一种改进的群组机器人网络路由算法

针对群组机器人系统在应急场景下移动频繁、能量有限的特点,提出了一种基于能量与速度的分簇自组织按需距离矢量协议(Clustered Ad hoc On-Demand Distance Vector Protocol Based on Energy and Speed,ESC-AODV),以延长群组机器人网络运行时间,提高通信可靠性。用路由性能代替跳数作为路由判据,目的节点在重复接收到路由请求(Route Request,RREQ)数据包时,若路由性能更小,则回复路由应答(Routing Reply,RREP)数据包,以此选择更好的路由,引入分簇结构,通过簇头和网关组成的骨干网络减少广播洪泛次数。实验结果证明,节点数量多时,改进的ESC-AODV协议在延长网络生存时间的同时,平均端到端时延、数据包投递率、吞吐量和路由开销均优于AODV以及基于能量、负载和速度的AODV路由协议(AODV Routing Protocol Based on Energy,Load and Speed,ELS-AODV)。ESC-AODV协议能够节约网络能量,提高可靠性,获得更优的网络性能。

区块链网络综述

区块链是典型的分布式系统,底层网络的性能和安全性至关重要.区块链网络的本质是P2P网络,然而在安全模型、传输协议和性能指标等方面与传统P2P网络存在明显差异.首先,针对区块链网络的传输流程进行全面、深入地分析,阐明区块链网络所面临的瓶颈挑战.其次,针对区块链网络拓扑结构和传输协议的最新研究工作,从节点异构性、编码方案、广播算法和中继网络等方面系统性地分类梳理,并归纳总结跨链网络实现和网络仿真工具.最后,探讨区块链网络的未来研究趋势.

多域跨协议量子网络的域间密钥业务按需提供策略

现有的城域量子网络大多基于单一的量子密钥分发协议实现,将不同协议实现的城域量子网络进行互联是大规模量子网络的发展趋势,但其域间密钥业务提供仍存在成功率低、密钥供需不适配等问题.针对以上问题,本文面向多域跨协议量子网络提出了两种域间密钥业务按需提供策略,分别是基于BB84(Bennett-Brassard-1984)旁路优先的按需提供策略和基于测量设备无关(measurement-device-independent,MDI)旁路优先的按需提供策略.同时,设计了内嵌两种策略的域间密钥业务按需提供算法.仿真结果表明,所提策略能够在双域和三域量子网络中高效完成域间密钥业务的按需提供.相比传统策略,两种按需提供策略可将多域量子网络的密钥供需均衡度提高1个数量级以上,MDI旁路优先策略在低密钥率需求下可将域间密钥业务请求成功率提升30%.此外,所提策略可在一定程度上降低域间密钥业务提供的成本,提高现实安全水平.

基于跨域认证协议的区块链数据同态加密仿真

区块链实现了高可靠、低成本及可扩展的云存储服务,区块链数据存储往往需要高密度的跨域融合,但是跨域存储过程存在数据丢失风险。为确保区块链数据存储的机密性,提出基于跨域认证协议的区块链数据同态加密方法。通过数据层、网络层、应用层等构建区块链整体架构,分析区块体和区块头结构,利用发起者、接收者、服务器等实体建立区块链存储模型;结合区块链本身证书形式,将证书和认证服务器作为节点,设计跨域认证协议,确立数据跨域存储双方的信任关系,实现身份安全性的认证;采用同态加密算法,生成加密公钥对与私钥对,利用用户私钥和参数解密密文,获得明文信息。仿真结果证明,所提加密方法下数据通信负载不超过1500bit,通过对数据密文特征的测试可知提出的数据同态加密方法被破解的可能性更小。

地月云网:跨域融合一体的地月空间网络

为了更好地发挥地月空间基础设施对各类用户的服务效能、构建跨域融合一体的地月空间网络,提出了地月云网概念,各星座/设施之间及其内部通过无线链路连接成网,并通过一体化网络协议实现地月空间组网。地月空间组网运行将对传统深空探测任务带来颠覆性变革,可以实现全时段测控、高效数据回传、器间任务协同等。然而,地月云网具有高动态、大时延、强异构特点,这给地月空间组网带来了挑战。对地月空间网络发展与特点进行了分析,构建了适应地月空间特征及满足未来深空探测网络节点互联需求的地月云网协议栈,具有一体化、通用化、分层化、智能化、国际化的特点,并对其数据面和控制面设计进行了阐述。同时对未来地月云网协议发展进行了展望,提出了关键技术。

一种面向任务的海空跨域网络路由协议

海空跨域网络由水下子网和水上子网构成,为了充分利用资源,多种不同的应用程序共享相同的物理设施,不同的数据包共存于同一网络中,需要差异化的传送策略来满足应用需求,但现有的路由协议往往无法根据应用需求来提供个性化的服务。针对该问题,文中提出了一种面向任务的海空跨域网络路由协议,该协议根据任务类型的不同,调整转发因子的计算方式,并以此为特定的任务类型选择最合适的下一跳节点。此外,协议中还增加了预处理层来完成异构网络之间的通信。仿真结果表明,与其他典型的协议相比,文中所提协议能够根据任务的特定需求实现最优的传输策略。

苏州轨道交通双线贯通车站信号系统改造方案研究与实现

以苏州轨道交通11号线与苏州轨道交通3号线贯通改造工程为例,研究隶属于苏州轨道交通11号线的接口车站——唯亭站的信号系统改造方案。基于11号线唯亭站站场的变化,设计信号平面布置图,包含两线信号系统边界的重新划分、轨旁设备拆除与新增后的重新布置等;为实现两线列车以CBTC模式跨线运营,贯通改造采用并行冗余协议技术实现LTE与WLAN的车地无线双制式贯通;两线接口由继电接口改为CBTC邻站网络接口。并且对改造工程中其他既有站小交路运营数据的配置和相关影响项点,以及改造的工序逐个进行说明。该改造方案对后续类似的地铁改造项目有一定参考意义。

基于模糊逻辑的水下光传感器网络机会式路由协议

水下无线光传感器网络相比传统声传感器网络具有高带宽、低时延等显著优势,是实现水空跨域通信中水下数据高速实时传输的研究热点。但由于水下光节点的传输易受阻挡且节点需要指向对准等问题,传统水下传感器网络路由协议不可避免地会出现路由空洞和冗余数据传输情况。针对上述问题,文中提出了一种基于模糊逻辑的水下无线光传感器网络机会式路由协议。首先,提出基于模糊逻辑系统的水下光信道链路评价算法,结合水下复杂通信环境建模,设计了路由度量指标的多因素融合评估;然后,基于实时链路评估数据设计节点,数据转发概率和数据包保持时间的动态设定机制;最后,提出基于概率性的冗余抑制转发算法。仿真结果表明,在典型海洋通信环境下,所提路由协议可有效提高传输效率及减少端到端时延,具有良好的网络动态适应性。

低功耗广域网LoRa技术进展与研究挑战

物联网的快速发展催生了大量新型的应用模式和互联生态,推动了产业数字化和智能化发展.物联网通过连接传感器、可穿戴设备、智能表计等低数据率、低功耗终端,赋予大量普通设备计算和联网的能力.随着应用场景和系统规模的扩展,传统无线技术难以适应物联网大规模、低功耗、远距离的设备组网要求.如何降低设备接入门槛、实现设备低功耗远距离连接,是当前物联网面临的重要挑战.LoRa(Long Range)作为一种代表性的低功耗广域网技术,有效解决了低功耗设备远距离连接问题,已成为物联网的核心支撑技术.然而LoRa在规模化应用中仍面临以下三方面重要挑战:(1)大规模连接场景高并发传输导致信号冲突,设备并发接入困难;(2)远距离无线链路信号衰减剧烈,弱信号可靠传输困难;(3)物联网共享信道异构协议干扰问题突出,广域异构共存困难.本文概述了现阶段低功耗广域物联网技术研究进展,重点阐述现有技术在实际应用场景中面临的三方面研究挑战及对应的技术方案.针对高并发冲突问题,现有研究提出冲突避免和并发解码方法;针对弱信号问题,现有研究在弱信号增强传输和接收端解码优化两个方面展开探索;针对异构协议竞争问题,现有研究设计了多种设计跨协议通信机制.本文综述了LoRa低功耗广域网最新相关研究,分析现有工作的创新点和局限性,并指出了低功耗广域网未来研究和发展的方向.

基于多级一致性协议的多核处理器WCET分析方法

由于多核处理器优越的计算性能,多核处理器现已广泛应用在嵌入式实时系统中.相对于单核处理器,多核处理器存在资源共享竞争、并行任务干扰等因素,尤其是缓存(Cache)一致性问题,导致任务最坏情况执行时间(worst-case execution time,WCET)的预测更加困难.基于以上因素,提出基于多级一致性协议的多核处理器WCET分析方法.该方法针对多级一致性协议体系架构,提出多级一致性域的概念,将多核处理器的数据访问分为域内访问和跨域访问2个层次,根据Cache读写策略和MESI(modify exclusive shared invalid)一致性协议,得出一致性域内部和跨一致性域的Cache状态更新函数,从而实现多级一致性协议嵌套情况下的WCET分析.实验结果表明,在改变Cache配置参数的情况下,该方法分析结果与GEM5仿真结果的变化趋势一致,经过相关性分析,GEM5仿真结果与该方法分析结果相关性系数不低于0.98;在分析精度方面,该方法的平均过估计率为1.30,相比现有方法降低了0.78.

跨链综述:机制、协议、应用与挑战

随着区块链技术及应用的不断发展,人们对区块链之间的交互需求日益增加。然而,区块链技术的孤立性和封闭性以及不同区块链之间的异构性造成了区块链的“价值孤岛”效应,这严重阻碍了区块链技术集成应用的广泛落地和良性发展。区块链跨链技术解决了不同区块链之间的数据流通、价值转移和业务协同等问题,也是提升区块链可扩展性和互操作性的重要技术手段。根据跨链技术的实现复杂性和功能丰富性程度,从三个方面分类总结了区块链跨链技术:一是基础的跨链机制,二是基于这些机制构建的跨链协议,三是提供了系统架构的跨链应用。最后,总结了跨链互操作中存在的问题,从而为区块链跨链技术的进一步研究提供了系统性理论参考。

基于位置信息和能量均衡的声电协同网络AODV

不同于陆地物联网应用,海洋物联网应用往往需要解决水面网络与水下网络之间的信息交互问题,合理的路由方案是解决上述问题的关键。因此,提出了一种基于位置信息和能量均衡的声电协同网络自组织按需距离向量路由协议(AR-AODV, ad hoc on-demand distance vector for acoustic-radio integrated network),旨在引导信息流更多地通过水面无线电链路进行转发,从而减轻水下通信网的负担,提升网络的整体性能。在该协议中,浮标节点的转发优先级高于水下节点。当源节点需要发送数据时,它进入路由发现阶段,节点以自身的位置和能量信息作为启发式信息,用于计算转发概率并广播路由请求(RREQ, route request)报文进行寻路。当目的节点收到RREQ报文时,发送RREP报文进行信息素更新,依据信息素的大小选择最优的路径。与AODV相比,AR-AODV在传输成功率、传输时延、吞吐量、能量转化率、寻路包转发次数方面的性能有显著提升。

跨技术通信研究

随着物联网应用的广泛普及,同一区域尤其是室内环境中,各种各样无线网络协议共存的情况越来越普遍,从而导致信道竞争、信号冲突、吞吐下降等严重的干扰问题.相比于传统被动式的干扰避让、容忍和并发机制,不同无线技术之间主动进行数据共享和融合协调才是解决共存问题的关键.跨技术通信方法由此成为近年来学术界和工业界的研究热点,它能够实现异构设备之间直接的数据传输和信息交换.目前大部分的研究成果是针对具体的2种异构无线设备之间跨技术通信的使能技术,但缺少对跨技术通信方法的思考和总结.因此,在重新梳理相关研究的基础上,分析了跨技术通信方法产生的背景和研究意义,总结了现有工作提出的跨技术通信方法,包括基于数据包级别的跨技术通信方法和基于物理层级别的跨技术通信方法,并介绍了跨技术通信的相关应用场景.最后,展望了物联网技术的发展趋势,实现跨网络、跨频率、跨介质的互联互通.

国产平台下可靠文件传输软件的设计及实现

在国产自主可控平台加速推广的当下,为实现文件在测控数据传输网不同软硬件平台之间的可靠、快速传输,文章根据相关技术规范,基于文件交换协议,设计并实现功能完备、运行稳定的可靠文件传输软件;软件具备模块化、可移植、基于TCP协议满足用户可靠性需求、基于UDP协议满足用户传输效率需求、兼容不同软硬件平台等的功能特点,并具备满足安全编程需求的软件特性,立足核心代码设计、验证,对软件功能和稳定运行两个方面做了进一步的改良和提升,以满足跨不同软硬件平台稳定运行、恶劣网络环境中可靠传输、畅通网络环境中尽力快速传输的新要求。

基于交叉组合运算的密钥认证网络安全研究

针对当前多服务器网络安全性低和通信开销大的问题,提出了一种基于交叉组合运算的密钥认证网络安全研究方法.该方法通过蝙蝠算法优化后的随机森林算法提取数据的有效特征,然后基于交叉组合运算建立协议模型完成数据判别,最后利用该协议模型对不同类型的网络攻击进行检测.实验结果显示,该交叉组合运算方法能有效地减少网络中的通信开销并提升网络安全水平,所建立的协议模型可以有效减少网络攻击的危害,且在召回率和查准率方面都有较好的效果,具有一定可行性.

铁路数据网MPLS VPN跨域组播方案设计与仿真

目前广州局管内铁路数据网采用基于MD方式配置ASM模式的组播VPN方案,完成域内组播业务互通。随着铁路数据网业务的快速发展,不同铁路局之间组播业务需要相互访问。为了满足跨域组播的需要,深入分析目前铁路数据网的组网结构,结合MPLS VPN及组播的相关原理,提出基于Option B方式跨域NG MVPN的组播设计方案,并进行仿真实验,确定方案具备可行性。

基于OCP的轻量级多主从跨时钟域片上总线设计

开放芯核协议(Open Core Protocol,OCP)总线可被应用于将IP核功能与接口解耦,实现IP核的即插即用。针对OCP连接到异步时钟域时的同步问题,改进设计了轻量化的同步接口,在同步化控制信息的同时降低了跨时钟域缓存数据导致的硬件消耗。为解决点到点的OCP总线的扩展性不足的缺陷,将设计的跨时钟域OCP总线部署于共享总线互联的高级高性能总线(AMBA High-performance Bus,AHB),实现了多主从多时钟域传输。仿真和验证表明,设计的改进跨时钟域OCP-AHB总线可以正确传输数据,可用于其他工作的快速部署。

A Contention-Based MAC and Routing Protocol for Wireless Sensor Network

Advance development of wireless technologies and micro-sensor systems have enabled Wireless Sensor Network (WSN) to emerge as a leading solution in many crucial sensor-based applications. WSN deploys numerous resource-constrained sensor nodes which have limited power supply, memory and computation capability in a harsh environment. Inefficient routing strategy results in degraded network performance in terms of reliability, latency and energy efficiency. In this paper, a cross-layer design, Contention-based MAC and Routing protocol is proposed, termed Contention/SNIR-Based Forwarding (CSBF) protocol. CSBF utilizes the geographical information of sensor nodes to effectively guide the routing direction towards destination node, thereby enhancing reliability. Furthermore, Signal-to-Noise-plus-Interference Ratio (SNIR) metric is used as a routing parameter to guarantee high quality link for data transmission. A Contention-Winner Relay scheme is utilized to reduce the delays caused by the contention procedure. Energy efficiency is also improved by introducing sleep mode technique in CSBF. The simulation work is carried out via OMNeT++ network simulator. The performance of CSBF is compared with other existing routing protocols such as AODV and DSDV in terms of packet delivery ratio (PDR), average end-to-end (ETE) delay and energy consumption per packet. Simulation results highlight that CSBF outperforms AODV and DSDV protocols in respect of PDR and energy efficiency. CSBF also has the most consistent overall network performance.

异网漫游场景下5G电力虚拟专网认证协议密钥交换算法

当前认证协议密钥交换算法主要依托于格理论,易受到传输信道互易性影响,导致算法安全性较低。本研究提出异网漫游场景下5G电力虚拟专网认证协议密钥交换算法。根据异网漫游场景下5G电力虚拟专网的总体互联架构及其形式化传输信道具有互易性影响,对认证协议共享私密信道进行估计,获取通信双方同一信道的估计值,并通过计算预编码向量对密钥进行更新处理,将认证协议的密钥转化为序列密码,进而实现密钥交换。仿真结果表明,所提算法能够有效提高加密信息的传输安全性。

区块链跨链技术进展研究

随着区块链技术的发展,各种具有不同特点、适用于不同应用场景的区块链如比特币、以太坊等公有链以及私有链、联盟链大量共存.由于区块链的相互独立性,现存各区块链之间的数据通信、价值转移仍面临挑战,价值孤岛现象逐渐显现.区块链的跨链技术是区块链实现互联互通、提升可扩展性的重要技术手段.对跨链技术领域的成果进行了系统总结:首先,分析了跨链技术的需求及面临的技术难点;其次,总结了正在发展的跨链技术,并介绍了 24 种主流跨链技术的原理与实现思路;然后,综合分析了跨链技术存在的安全性风险,并列举了 12 项主要问题;最后,总结探讨了跨链技术的未来发展趋势.