——　第四部分 国家杰出青年科学基金获得者选介　——

任丰原 2012年度国家杰出青年科学基金获得者

　　任丰原教授主要在网络流量管理与控制领域从事应用基础研究。在国家自然科学基金项目资助下，任丰原教授围绕IP网络流量控制与无线传感器网络流量管理中的开放问题，开展了系统深入的研究工作，主要成果包括：

　　1.建立了典型网络流量控制系统的性能分析或动态行为描述模型，定量刻画了吞吐量等关键性能参数，提出了某些流量控制系统中异常事件发生的显式判据，从理论上解释了其发生的内在机理。应用描述函数分析方法推导出了TCP/RED复合流量控制系统的显式稳定性判据，理论解释了路由器队列等幅振荡的本质原因是队列管理算法中固有非线性结构诱发的极限环运动；建立了带宽可变无线链路上TCP有效吞吐量模型，揭示出虚假超时重传是导致其性能恶化的主要诱因；建模分析了多对一扇入流量模式下TCP拥塞窗口的演化，发现TCP Incast吞吐量坍塌的根源是两类非正常的超时重传。

　　2.确立了鲁棒自适应流量控制算法设计的一般性方法，具有适应网络参数和负载状态动态变化、抵抗干扰和噪声的特点。应用滑模变结构控制的动态开关特性，迫使路由器队列沿“滑动模态”轨迹作小幅高频振荡，使路由器队列系统的运动对流量控制系统的参数及外部扰动不敏感，显著增强了拥塞控制机制的鲁棒性；将无线网络中端到端TCP连接裂解为两个独立回路，在性能增强代理上采用窗口自适应调节机制，并综合出窗口调节算法的离散滑模变结构控制器，使快变无线信道的链路利用率提高了近25%。

　　3.结合无线传感器网络拓扑结构和流量分布的特点，提出了无线传感器网络中虚拟势能驱动的多策略路由协议设计思想，构建了不同属性的虚拟势能场，通过“作用力”驱使分组“自然流动”，实现了路由基本功能，同时协助完成了拥塞避免、能耗均衡、实时性传输、数据聚合和异构干扰规避等特定的流量管理任务。

　　任丰原教授的研究工作为网络流量管理与控制提供了一些新思路与新方法，改善了相关网络传输系统的性能。研究成果发表在权威国际期刊和有重要影响的国际会议上，其中SCI收录的国际期刊论文36篇（第一作者论文18篇），得到了本领域国际知名学者的积极评价，获得2008年度中国百篇最具影响国内学术论文奖、2011年国家自然科学奖二等奖（排名第3）。

　　在国家杰出青年科学基金的资助下，任丰原教授将以数据中心网络为背景，结合其外部特性与业务需求的内在属性，引入滑窗令牌和多模切换等新机制，发展前期研究中总结的一般性设计方法，解决一体化虚拟数据中心网络中大容量低延时数据传输的关键技术。