Physical Frame Time-Slot Switching-A New Switching Technique over DWDM

A novel technique called physical frame time-slot switching （PFTS） is discussed and its technical and application aspects are analyzed. The format of the ethernet media access control （MAC） frame is borrowed in defining the physical frame for PFTS and the transmission time for the maximum size of the MAC frame is defined as a physical frame time-slot （PFT）. Consequently, user data can be fed into PFTS and switched in a single layer sub-network in an asynchronous mode.

基于自发数据传输的高效双LAN太赫兹无线局域网MAC协议

针对现有的双局域网(LAN)太赫兹无线局域网(Dual-LAN THz WLAN)相关介质访问控制(MAC)协议中存在的某些节点会在多个超帧内重复发送相同的信道时隙请求帧以申请时隙资源以及网络运行的一些时段存在空闲时隙等问题,提出一种基于自发数据传输的高效MAC协议——SDTE-MAC(high-Efficiency MAC protocol based on Spontaneous Data Transmission)。SDTE-MAC通过让各节点都维护一张或多张时间单元链表,使各节点与其余节点在网络运行时间上达到同步,从而获悉各节点应该在信道空闲时隙的什么位置开始发送数据帧,优化了传统的信道时隙分配和信道剩余时隙再分配的流程,提高了网络吞吐量和信道时隙利用率,降低了数据时延,能够进一步提升双LAN太赫兹无线局域网的性能。仿真结果表明,网络饱和时,相较于AHT-MAC(Adaptive High Throughout multi-pan MAC protocol)中的N-CTAP(Normal Channel Time Allocation Period)时段时隙资源分配新机制以及自适应缩短超帧时段机制,SDTE-MAC的MAC层吞吐量提升了9.2%,信道时隙利用率提升了10.9%,数据时延降低了22.2%。

基于空闲时隙探测机制的分组帧时隙标签防碰撞算法

多标签碰撞是射频识别系统中无法避免的问题,大量的标签碰撞会增加系统的能量消耗和时间开销,严重影响系统的识别效率。为此提出一种新型的标签防碰撞算法,该算法结合了传统帧时隙算法简单易实施的优点,同时引入了分组和空闲时隙探测机制,以极小的探测时隙开销,消除了识别过程中的空闲时隙,同时减低了标签冲突概率。仿真结果显示,相对于FuzzyQ算法和帧时隙ALOHA算法,本算法平均吞吐率提高了22.64%和61.74%,系统通信传输量平均节省了16.73%和30.41%。

高效低碰撞的太赫兹无线定向MAC协议

针对网络中节点在争用访问时期发送消息碰撞、时隙分配机制低效和空闲时隙浪费等问题,提出了一种高效低碰撞的太赫兹无线定向MAC协议.文中提出了3种新机制,分别是基于缓存权重的分组机制、复用竞争机制以及时隙分配机制.首先,在微网控制器(Piconet Coordinator,PNC)中生成缓存映射表记录节点的缓存情况;然后,根据缓存映射表为节点分组,节点在分组对应的时隙中进行时隙请求,PNC根据节点缓存为节点分配时隙;最后,未申请到时隙的节点利用剩余时隙进行复用竞争操作.仿真结果表明,所提出的方案有效地提高了网络的吞吐量,减少了消息碰撞率并降低了平均时延.

一种应用于TDMA无线传感网的低能耗同步机制

为了降低时分多址网络中时钟同步所导致的节点能耗,根据节点晶振器件的潜在漂移,提出了一种应用于星型无线传感网的低能耗同步机制。该机制中整个时间轴由长帧组成,每个长帧包含一个同步帧与多个子帧,每个子帧由所有子节点绑定的子时隙构成。根节点在长帧开始时发送同步帧,使得所有子节点时钟同步。每个子时隙增加了相应的保护间隔,有效地避免子节点之间因时钟漂移导致时隙间相互影响,从而最大限度地增加长帧中的子帧数量,降低子节点唤醒进行同步的频率。与传统的TDMA每个子帧均需同步相比,从接收同步帧角度来讲,大幅度减少了子节点能耗。最后,假定晶振频率误差为正态分布的情况下,利用MATLAB进行仿真,验证了该低能耗同步模型公式的正确性,并将仿真情况在CC1310器件构建的星型网上进行了应用验证。

基于改进差分算法的数据链时隙分配方法

针对当前时隙分配策略具有算法单一、容易陷入局部最优、泛化能力弱等问题,基于差分进化算法,引入了混沌算法、自适应变异交叉算法和问题解处理机制,提出了一种基于改进差分进化算法的时隙分配策略。利用混沌算法初始化种群,增加种群多样性避免算法过早收敛;利用选择概率参数使得交叉和变异过程更加灵活,使算法初期增加搜索范围,算法后期增加获取全局最优解的概率。实验结果表明:该算法时隙分配均衡度、稳定性、算法效率和泛化能力均优于差分算法和遗传算法,时隙分配均衡度和算法效率更高、稳定性更好、泛化能力更强。

基于TDMA的空中自组网MAC层资源调度算法研究

空中移动无线自组织网络是一种拓扑结构快速变化,有自组织性的多跳无中心网络;针对传统时隙分配算法资源利用率低、吞吐量不足、通信距离近等问题,采用引入分配系数的混合时隙分配模式,通过节点业务优先级和流量预测相结合,设计了一种基于TDMA定向分布式资源动态调度算法(M-TDMA);对比分析了节点数量、传输速率、分配系数以及不同拓扑等多个维度对算法传输时延、吞吐量以及丢包率的影响;最后通过仿真实验对资源调度算法进行验证;仿真结果表明,在20个网络节点时,网络的最大传输时延小于600 ms,网络吞吐量可以达到4.5 Mbps以上,M-TDMA算法通过高效的资源调度,有效降低了网络传输时延并提高了网络吞吐量。

基于强化学习的无人机网络资源分配研究

以无人机网络的资源分配为研究对象,研究了基于强化学习的多无人机网络动态时隙分配方案,在无人机网络中,合理地分配时隙资源对改善无人机资源利用率具有重要意义;针对动态时隙分配问题,根据调度问题的限制条件,建立了多无人机网络时隙分配模型,提出了一种基于近端策略优化(PPO)强化学习算法的时隙分配方案,并进行强化学习算法的环境映射,建立马尔可夫决策过程(MDP)模型与强化学习算法接口相匹配;在gym仿真环境下进行模型训练,对提出的时隙分配方案进行验证,仿真结果验证了基于近端策略优化强化学习算法的时隙分配方案在多无人机网络环境下可以高效进行时隙分配,提高网络信道利用率,提出的方案可以根据实际需求适当缩短训练时间得到较优分配结果。

基于改进机器学习的无人机中继通信数据调度控制研究

为解决无人机通信网络中数据调度行为中断概率过大的问题,实现对通信资源的合理分配,提出基于改进机器学习的无人机中继通信数据调度控制方法;设计基本网络架构,联合BMRC协议,设置URLLC数据链路单元,联合相关通信数据样本,求解通信中断概率的具体数值,实现对无人机中继通信网络资源的联合优化处理;分别计算时隙分配参量与带宽分配参量,并以此为基础,确定无人机中继位置,实现对中继通信资源的调度;按照机器学习算法标准,定义PCA改进特征,从而完善改进机器学习算法,再联合最优控制器闭环,实现对通信数据调度行为的控制;实验结果表明,改进机器学习算法作用下,随着中继数据累积量的增大,无人机通信网络中数据调度行为中断概率的最大值只能达到7.3%,有效降低了中断概率,符合合理分配通信资源的实际应用需求。

基于四层结构的门诊统一预约挂号平台的应用

医院门诊统一预约挂号平台可以提升门诊预约服务质量和服务效率,使患者预约挂号更便捷,缩短无效候诊时间,提升患者就医体验,提高医院号源利用率和医院管理水平,是一项惠民便民的举措。文章通过搭建四层结构的统一预约挂号平台,接入多种预约挂号渠道,设计了集医院管理、号源管理、排班管理和预约管理等多功能于一体的统一预约挂号平台,提高了患者就医满意度。

基于BSO-BP改进动态帧时隙算法的密集环境下RFID标签读写优化方法

无线射频识别技术作为物联网的关键技术,正在不断发展并广泛应用于我国制造业领域。为了解决大量无线射频识别标签读写时相互竞争信道而产生的数据碰撞现象,需要对标签数量进行准确估计。文章在传统动态帧时隙算法的基础上,利用天牛群搜索算法寻找BP神经网络的最优初始权值和阈值,并将最优值应用到BP神经网络的参数设定中,实现了对标签数量的准确估计。通过实验和企业实际使用RFID绑定电源线的生产效果证明,与传统的动态帧时隙算法相比,所提出的改进算法既保证了读取的准确性,又缩短了读取时间,有效地提高了系统的效率。

基于哈希算法的工业互联网低功耗数据链时隙分配系统

工业互联网平台主机对数据样本的接收吞吐量水平,受数据样本自身能耗和时隙分配性能的影响。为优化工业互联网数据链路体系对传输信息的配准能力,设计基于哈希算法的工业互联网低功耗数据链时隙分配系统。根据哈希算法原理,求解压缩函数表达式,借助海绵结构确定数据样本传输序列,完成哈希算法基本原理研究与整体结构设计。利用汇接控制器与数据循环结构,计算功耗数据链路的信息承载能力,联合数据样本参量,确定静态时隙分配与动态时隙交换标准,完成基于哈希算法的工业互联网低功耗数据链时隙分配系统执行方案设计。对比实验结果:基于哈希算法的时隙分配系统可将平台主机对数据样本的接收吞吐量提升至8.8×10^(10) MB/s,在提升工业互联网数据链路体系对信息配准能力方面具有较好的应用价值。

基于TDMA技术的动态时隙跳频组网的研究

文章充分调研了截至目前跳频组网国内外的发展现状,并结合我国跳频电台对组网动态调整发送数据长度的实际需求,开展了一种基于TDMA技术的动态时隙跳频组网方式的研究,该跳频组网方式区别于时分多址固定时隙组网,能够使网内节点根据发送数据长度合理有效分配时隙地址,真正做到网络节点发送数据长度灵活可变,实现跳频电台根据数据长度动态分配时隙,合理减少了时隙地址浪费,有效提高整体数据传输速率。

充填体下切割天井一次爆破成井技术研究与应用

爆破成井是中深孔或深孔采矿方法中关键的一个工艺,主要包括分次或一次爆破成井方式。在中深孔采矿工艺中,切割天井是重要的采切工程,通常采用普通法、吊罐法或爬罐法进行施工,存在较大的安全隐患,并且掘进效率较低,严重影响矿山生产。近年来,三山岛金矿下向中深孔分段采矿面临充填体下中深孔采场切割天井的施工难题,研究了直孔掏槽法切割天井的一次爆破成井技术及应用效果。通过爆破参数计算,选用装药孔直径Φ65 mm、补偿空孔直径Φ110 mm的钻孔孔径,综合考虑确定了装药孔与空孔之间的距离为0.3 m,能够满足爆破补偿空间及自由面的要求。结合矿岩稳固条件,选用9孔掏槽方式,进而制定了炮孔布置方案,即掏槽孔设计1个中心装药孔,12个空孔作为补偿孔,辅助孔4个,周边孔12个,共计29个孔。在确定炮孔堵塞长度、炸药选择、装药结构、微差时间、起爆顺序等工艺参数之后,开展了切割天井的现场工业试验。试验表明:切割天井一次爆破成井方案是可行的,爆破块度均匀,无大块和过粉现象,爆破扰动小,爆破成形规格满足设计要求,爆破效果良好,为其它类似条件的切割天井一次爆破技术应用提供了参考依据。

基于时隙变换的多用户多载波相关延迟移位键控系统

为了改善多用户相关延迟移位键控(CDSK)系统误码率(BER)较高的缺点,该文提出一种基于时隙变换的多用户多载波相关延迟移位键控(TST-MUMC-CDSK)系统。该方案采用置换矩阵对参考信号进行变换达到传输多用户信息的目的。在发送端,复制P次之后的混沌信号与经过希尔伯特变换的正交信号一同经过时隙变换器,产生2N个相互正交的混沌信号来承载2N个用户信息,大大提高了系统的传输速率。该文推导了该系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和瑞利衰落信道(RFC)下的误码率表达式,通过理论分析以及数值仿真验证了理论推导的正确性。仿真结果表明对比于其他同类系统,所提系统在相同误码率的情况下可以节约更多的比特能量,在误码率同为10–2时,该系统所需的信噪比比降噪多用户相关延迟移位键控(NR_MUCDSK)系统低1.5 dB,比无信号间干扰多用户相关延迟移位键控(NISI_MU_CDSK)系统低2.6 dB。该系统具有良好的理论价值,且为实际工程应用提供了良好的参考。

面向航天器有线无线混合场景的流调度机制研究

随着各国深空探测任务的开展,空间站的建设需求日益增加,而航天器内部大量的数据通信总线在一定程度上影响了航天器的有效载荷。因此,该文将无线通信方式引入到航天器通信系统设计中,但传统无线通信难以保障时敏数据的端到端传输时延,该文提出了一种有线无线融合的时间敏感网络(TSN)流调度方案。设计了一种上下行时隙分离的TDMA时隙分配机制,通过对航天器内部业务类型与有线无线融合传输链路的时延关系进行建模分析,构建了以时敏业务平均端到端时延最小的目标函数,采用粒子群算法对时隙分配方案进行快速求解。最后在Pycharm平台对所提算法进行对比测试,并在EXata网络仿真平台搭建航天传感器采集网络进行验证。实验结果表明,该文所提出的有线无线融合流调度方案能为时敏业务提供稳定、有界的时延保障。

5G近端上行时域干扰分析及解决方案研究

5G有TDD和FDD 2种模式,在TDD系统中,普遍存在远端基站下行信号对近端基站上行信号的干扰的情况。通过近端上行时域干扰的判断方法,分析得出现网受干扰的小区占比及其对5G网络性能的影响。根据近端上行时域干扰产生的主要原因,提出调整S时隙(Self-contained slot)符号比的解决方案。方案实施后有效提升站点的上行抗干扰能力,同时上行速率、UE上下文掉线率及SA接入成功率等网络性能得到明显提升。

大规模RFID系统中未知标签的快速可靠识别

未知标签的存在可能会给供应链系统、仓储管理等带来不可忽略的经济损失或安全隐患,因此未知标签的识别研究对射频识别系统意义重大。为减少冲突时隙的比例,传统协议通常需要设置较大的帧长,导致对未知标签识别效率较低,且协议中大多存在冲突时隙被直接废弃、时隙利用率低的问题。提出冲突分解法(CRM)协议,通过把大部分的冲突时隙转变为有用时隙,将没有未知标签参与的冲突时隙内已知标签灭活,对有未知标签参与的冲突时隙进行区分码的解缠绕,以提取并识别冲突时隙中的未知标签。通过优化帧长设置,提高时隙利用率,增大已知标签的灭活效率及未知标签的识别效率。实验结果表明,CRM协议对未知标签的识别效率分别可达到UTI-SBF、HUTI、PTI、FUTI协议的2.5、2.2、1.4、1.5倍。

基于时间聚类和用户动态相似度的自适应位置推荐算法

位置推荐是位置社交网络中为商家和用户提供的一项重要服务,推荐结果易受用户上下文和时空上下文影响。针对当前研究忽略了用户的动态相似度、推荐模型自适应性较弱以及存在严重的数据稀疏问题,提出了一种基于时间聚类和用户动态相似度的自适应位置推荐算法(ALRTU)。首先,基于时间槽的签到数据统计特征,对时间进行模糊C均值聚类,提取聚类内的时间相似度,利用平滑技术更新原始评分矩阵,以解决数据稀疏问题。分别计算用户在不同时间槽的动态相似度,根据目标时间段所属的时间聚类自适应选择不同的评分数据集,完成用户偏好和时间特征挖掘。其次,根据用户的访问频率特征,为活跃用户和非活跃用户自适应选择核密度估计或幂律分布模型,完成地理特征挖掘。最后,融合用户、时间和空间上下文的综合影响完成位置推荐。在两个真实的位置社交网络数据集Brightkite和Gowalla中开展准确度评估实验,实验结果表明,与基准方法中最高的推荐精度相比,ALRTU算法在Brightkite和Gowalla数据集中的准确度仍分别平均提高了3.74%和1.42%。

基于时隙IQ信号的瑞利衰落信道的调制信号识别

针对瑞利信道调制信号存在的识别困难问题,本文提出一种基于时隙IQ信号的轻量级调制信号识别网络。将输入的IQ信号分不同的时隙,依次经过改进的GhostNet网络,提取信号的空间特征,并将多路时隙特征并行送入双向长短期记忆网络(bi-directional long short-term memory network,BiLSTM),提取信号的时域特征,最后由全连接网络(deep neural network,DNN)完成分类。同时,对仿真得到的多进制数字相位调制(multiple phase shift keying,MPSK)、多进制正交幅度调制(multiple quadrature amplitude Modulation,MQAM)等8种调制信号进行实验。实验结果表明,当慢衰落和快衰落信道在0 dB时,其识别准确率均能达到90%以上,说明GLDN模型具有良好的抗噪声和抗衰落性能,该模型对8种调制方式识别的F1-Score均在0.93以上,有效提升了高阶调制方式的识别性能,而且通过合理划分时隙长度,模型在更少的参数量下取得了较高的精度。该研究在非合作通信系统中具有重要意义。