TSN时间敏感网络帧抢占的研究与电路实现

时间敏感网络(Time Sensitive Network,TSN)是一种新型网络技术,在传统的以太网技术基础上,对关键数据的实时性、可靠性和安全性方面进行了增强,可满足工业互联网、自动驾驶、医疗健康等领域的需求。针对TSN中的帧抢占技术进行了研究分析,实现了帧抢占电路。作为TSN网络交换芯片的重要部分,实现了TSN帧抢占等芯片实现的自主创新,在相关时间敏感领域具有较好的应用价值。

高速飞行器自组织网络MAC协议研究

高速飞行器自组织网络具有节点运行速度快、网络拓扑高度动态变化、多种优先级保障需求等特点。介绍高速飞行器自组织网络的网络组成和协议栈架构,提出一种适用于高动态场景的自组织网络协议栈设计,MAC层采用统计优先级多址接入协议(Statistical Priority-based Multiple Access,SPMA)。针对SPMA协议退避时间问题,提出一种自适应退避时间算法,可以根据优先级等级、门限阈值和信道占用统计值动态调整退避时间以达到更好的退避效果,并利用OPNET平台对SPMA协议进行系统建模与仿真分析。实验结果表明,SPMA协议可以实现多种优先级差异化服务,自适应退避时间算法能有效地提升SPMA协议吞吐量性能,进一步降低高优先级分组的丢包率和平均时延。

星型灌区监测无线传感器网络MAC协议研究

为了进一步提高灌区信息化水平,将无线传感器应用到灌区监测系统中,能更方便地采集雨量、水位等信息。根据灌区的特点,采用星型结构部署网络,并改进基于TDMA的MAC协议,提出一种适用于灌区监测的星型网络结构MAC协议,提高网络的性能。汇聚节点通过周期性地发送信标帧唤醒传感器节点,进行时间同步,并对全网进行统一调度,收集传感器节点发送过来的数据。传感器节点被唤醒后,根据接收到的信标帧和自己的ID完成同步,并在规定的时隙内向汇聚节点发送数据,然后进入休眠。实验表明,该协议有效地降低了节点能耗、延长了网络的生命周期。

无线传感器网络TDMA MAC协议的对比和改进研究

无线传感器网络MAC协议对网络的生命期有着重要影响,为找到适合一定环境所使用的MAC协议,必须对不同的MAC协议进行必要的分析。从数据帧着手,分析了不同的基于TDMA的调度式MAC协议的差异。针对原有TDMAMAC协议数据传输量不高、实现难度大等问题,提出相应的改进方法,并对三个基于LEACH的TDMAMAC协议进行了仿真实现,仿真结果与数据分析的结果一致。

PROFIBUS-DP现场总线性能分析

本文对PROFIBUS-DP现场总线的网络访问机制进行了详细的探讨,建立了PROFIBUS-DP主站间令牌访问和主从站间主从访问机制的模型,通过分析协议的编码效率、通信过程和通信时间参数,定性定量讨论了PROFIBUS-DP现场总线的实时性、确定性和网络利用效率,并得出有理论和实用价值的结论。

基于竞争与TDMA的低时延无线传感器网络MAC协议

针对经典无线传感器网络(WSNs)S-MAC协议的累积睡眠延迟问题,提出了一种基于竞争与时分复用(TDMA)方式混合的低时延LH-MAC协议。LH-MAC根据包的传输跳数,提供不同优先级的接入服务,使已完成多跳传输的包以更大的概率接入信道,实现较远节点的低时延传输目标。仿真比较SMAC与LH-MAC的平均延迟和能耗,表明LH-MAC在保持能量高效前提下,有效降低了端到端时延。

无线传感器网络节点实时流量负载的时隙调度算法

目前无线传感器网络基于TDMA的MAC协议基本考虑节点处于连续工作而忽略事件驱动状态,没有考虑到复杂多变的网络环境,造成节点能量过度的浪费。提出了一种根据节点实时流量负载的时隙调度算法(TART),TART算法基于簇结构,采用分布式与集中式相结合的方式,成员节点实时向簇首发送自己数据流量信息,由簇头动态调节簇内节点时隙更新频率和顺序,降低时隙划分的能量和时间代价,减少节点的空闲侦听时间。仿真表明,算法有效地提高了网络能量有效性,延长了网络生存周期,降低数据包的延时。

多信道车载网中基于时分多址的MAC改进算法

车载网(VANETs)需提供时延敏感的安全应用和非安全应用的通信服务。这就使得媒体接入控制(MAC)协议既要满足安全消息的时延和可靠率,又要保证非安全消息的服务信道利用率,给MAC的设计提出了挑战。为此,提出基于时分多址的MAC改进算法(I-TDMA-MAC)。I-TDMA-MAC算法在每个同步帧内给每辆车分配两个子时隙,旨在提高无碰撞信道接入率和安全消息的传递率。同时,对空闲时隙采取重分配策略,并基于最短作业优先准则(SJF)给空闲时隙设置优先级,旨在提高服务信道利用率。仿真结果表明,提出的I-TDMA-MAC算法的安全消息传递率高达99%,当车流密度到达100 vehicle/km时,服务信道利用率接近于90%。

Device Net现场总线的实时性分析及改进

DeviceNet是一种低成本、高性能、应用广泛的设备级现场总线 .本文对它的实时性进行了深入分析 ,推导出位时间、传输时延和采样点等参数之间的对应关系 .在此基础上对其缺点进行了改进 ,增加了跳变沿 ,并与数据压缩技术相结合 ,提高了总线的总体性能 .仿真结果表明了这种方法的有效性 .

基于双频无线传感器网络汇聚节点设计

针对传统无线传感器网络工作在特定频段的不足,提出了一种双频无线传感器网络汇集节点的设计方法。该方法以433 M和2.4 G为工作频段,采用低功耗MSP430F1611为处理芯片。以CC1101和CC2530作为射频芯片,设计了适应于小范围检测的双频段层次结构无线传感器网络汇聚节点。在MAC协议方面,汇聚节点采用频段外分时和频段内信道竞争的方式进行数据汇聚,提出了适合双频网络的通信协议。最后,通过对比试验验证该汇聚节点的硬件与软件设计方案实现了对2个频段的综合利用,平均丢包率较低,通信质量较高,满足了低功耗的设计要求。

无线传感器网中基于时隙轮循的串音控制策略

提出了一种基于时隙轮循的无线传感器网络MAC协议串音控制策略。此策略以簇结构组织网络,由簇头为簇内节点分配互不重叠的工作时隙,并以自带信令的方式来避免节点之间可能的串音。理论分析及仿真表明采用时隙轮循的串音控制策略有效地减少了节点间的串音,提高了无线传感器网络MAC协议的能量有效性。

计算机取证的时间分析方法

从一个时间标签被取证人员错误修改的案例出发,介绍计算机的日期和时间结构、MAC时间标签的含义,以及本地时间和UTC时间的转换问题,提出一些帮助涉及时间问题调查的规则和建议。

一种面向现场总线的时分同步MAC协议模型框架

现场总线是计算机网络技术向工业控制领域发展的必然结果 ,MAC子层协议是其网络协议的重要部分 .本文提出一种时分同步多重访问 (TSMA)协议 ,它以多频 FSK技术为基础 ,实现总线无冲突访问 .

无线传感器网络MAC协议实时性研究

MAC协议决定着无线信道的使用方式,是保证网络高效通信的关键协议。通过分析无线传感器网络的特点,针对应用需求,讨论影响MAC协议设计的有关问题,研究和比较了当前典型的无线传感器网络MAC协议的主要机制及实时性,展望了无线传感器网络实时MAC协议的进一步研究策略和发展趋势。

用于传感器网络周期性数据收集的自协商分时MAC协议

针对传感器网络周期性数据收集的数据流特点,提出了基于自协商时隙分配机制的自协商分时MAC协议。该时隙分配机制无需集中式处理,具有自适应、分布式、本地化等特点。仿真结果表明,本协议的有效数据收集率及最大数据延时与增添ACK重传机制后的TAG协议相当,而能耗却仅为后者的1/30。

面向实时业务的认知无线网络MAC层频谱接入方案

为满足认知无线网络中宽带业务实时传输的需求,提出低延迟的MAC层频谱接入方案,包括频谱感知调度与信道接入竞争两部分。在频谱感知阶段,认知用户选取最佳可用信道数实现感知与传输的延迟最小化;在信道接入竞争阶段,协议考虑频谱资源动态变化的特点,通过设计数据帧格式以及邻居节点协同侦听机制,减小信道冲突与"聋终端"的影响。理论与实验结果表明,与传统的认知无线网络MAC层协议相比,提出的接入方案数据传输延迟更短,同时在授权信道空闲率较大时吞吐量性能略优。

无线传感器网络S-MAC协议能量有效性改进

针对无线传感器网络中节点能量受限的特点,对目前典型的无线传感器网络信道接入协议(S-MAC)的休眠机制进行了改进。改进后的协议(ES-MAC)根据传感/转发事件发生间隔的变化而自适应调整各节点的休眠时长以节省空闲监听的能量消耗,从而延长整个网络的生存时间。仿真结果表明,在传感/转发事件发生间隔较长的情况下,改进后的协议能够很好地工作,并提高了原协议的能量有效性。

一种基于分簇结构的无线传感器网络混合调度MAC协议

针对突发和周期信号并存的应用场景,提出了一种基于分簇结构的无线传感器网络混合调度MAC协议——CBPMAC/TFC(A Cluster-based Wireless Sensor Network MAC Protocol for the System with Burst and Peri-odic Signals/Based on TDMA,FDMA,CSMA)。簇间采用基于FDMA的调度机制,簇内采用基于TDMA和CSMA的联合调度机制。提出了以簇头为基准的相对时间同步机制,同步精度为一个帧周期的时钟漂移。给出了基于能量阈值的簇头轮换策略和基于侦听的故障处理策略。理论分析和实验结果表明:CBPMAC/TFC协议在响应实时性和能量有效性方面介于CSMA和TDMA之间,与CSMA相比,在损失一定突发信号响应实时性的情况下,节省能耗18.7%;与TDMA相比,在改善突发信号响应实时性的情况下,损失能耗23.6%。

具有时间同步和节点定位的工业无线网络协议

针对工业无线网络WIN的特点及传输实时性和空间位置的确定性要求,引入了工业无线网络的通信参考模型和协议架构。然后简单介绍了基于令牌的控制WIN-Z的MAC协议,并对其嵌入的时间同步算法和节点定位方法做了详细介绍。最后利用改进后的GAINS平台和WSN分析与管理平台SNAMP对WIN-Z的MAC协议和CSMA/CA做了数据吞吐量和数据传输延迟的测试。测试结果表明,该协议保证了信道接入的公平性,减少了数据传输时延,适用于WIN网络。

面向海量NetFlow数据的存储和查询处理方法研究

针对全国骨干网高速海量Net Flow数据到来速度快、数据量大以及对所存数据进行频繁多维查询操作的特点,提出了一种多维属性聚簇存储(MACS)模型。该模型根据实际应用环境中查询的特点对数据进行空间分片,以并行加流水的方式对数据进行存储。此外,为Net Flow提出了一种超多面体的查询模式。真实环境实验结果表明,运用MACS模型实现的系统单点数据实时存储速度达到270万条/s,远远快于其他的数据分析系统,并且多维属性查询的速度优于Hive和Impala。