kuò)散近似處理，解決了一直以來(lái)M/G/c排隊(duì)系統(tǒng)分析的難題，取得了重要理論突破。
以上研究成果發(fā)表于文章[1、16、18、21、24-28、34、37、38、41-43、61-72、78]，被引用109次，單篇最高引用15次。
（5）P2P、HTTP等應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)性能的影響及改善方法
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和理論分析，我們發(fā)現(xiàn)：Http業(yè)務(wù)與P2P等主流業(yè)務(wù)在空間分布上均呈冪次分布規(guī)律，與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)邏輯連接的扁平網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)解釋有較大差異。由于實(shí)際的應(yīng)用層行為具有更強(qiáng)的小集團(tuán)群聚性，因此P2P業(yè)務(wù)的下行分組才能夠服從冪律分布，而對(duì)等（P2P）機(jī)制對(duì)于物理網(wǎng)絡(luò)的流量均衡則毫無(wú)作用。為此，我們提出了一種耦合物理網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)行為的雙層模型，研究了虛擬網(wǎng)絡(luò)行為對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)整體性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響的客觀現(xiàn)象：①在虛擬網(wǎng)絡(luò)行為作用下，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包排隊(duì)長(zhǎng)度仍存在相變特性，但相變臨界點(diǎn)發(fā)生了明顯左移；②注入速率小于臨界速率時(shí)，與規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)論一致；③在接近臨界速率處，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包排隊(duì)長(zhǎng)度呈長(zhǎng)程相關(guān)特性，冪指數(shù)變大，網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)程相關(guān)性得到了增強(qiáng)；④注入速率大于或等于臨界速率時(shí)，虛擬網(wǎng)絡(luò)行為使網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出一致的長(zhǎng)程相關(guān)性。
針對(duì)這種現(xiàn)象，我們提出了應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)與物理網(wǎng)絡(luò)之間跨層耦合的分布式鏡像方法，經(jīng)分布鏡像，物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的排隊(duì)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)包駐留時(shí)間、鏈路吞吐量等表示網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)參數(shù)，仍呈現(xiàn)明顯的相變特性，但臨界相變點(diǎn)產(chǎn)生了明顯的右移，而且可能發(fā)生二級(jí)相變，網(wǎng)絡(luò)性能得到相當(dāng)大的改善。
以上研究部分成果發(fā)表于2007年1月《物理學(xué)報(bào)》，文章[11]；其余成果已投稿。
（6）Internet網(wǎng)絡(luò)安全性研究
我們用動(dòng)力學(xué)方法研究了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)議安全、病毒模型、病毒擴(kuò)散監(jiān)測(cè)等問(wèn)題，提出了蠕蟲(chóng)病毒的早期發(fā)現(xiàn)方法。研究成果發(fā)表于文章[15、30、31、36]，被引用7次。
上述研究成果，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文50余篇，累計(jì)被引用177次，單篇最高引用39次。
以這些研究為基礎(chǔ)，目前正在承擔(dān)基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用兩個(gè)大型項(xiàng)目：（1）973計(jì)劃項(xiàng)目子課題“一體化網(wǎng)絡(luò)與普適服務(wù)體系下的移動(dòng)性、傳感網(wǎng)絡(luò)機(jī)理與理論”，該課題在5個(gè)子課題中理論性最強(qiáng)，將產(chǎn)生大量理論性創(chuàng)新成果；（2）基于播存結(jié)構(gòu)的共享信息網(wǎng)絡(luò)原型系統(tǒng)，通過(guò)一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證信息共享網(wǎng)絡(luò)的可行性。
2、攻克時(shí)空混沌方法重要難題，挖掘其在通信與信息系統(tǒng)中的應(yīng)用
（1）提出混沌與時(shí)空混沌可靠同步理論與方法
全面分析了混沌系統(tǒng)的同步，深入研究了驅(qū)動(dòng)序列對(duì)時(shí)空混沌同步性能的影響，針對(duì)一類(lèi)時(shí)空混沌系統(tǒng)提出了一系列可靠同步方法——線(xiàn)性反饋同步定理、基于觀測(cè)器理論的同步以及滑模變結(jié)構(gòu)同步，從而徹底解決了時(shí)空混沌的驅(qū)動(dòng)同步問(wèn)題。參見(jiàn)文章[9、10、35、40、47、48、56、57、58]，被引用72次，單篇最高引用38次。
（2）時(shí)空混沌序列的產(chǎn)生及其特性分析
采用耦合映像格子時(shí)空混沌模型產(chǎn)生并行的二進(jìn)制隨機(jī)序列，深入分析了時(shí)空混沌序列的相關(guān)特性及其在多址通信中的應(yīng)用。參見(jiàn)文章[46、49、52、55、79]，被引用6次。
（3）時(shí)空混沌應(yīng)用研究
提出了時(shí)空混沌二值化技術(shù)以及混沌參數(shù)調(diào)制解調(diào)方法，用變結(jié)構(gòu)控制解決了離散時(shí)空混沌實(shí)用化中的同步難題，將時(shí)空混沌用于SSMA系統(tǒng)、CDMA系統(tǒng)、流密碼通信系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了其在流媒體保密通信中的應(yīng)用潛力。參見(jiàn)文章[7、12、50、51、55、56、59、73、80]，被引用6次。
上述研究成果，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文30余篇，累計(jì)被引用80余次，單篇最高引用38次。
3、Mesh網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)交通信息采集系統(tǒng)，具有更加優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與傳輸方式
目前，智能交通系統(tǒng)的研究如火如荼，其中及時(shí)準(zhǔn)確的交通信息采集至關(guān)重要。
本項(xiàng)研究基于移動(dòng)Mesh網(wǎng)絡(luò)，采用動(dòng)態(tài)拓?fù)渥越M織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)多跳傳送方式，屬于當(dāng)前的熱門(mén)研究領(lǐng)域——DFT-MSN。
該系統(tǒng)與現(xiàn)有其它交通信息采集系統(tǒng)有兩點(diǎn)本質(zhì)差異：第一，采集點(diǎn)是車(chē)載移動(dòng)終端，而不是位于路口和關(guān)鍵路段的攝象頭、測(cè)速儀或地埋線(xiàn)圈，因此大大地減少了采集終端數(shù)量；第二，采集到的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)Ad hoc與Mesh網(wǎng)結(jié)合的方式上傳，而不是通過(guò)有線(xiàn)（如光纖）或基于蜂窩通信網(wǎng)的短信、GPRS、CDMA1X等技術(shù)上傳，因此運(yùn)營(yíng)成本低，實(shí)用化程度高。該成果的研究基礎(chǔ)發(fā)表于論文[8、17、18、22、24、32、33、44、45]，被引用13次。此外，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利兩項(xiàng)，參見(jiàn)專(zhuān)利[1、2]。
4、學(xué)術(shù)研究及成果的科學(xué)意義：
上述幾個(gè)方面的理論研究，豐富了復(fù)雜性科學(xué)體系和內(nèi)容，在加深了對(duì)其理論與方法深入理解的基礎(chǔ)上，為其增添了新的內(nèi)容與活力。上述幾方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，與其他同類(lèi)研究相比，雖然應(yīng)用背景與目標(biāo)相同，但是研究視角與所依托的理論與方法完全不同，并且取得了可喜的成果。
這些成果拓寬了網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)研究空間，提高了信息科技領(lǐng)域的研究層次，使基礎(chǔ)理論在工程實(shí)際中應(yīng)用的研究更加深入，更加廣泛。研究水平處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。
進(jìn)一步工作——復(fù)雜互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息共享理論及應(yīng)用
互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)流量?jī)?nèi)容大致分為兩類(lèi)：①共享信息/業(yè)務(wù)；②個(gè)性化信息/業(yè)務(wù)。
所謂共享信息，是指存于網(wǎng)站上、大量用戶(hù)需要獲取的信息；其主流業(yè)務(wù)是萬(wàn)維網(wǎng)Http業(yè)務(wù)、無(wú)中心服務(wù)器P2P業(yè)務(wù)（如Maze、EMule/EDonkey、BT、PPLive）。
網(wǎng)絡(luò)仿真分析，特別是網(wǎng)絡(luò)實(shí)際測(cè)量分析表明，共享業(yè)務(wù)已成為主流。中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心（CNNIC）近期發(fā)布的第19次調(diào)查報(bào)告顯示，共享信息業(yè)務(wù)已超過(guò)總業(yè)務(wù)量的97%！電信部門(mén)一直為BT下載等業(yè)務(wù)過(guò)度侵占帶寬而大傷腦筋！如圖3所示。
經(jīng)分析我們發(fā)現(xiàn)，共享信息使得網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了大量的“無(wú)功流量”！
眾所周知，在兩個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間，相同的內(nèi)容只需傳送一次，大于一次的傳輸則形成冗余的“無(wú)功流量”。冪律告訴我們，許多人在不同時(shí)刻享用同一內(nèi)容是一種大概率現(xiàn)象，因此“無(wú)功流量”是一種大概率事件，必須加以解決！
冪律帶來(lái)了帶寬的無(wú)尺度（scale free）匱乏，同時(shí)也導(dǎo)致帶寬的無(wú)尺度浪費(fèi)。這是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論告訴我們的常識(shí)。然而，由于一直以來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的研究和認(rèn)識(shí)不足，使得共享信息需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成了始料未及的嚴(yán)重壓力。
冪律終于使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者陷入了兩難：按少數(shù)網(wǎng)站的大度值設(shè)計(jì)，可以避免擁塞，但帶寬將大面積閑置；按低度值設(shè)計(jì)，服務(wù)質(zhì)量無(wú)法保證。
國(guó)內(nèi)上網(wǎng)計(jì)算機(jī)有5600萬(wàn)臺(tái)，中國(guó)的網(wǎng)民1.37億人。顯然，要實(shí)現(xiàn)國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃所提出的目標(biāo)，讓互聯(lián)網(wǎng)上山下鄉(xiāng)，使農(nóng)村人口也能享受到進(jìn)步的數(shù)字文化，是現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)難以完成的艱巨任務(wù)。
本課題將從復(fù)雜系統(tǒng)的角度，采用復(fù)雜系統(tǒng)的研究方式，探索網(wǎng)絡(luò)信息共享的理論、方法與技術(shù)，具有極大的理論創(chuàng)新研究空間。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)全國(guó)人民的網(wǎng)絡(luò)信息共享服務(wù)，實(shí)現(xiàn)中國(guó)特色“低成本信息化”的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，奠定充分的理論基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文：
4、論文被SCI、EI收錄與被其它論文引用情況
（1）被SCI、EI收錄總數(shù)：SCI收錄29篇，EI收錄37篇。
（2）SCI收錄文章引用情況：他人引用共185次，單篇引用次數(shù)最高38次。
代表性學(xué)術(shù)論文
*[1] F.Y.Ren, Y.Ren, X.M.Shan.Design of fuzzy controller for active queue management.Computer Communications 2002, 25, pp874-883 （影響因子0.556）
*[2] 李旲, 山秀明, 任勇.具有冪率度分布的因特網(wǎng)平均最短路徑長(zhǎng)度估計(jì).物理學(xué)報(bào), 2004, Vol.53, No.11, pp3695-3700 （影響因子1.256）
*[3] F.liu, X.M.Shan, Y.Ren.Phase transition and 1/f noise in a computer network model.Physica A 328, 2003, pp341-350 （影響因子1.332）
*[4] 劉鋒, 山秀明, 任勇.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)程相關(guān)特性.物理學(xué)報(bào), 2004, Vol.53, No.2, pp373-378 （影響因子1.256）
*[5] X.Wang, Y.Ren, X.M.Shan.WDRLS：A Wavelet-Based On-Line Predictor for Network Traffic.IEEE GlobalCom 2003, Vol.7, 1-5, Dec, pp4034-4038
*[6] 劉鋒, 任勇, 山秀明.互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳輸?shù)囊环N簡(jiǎn)單元胞自動(dòng)機(jī)模型．物理學(xué)報(bào), 2002, Vol.51, No.6, pp1175-1180 （影響因子1.256）
*[7] Y.Ren, H.Lin, Z.X.Ma, X.M.Shan.Performance Analysis In General Cyclic ADCs.International Journal of Bifurcation and Chaos, 2003, Vol.13, No.8, pp2369-2376 （影響因子1.144）
*[8] Y.K.Xiao, X.M.Shan, Y.Ren．Game theory models for IEEE 802.11 DCF in wireless ad hoc networks．IEEE Radio Communication, 2005, Vol,43, No.3, pp22-26 （影響因子1.946）
*[9] F.Liu, Y.Ren, X.M.Shan, Z.L.Qiu.A linear feedback synchronization theorem for a class of chaotic systems.Chaos, Solitons and Fractals, 2002, Vol.13, No.4, pp723-730 （影響因子1.938）
*[10] X.H.Yin, Y.Ren, X.M.Shan.Synchronization of discrete spatio-temporal chaos by using variable structure control.Chaos, Solitons and Fractals, 2002, Vol.14, No.7, pp1077-1082 （影響因子1.938）
其它論文:
[11] 王磊, 周淑華, 袁堅(jiān), 任勇.虛擬網(wǎng)絡(luò)行為對(duì)互聯(lián)網(wǎng)整體特性的影響.物理學(xué)報(bào), 2007（1）, pp36-42（影響因子1.256）
[12] 張維, 周淑華, 任勇, 山秀明.Turbo譯碼算法的分岔與控制.物理學(xué)報(bào), 2006, 55（2）：622-666（影響因子1.256）
[13] 王劍, 山秀明, 任勇.OFDM/CDMA峰值受限非線(xiàn)性的一種新處理方法.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 29（5）：45-49
[14] 山秀明, 王磊, 任勇, 宋永華.復(fù)雜互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)約稿, 2006, 29（1）：1-8
[15] 單琳偉, 山秀明, 任勇.基于SIP的域間網(wǎng)絡(luò)會(huì)議安全框架.計(jì)算機(jī)工程, 2006（14）：133-135
[16] 王鉞, 任勇, 山秀明, 王耀希.GPRS/UMTS無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)接入的控制與優(yōu)化.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究, 2006, 23（8）：235-239
[17] 石玥, 王鉞, 周淑華, 萬(wàn)昊, 任勇, 山秀明.雷達(dá)組網(wǎng)中的聯(lián)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與偏差估計(jì)方法研究.系統(tǒng)工程與電子技術(shù), 2006, 28（11）：1668-1671
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[19] J.Wang, X.M.Shan, Y.Ren．A New Approach for Evaluating Clipping Distortion in DS-CDMA Systems．IEICE Transactions on communications, 2005, E88-B(2), pp792-799 （影響因子0.487）
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[21] 王鉞, 宋永華, 任勇, 山秀明．WCDMA系統(tǒng)中Internet訪(fǎng)問(wèn)性能的優(yōu)化．北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, Vol.28, No.2, pp4-8
[22] 肖永康, 李萌, 山秀明, 任勇．一種改善Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中TCP性能的跨層方法．計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2005, No.5, pp1178-1179
[23] 萬(wàn)昊, 任勇, 山秀明．基于混淆矩陣的全方位角雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別．微電子學(xué)與計(jì)算機(jī), 2005, Vol.22, No.3, pp136-139
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[34] 任豐源, 林闖, 任勇, 山秀明.大時(shí)滯網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制算法.軟件學(xué)報(bào), 2003, Vol.14, No.3, pp503-511
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[43] 任豐源, 林闖, 任勇, 山秀明.ATM網(wǎng)絡(luò)擁塞控制中PID控制器的設(shè)計(jì). 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào), 2002, 10, pp1024-1029
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[48] Y.X.Xia, Y.Ren, X.M.Shan.Influences of the driving sequence to synchronized spatiotemporal Chaos.NOLTA2002, pp163-165
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[50] 汪亮, 山秀明, 任勇.基于狀態(tài)反饋的混沌參數(shù)調(diào)制解調(diào)方法.清華學(xué)報(bào), 2002, No.1, pp23-25
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[67] W.Wu, Y.Ren, X.M.Shan.Stability analysis and parameter selection of RED.APCC2001, Tokyo, Japan, Sep.16-20, 2001, pp376-379
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[75] 袁堅(jiān), 任勇, 山秀明.一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的元胞自動(dòng)機(jī)模型及分析.物理學(xué)報(bào), 2000, Vol.49, No.3, pp398-402 （影響因子1.256）
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[78] W.Wu, J.Yuan, X.M.Shan, Y.Ren.Exploring Collective Behaviors with Short-Range Correlation Between Routers.IEEE ICCT2000, Beijing, Aug. 2000, pp70-75
[79] Y.X.Xia, Y.Ren, X.M.Shan.Spatiotemporal Chaotic Spreading Sequences for CDMA Communications. IEEE ICCT2000, Beijing, Aug. 2000, pp530-535
[80] X.H.Yin, F.Y.Ren, Y.Ren.A Kind of New Amplifier.Chinese Physics, 2000, Vol.9, No.2, pp97-99（影響因子1.185）
創(chuàng)立了基于復(fù)雜系統(tǒng)理論與方法的網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)研究體系。
