基于GSPN的区块链系统性能建模与分析

区块链以其去中心化、分布式共识、信息不可篡改等特点被广泛应用,Hyperledger Fabric是一个开源的企业级许可区块链平台,系统性能对于Hyperledger Fabric区块链有效性评估显得至关重要。以Hyperledger Fabric为框架基于广义随机Petri网(Generalized Stochastic Petri Nets,GSPN)进行建模对系统进行评估,给出了以Hyperledger Fabric v1.2为框架的系统结构图,并对系统交易流程的5个阶段进行了详细描述。针对系统结构建立GSPN模型,对每个交易流程进行了状态和数值分析,给出了参数配置的方法,通过虚拟机搭建实验平台和Matlab仿真。结果表明,区块交易量N值对系统性能有很大影响,N值大于5时系统性能瓶颈从提交阶段变为背书阶段,对复杂的区块链所提性能分析方法具有可扩展性。

FAO系统下列车火灾应急处置GSPN模型与分析

为提高轨道交通全自动运行(fully automatic operation,FAO)状态下无人值守地铁列车突发火灾应急处置效率和应急管理水平,分析FAO系统下地铁列车区间火灾的应急处置流程,基于广义随机Petri网(generalized stochastic Petri net,GSPN)建立FAO系统下无人值守列车的火灾应急处置的GSPN模型及其同构的马尔科夫链(Markov chain,MC);结合地铁列车火灾应急演练操作流程进行实证仿真,分析应急处置流程模型的系统性能,确定关键环节及其处置时间。结果表明:在救援行动阶段,救援人员行动、乘客到达安全车厢、列车到站、车站处置完成和救援行动完成等环节易造成信息堵塞;开展车站处置、车站救援和事故列车下线等环节的变迁利用率相对较高,为应急处置流程优化的重点;通过变动关键环节的变迁实施速率,仿真系统的平衡状态与应急处置效率间的关系,确定关键环节的最佳变迁实施速率及应急处置总时长,为FAO系统下优化列车火灾应急处置流程提供参考。

基于GSPN与状态图的拟态构造攻防建模与优化

当前针对拟态构造量化分析集中于建立安全模型,缺少对攻防成本的建模分析。针对不同攻击扰动与拟态系统动态重构、负反馈控制的防御特性,提出了基于广义随机Petri网(Generalized Stochastic Petri Net, GSPN)与状态图的拟态构造攻防成本建模与优化策略。首先从攻击者角度建立系统的攻击图和脆弱性状态图,从防御者角度建立防御状态图。再通过改变不同余度的构造,平衡系统的可用性与成本代价。仿真结果表明,拟态构造具有高于0.999 7的可用性。相比传统热备份系统,在约6.7%的成本损耗下拟态构造可有效降低防御代价。

基于GSPN的多级串联系统可靠性建模与分析

对含8台加工设备和3个缓冲区的曲轴精磨串联系统展开了运行可靠性研究,通过区分延时变迁和瞬时变迁,将模型的状态空间划分为显状态和隐状态,构建了系统的广义随机Petri网(GSPN)模型,描述了系统的运行原理和动态过程。通过消去隐状态,构造并分析了广义随机Petri网模型的同构退化嵌入马尔可夫链,计算了系统各显状态的稳态概率,求解了曲轴精磨加工系统的稳态可用度,为分析含缓冲区多级串联复杂系统的动态过程提供了参考。

一种基于GSPN的无人机数据链动态可靠性建模方法研究

针对无人机数据链具有多业务融合、结构复杂、动态重构等特征,而传统可靠性建模方法无法准确表征其同步、并发、分布、冲突、资源共享或竞争等现象的问题,开展了基于GSPN构建数据链业务动态可靠性建模方法研究。通过GSPN模型中的资源、库所、变迁等概念描述数据链系统中的各种资源、状态、行为以及协作关系,并以特定的随机变量表示部件状态及其持续时间,模拟系统动态运行过程。采用PIPE软件工具对无人机数据链上行遥控、下行遥测以及下行任务载荷传输的3大业务形式化建模描述,实现可靠性准确评价。案例表明,所提方法可为无人机数据链提供可信的可靠性评价方法。

基于GSPN的过程建模分析方法研究

针对过程模型执行的不确定性特点,对基于广义随机Petri网(GSPN)的过程建模和仿真分析技术进行研究和讨论。该方法适用于使用随机变量,特别是分布函数描述过程模型中的活动、状态和转移这些基本特征。它可以最终通过稳定状态概率求解制造系统过程模型或子过程中等待时间、资源的利用率以及过程模型吞吐量等性能参数。建立了流程重构的定量分析技术基本方法,它为动态制造模型过程建模提供了持续改进的机制和计算方法。最后通过一个质量保证的工作流给出了分析的实例与步骤。

基于广义随机Petri网GSPN的系统安全性研究

针对基于广义随机Petri网GSPN的动态系统安全性建模与分析方法进行了系统研究。基于Petri网、GSPN模型的基本原理,提出了关键状态搜索算法,并进行了安全性仿真分析.将广义随机Petri网的扩展模型应用于安全性分析领域,丰富了动态系统安全性问题的研究手段。

基于GSPN方法的柔性制造系统过程模型和性能分析(英文)

应用广义随机Petri网方法,对柔性制造系统进行建模和分析,提出了控制策略和优化方法。针对柔性制造系统的离散性,对整个系统的过程模型进行分析。利用广义随机 Petri 网结合马尔可夫链的方法,确立了系统的配置参数,得出了系统的平均运行时间,机床的平均使用率,系统的生产率,故障概率,对系统的优化和生产效率的提高以及柔性的提高提供了理论支持。最后,通过柔性制造系统实例,对该方法进行了检验。

利用GSPN的计算机组装业供应链系统建模与分析

利用GSPN对计算机组装业的供应链进行了建模和性能分析。鉴于计算机组装业中配件来源的复杂性和多样性,本文对其供应链进行了简化,即把众多原配件供应商合并为一个大的供应商,从而使得GSPN分析的方法可行化。针对简化后的模型,我们建立了GSPN模型,并利用GSPN与马尔可夫链同构的思想对其进行了系统性能分析,指出了计算机组装业供应链系统在运营过程中出现的一些问题。

LNG动力船应急响应系统流程GSPN-MC仿真模型

为解决液化天然气(LNG)动力船中出现的LNG燃料泄漏的风险问题,提出广义随机Petri网(GSPN)同构其马尔科夫链(MC)的方法,仿真LNG动力船燃料泄漏应急响应系统流程。首先,描述LNG动力船燃料泄漏风险,建立燃料泄漏应急响应系统流程图;然后,构建LNG燃料泄漏应急响应系统流程的GSPN模型及其同构的MC;最后,结合LNG泄漏应急演习中的操作流程,仿真分析应急响应流程,获取系统的稳定状态概率等应急响应主要效能。结果表明:应急响应的前期准备和LNG储罐泄漏程度判断环节容易出现堆积现象;事态判断及后期处置总结耗时相对较长,应为流程优化的重点。

基于GSPN制造系统工作流建模及性能分析

依据制造系统离散性和自组织性的特点,应用广义随机Petri网(GSPN)与马尔可夫链理论相结合的方法,对汽车工业面对订单生产(MTO)工作流模型进行构建和定量分析,得出了制造系统工作流模型中的等待时间、资源的利用率以及吞吐量和系统瓶颈等参数,为制造系统工作流性能的有效评估提供了理论依据。通过实例,验证了该建模与分析方法的实用性和有效性。

基于 GSPN 的 CIMS 可靠性建模与分析

将广义随机Ｐｅｔｒｉ网（ＧＳＰＮ）知识引入可靠性理论中，提出了一种新的制造系统可靠性建模与分析方法。针对缓冲库容量有限、机器可修的一般串行ＣＩＭＳ生产线系统，建立了该系统的ＧＳＰＮ模型。讨论了ＧＳＰＮ模型的定量分析方法，为解决ＣＩＭＳ生产线的可靠性研究提供了一种新途径。

广义随机Petri网(GSPN)的一种可达集生成算法

广义随机Pctri网(GSPN)在离散事件系统的性能分析中得到广泛的应用。本文提供了用计算机自动进行GSPN可达性分析的算法,该算法可处理含禁止线,k有界的情况,也同时适用于PN、SPN模型,并给出几个应用本算法的例子。

基于GSPN的机载构件化软件系统可靠性测试方法

利用AADL语言对机载构件化软件系统体系结构进行可靠性建模,实现AADL可靠性模型到广义随机Petri网(GSPN)可靠性计算模型的转换。模型转换规则主要包括基本元素转换规则、基本依赖元素转换规则。在此基础上,将依赖关系扩展到语义连接、参数连接及子构件调用上,同时使用图形化方法对转换规则进行说明,使可靠性模型向GSPN模型转换规则更加完备,以实现对机载构件化软件系统可靠性的计算测试与分析评估。

基于GSPN-EMC的地铁安检服务流程建模及性能分析

为分析地铁安检系统性能、提高安检服务效率,在分析地铁安检服务流程结构特征的基础上,利用广义随机Petri网(GSPN)建立地铁安检服务流程模型。构造GSPN模型同构的嵌入马尔可夫链(EMC),进而对地铁安检服务流程性能进行深入分析。以地铁10号线国贸站为例进行性能分析,结果表明:新建立模型既能整体分析整个地铁安检服务流程的性能,又能有效识别流程中的瓶颈环节,为安检系统的针对性优化提供理论基础。

采用GSPN分析计算机网络可靠性

随着计算机信息技术的快速发展和计算机网络的推广,向广大用户提供及时满意的服务,保障网络的稳定是网络维护的重要内容。可靠性是反映计算机网络的服务质量的重要指标,因此,维护计算机网络可靠性的研究得到了广大学者的支持。应用GSPN(generalized stochastic petri net)理论对网络的性能指标进行评估建模是分析计算机网络的可靠性的重要方式,本文介绍了该种建模方式的理论基础,并应用实例说明了应用GSPN分析计算机网络可靠性的基本流程,对完成计算机网络建模和可靠性分析具有广泛的指导意义。

基于GSPN模型的Ad Hoc网络可生存性分析

Ad Hoc网络的可生存性分析方法主要集中在利用马尔可夫链,分析考虑故障的一跳路由可生存性或者不考虑故障的多跳路由可生存性。经过分析Ad Hoc网络在考虑故障情况下多跳路由的可生存性,提出了可以表示网络中任意两个节点之间动态数据传输关系,及网络受故障影响情况的广义随机Petri网(GSPN)模型。在此基础上,通过计算两个节点连通的概率,利用节点传输范围、节点平均邻居数目和故障频率这些参数,对网络的可生存性进行了分析,其分析结果对选取适当的节点传输范围或节点平均邻居数目有参考价值。

基于AADL和GSPN的安全关键系统的研究

对于安全关键系统,资源共享在不同功能之间引入了一些不可避免的互连,从而导致故障传播模式更加复杂,分析它们之间的关系变得更加困难。提出使用AADL(Architecture Analysis Design Language)建立系统模型并将其转换为GSPN(Generalized Stochastic Petri Net)模型。利用AADL错误附件不仅可以建立故障传播和组合故障的模型,而且可以将其转换为GSPN模型进行定量或者定性安全分析。以飞行控制软件系统为例,证明了利用AADL与GSPN建模并进行安全性分析是有效的。

GSPN的分析方法及其应用

随着计算机和信息技术的发展,广义随机Petri网(G SPN)作为一种图形化的建模工具,不仅可以对系统进行形式化的描述和快速原型开发,而且由于其具有坚实的数学理论基础,可以对系统进行正确性验证和性能评价,因此在系统的设计过程中,得到了广泛的应用。基于结构分析方法、可达图分析和数值分析方法讨论分析了G SPN,并给出了具体的算例,最后讨论了G SPN的应用领域。

呼叫准入约束下Macro-Femto小区选择GSPN模型研究

随着数据业务快速增长,仅靠宏蜂窝网络已无法满足流量需求;飞蜂窝网络可以有效分流宏蜂窝流量,近年来所构成的Macro-Femto架构得到了较广泛的部署。Macro-Femto网络部署的关键问题之一是小区选择,由于飞蜂窝网络频谱资源有限,进行小区选择时仍需考虑呼叫准入控制(Call Admission Control,CAC)。图形化的广义随机Petri网(Generalized Stochastic Petri Nets,GSPN)具有并行性、不确定性和异步特性以及强大的分析复杂系统的功能。针对Macro-Femto网络的呼叫准入约束机制,通过分析呼叫对信道的占用情形,在改进呼叫重审机制的基础上,建立了呼叫准入控制策略GSPN模型。利用建立的GSPN模型,分析了不同呼叫准入控制策略对新呼叫和切换呼叫阻塞率的影响,给出了部分重审机制的呼叫准入控制策略。在分析飞蜂窝的高速服务特性和宏蜂窝的高负载能力的基础上,结合部分重审呼叫准入策略和GSPN方法,提出了基于负载的飞蜂窝优先选择方案(Load-Based Femto-Priority Selection Scheme,LFP)。仿真结果表明,较典型的飞蜂窝优先选择方案,所提出的LFP方案对新呼叫的阻塞率和切换呼叫的掉线率分别降低了2.7%和4.6%。