STUDY ON THE OPTIMIZATION OF TRANSPORT CONTROL POLICY IN COMMUNICATION NETWORK

In communication networks with policy-based Transport Control on-Demand (TCoD) function,the transport control policies play a great impact on the network effectiveness. To evaluate and optimize the transport policies in communication network,a policy-based TCoD network model is given and a comprehensive evaluation index system of the network effectiveness is put forward from both network application and handling mechanism perspectives. A TCoD network prototype system based on Asynchronous Transfer Mode/Multi-Protocol Label Switching (ATM/MPLS) is introduced and some experiments are performed on it. The prototype system is evaluated and analyzed with the comprehensive evaluation index system. The results show that the index system can be used to judge whether the communication network can meet the application requirements or not,and can provide references for the optimization of the transport policies so as to improve the communication network effectiveness.

Energy-Efficient and Reliable Transport Protocols for Wireless Sensor Networks: State-of-Art

New wireless sensor network applications (e.g., military surveillance) require higher reliability than a simple best effort service could provide. Classical reliable transport protocols like Transmission Control Protocol (TCP) are not well suited for wireless sensor networks due to both the characteristics of the network nodes (low computing power, strong energy constraints) and those of the main applications running on those nodes (low data rates). Recent researches present new transport protocols for wireless sensor networks providing various type of reliability and using new mechanisms for loss detection and recovery, and congestion control. This paper presents a survey on reliable transport protocol for WSNs.

Ethernet Implementation of Fault Tolerant Train Network for Entertainment and Mixed Control Traffic

This paper studies the integration of the control system and entertainment on board of train wagons. Both the control and entertainment loads are implemented on top of Gigabit Ethernet, each with a dedicated controller/server. The control load has mixed sampling periods. It is proven that this system can tolerate the failure of one controller in one wagon. In a two wagon scenario, fault tolerance at the controller level is studied, and simulation results show that the system can tolerate the failure of 3 controllers. The system is successful in meeting the packet end-to-end delay with zero packet loss in all OPNET simulated scenarios. The maximum permissible entertainment load is determined for the fault tolerant scenarios.

高精度地图背景下智能网联交通工程课程改革

随着高精度地图和智能网联技术的快速发展,“互联网+”、人工智能、大数据和自动驾驶等新技术不断取得突破,交通运输行业正经历着一场革命性的变革。在高精度地图背景下,将智能网联和专业课程融合,探索面向智能网联交通系统的交通工程专业课程教材改革。为让学生能够更好地了解新一代交通运输系统和进化的规律,针对当前教学模式存在的缺陷,可以从增强课程内容与社会发展的联系、引入与网联交通相关的科技论文及重构课程体系结构等多个方面,对智能网联交通工程课程进行改革和研究,为高精度地图下的课程改革研究提供新思路和新方向。

基于Deep Q Networks的交通指示灯控制方法

交通指示灯的智能控制是当前智能交通研究中的热点问题;为更加及时有效地自适应动态交通,进一步提升街道路口车流效率,提出了一种基于Deep Q Networks的道路指示灯控制方法;该方法基于道路指示灯控制问题描述,以状态、行动和奖励三要素构建道路指示灯控制的强化学习模型,提出基于Deep Q Networks的道路指示控制方法流程;为检验方法的有效性,以浙江省台州市市府大道与东环大道交叉路口交通数据在SUMO中进行方法比对与仿真实验;实验结果表明,基于Deep Q Networks的交通指示灯控制方法在交通指示等的控制与调度中具有更高的效率和自主性,更有利于改善路口车流的吞吐量,对道路路口车流的驻留时延、队列长度和等待时间等方面的优化具有更好的性能。

Error Detection and Reconfigurationin Reliable Ethernet Train Networks

In this paper, a novel reconfiguration technique is developed in the context of a fault-tolerant Networked Control System (NCS) in two train wagons. All sensors, controllers and actuators in both wagons are connected on top of a single Gigabit Ethernet network. The network also carries wired and wireless entertainment loads. A Markov model is used to prove that this reconfiguration technique reduces the effect of a failure in the error detection and switching mechanisms on the reliability of the control function. All calculations are based on closed-form solutions and verified using the SHARPE software package.

机场飞行区多层异质链序风险传播模型研究

为探究机场飞行区风险发生机制及风险传播特性,增强机场飞行区安全管控能力,采用复杂网络理论,依据风险致因间的因果链序关系,构建多层异质网络风险传播模型。采用多层次因果图(AcciMap)理论分析机场飞行区运行风险传播的致因链;基于风险致因特征构建3层异质风险传播网络并根据网络特征设计概率-触发传播模型、容量-阻抗传播模型、容量-负荷传播模型;利用复杂网络理论设计风险传播评价指标,对风险网络传播特征进行分析。结果表明:多层风险网络中节点风险传播能力与节点度弱相关,节点风险灵敏指数可提升风险节点排序准确性;对风险灵敏度指数排序前15%的节点进行风险控制,可有效降低风险扩散近32%;网络风险传播结构存在高连通和松散状态,对风险扩散指数排序前15%的节点进行控制,可以有效降低网络结构鲁棒性指数使风险网络结构由高连通进入到松散状态;所建模型可有效识别风险扩散过程并进行精准控制,以提升机场飞行区风险控制水平。

Cyber-physical-social System in Intelligent Transportation

A cyber-physical system (CPS) is composed of a physical system and its corresponding cyber systems that are tightly fused at all scales and levels. CPS is helpful to improve the controllability, efficiency and reliability of a physical system, such as vehicle collision avoidance and zero-net energy buildings systems. It has become a hot R&D and practical area from US to EU and other countries. In fact, most of physical systems and their cyber systems are designed, built and used by human beings in the social and natural environments. So, social systems must be of the same importance as their CPSs. The indivisible cyber, physical and social parts constitute the cyber-physical-social system (CPSS), a typical complex system and it's a challengeable problem to control and manage it under traditional theories and methods. An artificial systems, computational experiments and parallel execution (ACP) methodology is introduced based on which data-driven models are applied to social system. Artificial systems, i.e., cyber systems, are applied for the equivalent description of physical-social system (PSS). Computational experiments are applied for control plan validation. And parallel execution finally realizes the stepwise control and management of CPSS. Finally, a CPSS-based intelligent transportation system (ITS) is discussed as a case study, and its architecture, three parts, and application are described in detail. © 2014 Chinese Association of Automation.

基于自注意力机制的深度强化学习交通信号控制

交通信号控制(Traffic Signal Control, TSC)仍然是交通领域中最重要的研究课题之一。针对现有基于深度强化学习(Deep Reinforcement Learning, DRL)的交通信号控制方法的状态需要人为设计,导致提取交通状态信息难度大以及交通状态信息无法全面表达的问题,为了从有限特征中挖掘潜在交通状态信息,从而降低交通状态设计难度,提出一种引入自注意力网络的DRL算法。首先,仅获取交叉口各进入口车道车辆位置,使用非均匀量化和独热编码方法预处理得到车辆位置分布矩阵;其次,使用自注意力网络挖掘车辆位置分布矩阵的空间相关性和潜在信息,作为DRL算法的输入;最后,在单交叉口学习交通信号自适应控制策略,在多交叉口路网中验证所提算法的适应性和鲁棒性。仿真结果表明,在单交叉口环境下,与3种基准算法相比,所提算法在车辆平均等待时间等指标上具有更好的性能;在多交叉口路网中,所提算法仍然具有良好的适应性。

基于异构多智能体自注意力网络的路网信号协调顺序优化方法

针对路网交通信号控制的复杂性,本文提出基于异构多智能体自注意力网络的路网信号协调顺序优化方法,提升路网范围内多交叉口信号控制策略性能。首先,模型考虑多交叉口交通流的空间相关性,采用基于自注意力机制的价值编码器学习交通观测表征,实现路网级通信;其次,面向多智能体策略更新的非稳态环境,模型在前序智能体的联合动作基础上,基于多智能体优势分解的策略解码器,顺序决策最优反应动作;最后,设计基于有效行驶车辆的动作掩码机制,在时效完备区间自适应调节决策频率,并提出考虑等待公平性的时空压力奖励函数,进一步提高策略性能与实用性。在杭州路网数据集上验证模型有效性,结果表明:所提模型在2个数据集和5个性能指标上均优于基准模型;相比最优基准模型,所提模型平均行程时间降低10.89%,平均排队长度降低18.84%,平均等待时间降低22.21%。此外,所提模型的泛化能力更强,且显著减少车辆等待时间过长的情形。

基于数字孪生体的智慧城市轨道交通线网自动化控制系统

为保证智慧城市轨道交通的服务能力,设计基于数字孪生体的智慧城市轨道交通线网自动化控制系统。通过实时和历史数据采集模块,获取轨道交通的实时和历史数据,并通过网络模块传送至数字孪生模块。利用数字孪生映射技术和数据融合技术构建轨道交通线网数字孪生体模型。通过遗传算法优化布局控制模型,实现轨道交通线网的布局优化和自动化控制。测试结果显示,该系统网络的传输负载率和平均延时百分比最大值分别为7.44%和4.11%;数据融合后协方差的结果均在0.10以下;该模型能够有效构建数字孪生体模型,控制轨道线网的分布平均度。

大规模低轨卫星互联网传输层关键技术研究与展望

随着卫星技术的发展,低轨卫星网络因其低成本、高容量、低时延等优势正在被越来越多的组织采用,如One Web、Space X等。低轨卫星网络不仅能够提供全覆盖的服务,甚至还能在超远距离数据传输中实现比地面网络更低的延迟。随着卫星星座技术的逐渐成熟,大规模低轨卫星互联网有望为全球用户提供无缝高速互联网接入。在大规模低轨卫星互联网中,传输层协议对于提供高可靠、低延迟的通信服务至关重要。然而,大规模低轨卫星网络的高误码率、星地切换以及频繁的网络拓扑变化等特点,使得传统地面网络传输协议难以满足大规模卫星互联网服务质量要求。因此,开发适用于大规模低轨卫星互联网的新型传输协议机制势在必行。针对大规模低轨卫星互联网新特征与传输服务需求,从传输层协议、拥塞控制算法、传输层编码技术以及多路径传输协议等多个方面,探讨了大规模低轨卫星网络下传输层关键技术发展,分析了当前大规模低轨卫星互联网传输服务面临的主要挑战。将为大规模低轨卫星互联网传输层关键技术的研究提供一定的发展思路与技术参考。

电动汽车与电力—交通耦合网互动:综述与展望

随着电动汽车的广泛普及,交通电气化程度不断上升,配电网与交通网呈现出深度耦合的趋势。实现电动汽车与电力—交通耦合网间的高效互动,可有效提升电网运行稳定性,并缓解交通网的拥堵,因此,其成为电力系统和电动汽车领域研究的热点。全面介绍电力—交通耦合网的基本概念,并深入探讨3个关键领域:电力—交通网耦合系统建模和状态预测、两网耦合下的EV充电站规划以及两网耦合下的优化调度与控制,并分析其标准体系建设状况,对其未来的发展方向提出前瞻性的展望。

基于路由协议的Semi-TCP网络层实现方法

为提高移动自组网的网络性能和推进Semi-TCP方法的实际应用,提出基于路由协议的Semi-TCP网络层逐跳拥塞控制实现方法。通过在网络层的路由协议中加入拥塞信息广播机制,控制节点对数据包的发送频率,保持链路高速传输数据的同时,降低拥塞程度。在EXata仿真平台进行了验证,在设计的动态拓扑实验中,文中方法的吞吐量相比TCP New Reno提高了169.57%,在引入多TCP应用竞争链路后比原Semi-TCP方法提高19.52%,证明了文中方法的有效性。

隧道洞内外智能交通协同管控应用探究

考虑到北京市石门路节点处发生严重交通拥堵时,路口排队车辆会蔓延至隧道洞口,大大增加隧道洞内外发生交通事故的概率。因此,以交通流量采集作为检测手段,以神经网络预测控制算法作为控制策略,信息通过传输、分析、反馈,利用信号控制机实现隧道外洞口交通信号灯合理配时,同时在隧道交通诱导及信息发布屏上及时显示并预警路况等信息。最终实现交通流的有效诱导以及隧道洞内外的智能交通协同管控,为工程设计提供了参考和实践路径。

基于SAC算法的多交叉口交通信号控制研究

针对深度Q网络(deep Q-learning network,DQN)算法在解决多交叉口交通信号配时方案由于外部环境变化和内部参数波动导致效果不佳的问题,提出了基于柔性“行动器-评判器”(soft actor-critic,SAC)的交叉口交通信号控制方法,并设计了相应的系统采样策略和回报函数.与原采样策略相比,新采样策略将相邻智能体的策略信息加入到系统状态中,使当前智能体能够得到更多的交叉口交通分布和合作策略信息.与原回报函数相比,新回报函数中引入空间折扣因子,缩小了相邻智能体的观察和回报值,使当前智能体更加关注和改善当前交通状况.随后在此基础上分别应用DQN和SAC算法设计交通信号控制方法.Webster配时法是利用相位流量数据开发的一种基于周期的固定相位长度交通信号方法,与DQN和SAC算法相比,其优化目标是降低交叉口延迟时间,不考虑交叉口排队长度.在城市交通模拟软件(simulation of urban mobility,SUMO)中构建一个时变交通流交通网络,并在其中分别对基于DQN、SAC和Webster配时法的信号配时控制方法进行仿真测试.仿真结果表明:基于SAC算法的交通信号控制方法与基于DQN算法和Webster配时法的交通信号控制方法相比,能够显著减少交叉口排队长度和平均延迟时间,具体来说,车辆平均排队长度分别减少了17.8%和28.2%,平均延迟分别减少了26.8%和36.3%,说明所提出的方法具有更好的控制效果.

高速公路建设与智慧交通的研究与分析

随着经济的快速发展和城市化进程的加快,高速公路建设在交通运输体系中发挥着越来越重要的作用。智慧交通的理念应运而生,以提高交通效率、保障交通安全、降低环境影响为目标。文中旨在探讨高速公路建设与智慧交通的关系,分析智慧交通技术在高速公路建设中的应用,以及其对交通管理和运营的影响。通过对国内外高速公路智慧交通系统的案例分析,文中总结了智能交通技术的关键组成部分,如智能监控系统、车联网技术和大数据分析等,并提出了在高速公路建设中实施智慧交通的策略与建议。

带宽非对称网络中TCP性能分析

考察了带宽非对称对基于端到端的 TCP协议性能的影响程度 .通过数学建模推导出了带宽大量对称情况下 TCP平均吞吐量的计算公式 ,并仿真验证了推导的有效性 .结果表明 ,在带宽非对称网络中 ,正向吞吐量的取得不仅依赖于正向的业务特性和链路的性能 ,而且在很大程度上取决于反向的业务特性和链路的性能 .结论是反向带宽和队列容量将使 TCP性能成非线性变化 .

高速长距离光网络传输协议性能分析

随着光网络技术、IP与光融合等技术的发展,互联网领域出现了高速长距离光网络.中美俄环球科教网络(GLORIAD)是个典型的高速长距离光网络.在基于GLORIAD的测量和实验中,发现带宽利用率存在瓶颈,通过进一步分析高速长距离光网络的特点和传输协议TCP的机制,发现了以TCP协议机制为主的影响传输性能的原因.文章对此进行了比较全面的分析和阐述,并提出了TCP协议改进思路和进一步研究方向.

一种适合于深空星际互联网的传输控制协议

目前国内外已经开展了大量针对同步卫星互联网的传输控制技术研究,提出了很多传输控制协议方案。然而,这些协议方案在信道条件更加恶劣的行星际互联网中的性能表现并不理想。针对深空通信信道特点,在TP-Sa-tellite协议的基础上提出了TP-Satellite+协议。仿真表明,TP-Satellite+协议在月球与地球之间的行星际互联网中,不仅能够有效对抗信道误码,节省反向链路资源占用,而且能缩短连接建立时间,提高行星际互联网的网络性能。