基于MEC服务器优先服务的路侧单元MAC层调度策略

针对多接入边缘计算(MEC)服务器高可靠、低时延和大数据量的数据传输要求,基于无冲突接入、优先级架构和弹性服务技术,提出一种适用于车辆边缘计算场景下的媒体访问控制(MAC)调度策略。所提策略由车联网(IoV)路侧单元(RSU)集中协调信道接入权,优先确保车载网络中车载通信单元(OBU)与MEC服务器之间的链路传输质量,以及时传输车辆到网络(V2N)业务数据;同时,对本地OBU之间的业务采取弹性服务方式,增强密集车辆接入时应急消息传输的可靠性。首先,构建调度策略的排队分析模型;其次,根据各时刻系统状态变量的无后效性特点建立嵌入式马尔可夫链,并通过概率母函数的分析方法对系统进行理论分析,得到MEC服务器通信单元和OBU的平均排队队长、平均等待时延和RSU查询周期等关键指标的精确解析表达式。计算机仿真实验结果表明,统计分析结果与理论计算结果一致,所提调度策略在高负载情况下能够提高IoV的稳定性和灵活性。

具有耐烦服务员和N-策略的M/G/1可中断休假排队系统

考虑具有耐烦服务员和N-策略的M/G/1休假排队系统,其中服务员的假期可中断.运用全概率分解技术、更新理论和拉普拉斯变换工具,分析了系统的瞬态队长分布和稳态队长分布,获得了瞬态队长分布的拉普拉斯变换表达式和稳态队长分布的递推表达式,并进一步证明了稳态队长的随机分解性质.最后,通过建立费用结构模型,结合数值实例,讨论了使系统在长期单位时间内的期望费用最小的最优控制策略N*.

The Study of Secure Congestion Control for TCP in Ad Hoc Networks

Ad hoc networks are vulnerable to various attacks. In addition, congestion caused by limited resources may occur at any time in the transmission of the packets at intermediate nodes. This paper proposes a dynamic congestion control method of the selection of a secure path. By estimating the average queue length at the nodes, the congestion level at present is detected. If the occurrence of the possible congestion is predicted, the network will select a new path where all nodes have been certified as trusted nodes, generating session keys in the TCP three-way handshake to prevent the denial of service attacks. Simulation results show that the new algorithm is superior to TCP Reno algorithm in terms of security, packets loss rate, throughput, and end-to-end delay.

交叉口车流量多时段控制信息的传感融合技术

交叉口车流量随机性与不确定性导致车辆信息采集结果的差异化明显。以传感器信息融合为技术支撑,提出交叉口车流量多时段控制方法。利用多传感器采集交叉口交通信息,预处理采集到的数据。采用由指标层与目标层构成的信息融合模型,完成交通信息融合。根据信息之间的关联性聚类所有交通信息,明确分类数并划分控制时段。综合考量交叉口通行效率与环境等因素,结合排队长度、平均延误及尾气排放量建立多目标多时段控制模型,由层次分析法明确各目标权值后,采用改进萤火虫算法进行求解,实现交叉口车流量多时段控制。实验结果表明,该方法能有效改善交叉口的拥堵情况,提升通行效率,降低车流饱和度与延误时间,应用优势显著。

信号交叉口实时排队长度估计

通过改进的METANET模型来模拟车辆排队形成和释放过程,并以该模型为基础,通过分析排队队尾车辆的空间分布计算得出排队队尾位置,从而获得实时信号交叉口车辆排队长度。最后,对提出的城市信号交叉口排队长度实时估计方法进行验证。结果表明,用本文提出的车辆排队长度估计方法能够实时精确地得到交叉口信号周期内车辆动态排队长度,进而为城市道路交通控制与管理提供必要的决策支持。

一种有效的TCP和UDP混合流队列长度控制方法

在分析基于TCP流量控制的随机微分方程(SDE)模型的基础上,针对现有微分流量模型无法描述UDP流量变化的问题,在路由器队列长度变化中引入UDP流量的影响,建立TCP和UDP混合流量的随机微分方程模型,实现了对原有TCP微分流量模型的扩展。通过求解TCP和UDP混合流量稳定状态下的分组丢弃概率,改进了原有基于TCP流的RED队长控制方法,结合RED算法本身来调整其算法的参数,以保持路由器缓存中的队列长度稳定在期望队长附近,有利于控制和保证端到端的延时,使原有的基于TCP流的RED队列长度控制方法能应用于TCP和UDP的混合流。仿真实验表明,改进后的面向TCP和UDP混合流的RED队列长度控制方法对于TCP以及TCP和UDP的混合流均具有较好的适应性,采用该方法可使路由器的实际队列长度保持在期望控制队列长度附近波动。

基于神经网络模糊控制的单交叉口信号控制

在分析城市交通信号控制研究现状的基础上,提出一种基于神经网络模糊控制的单路口交通信号灯控制方法,通过检测当前相位的排队长度和下一相位的排队长度得出当前相位以及下一相位的车流密度,进而判断是否进行相位变换.以每个周期内交叉口的车辆平均延误作为控制指标,来判断该控制器的控制性能.计算机仿真结果表明,该方法能够降低车辆在交叉路口的平均延误.

基于遗传算法的交叉口信号控制多目标优化

从城市交叉口的通行效益、环境保护两方面出发,综合考虑车辆延误、排队长度、尾气排放量三个性能指标,以配时参数为优化变量建立了平面交叉口信号控制多目标优化模型,其权重系数与环境污染程度有关;然后采用遗传算法求解该模型,得到最优信号配时方案;最后通过实例分析模型的有效性。实例结果表明,当空气质量良好时,最优配时方案下的车辆延误、排队长度、尾气排放总量比原始信号配时的对应三个指标值分别降低了9.51%、1.21%、6.24%;当环境严重污染时,最优配时方案下的车辆延误、排队长度、尾气排放总量分别降低了7.21%、1.01%、10.24%。可以看出该多目标优化模型不仅提高了交叉口的通行效率,同时降低了车辆的尾气排放。

考虑排放的桥梁交叉口不同控制方式效果研究

以福清市玉融大桥及两侧桥头交叉口为研究对象,选取车辆在桥面上的排队长度和排放量为评价指标,分别构建单点优化信号控制和协调优化控制系统的多目标配时模型。运用改进的遗传算法设计模型的求解步骤,选用Vissim仿真软件对无信号控制、单点信号控制、信号协调控制等三种不同信号控制方式进行碳排放和排队长度效果研究分析。结果表明:与无信号控制相比,采用单点优化信号控制系统后,排放量减少了4.2%,排队长度降低16%;采用协调优化控制系统后,排放量减少了7.1%,排队长度降低了25%。

考虑上游交叉口信号设计的排队长度计算

排队长度是拥挤道路或短距离交叉口交通设计或信号控制重点考虑的交通评价指标之一.针对传统排队长度计算仅考虑单个交叉口交通运行参数的不足,构建了综合考虑上下游交叉口交通运行参数的排队长度计算模型.该模型以交通波理论为基础,综合考虑了上下游交叉口的信号设计、转向流量、路段长度,以及相位差等因素,通过各相位最大排队长度状态点的时空演化计算,得到了交叉口最大排队长度计算方法.经VISSIM和SYNCHRO等交通软件的对比分析表明,模型具有较高的计算精度,可定量分析上下游交叉口各交通要素对排队长度的影响,适用于关联交叉口的交通设计优化或拥挤路段的实时信号控制.

桥梁两端交叉口不同控制方式效果的比较

以福清市玉融大桥及两侧桥头交叉口为研究对象,以桥面进口道上的95%排队长度和平均区间速度为交通效益的目标评价指标,应用Synchro和Vissim仿真优化软件对无信号控制、单点优化信号控制和协调优化控制系统进行设计优化及评价.结果表明:采用协调优化控制系统和单点优化信号控制系统后,95%排队长度分别比无信号控制减少了52.00%和49.85%,平均区间速度分别提高了30.78%和7.5%.由此可知,信号协调优化控制系统是比较理想的控制方式.

无线传感器网络中面向紧急信息可靠传输协议

在无线传感器网络的监测领域,紧急信息的可靠传输成为关键问题。该文研究了面向紧急信息可靠传输的特点,提出一种适用于无线传感器网络的紧急信息可靠传输协议。该协议采用全新的拥塞控制方式,将缓冲区队列长度与队列长度变化率相结合,并引入状态机对节点的拥塞程度进行评估。节点在本地计算其拥塞度,并以此对其工作状态进行划分,进而采用不同的速率、带宽调整策略。仿真结果表明,该协议保证了紧急信息的可靠传输。

基于轮询控制的无线传感器网络MAC协议性能分析

为解决网络性能均衡问题,提出一种一队列两服务的轮询控制策略,用于无线传感器网络的媒体接入控制中.首先,在该轮询控制策略中,一个队列根据系统总负载率按概率采取门限和完全两种服务,采取完全服务的概率与采取门限服务的概率相加等于1;其次,对控制策略模型进行了系统分析,用控制流程的方法对模型进行了描述;然后,通过Matlab实现了控制策略模型仿真,并将其与完全服务和门限服务进行了对比,实验结果表明,该控制策略可以达到均衡网络性能的效果;最后,对现有MAC帧结构进行了分析,提出将现有帧结构重新设计以实现该轮训控制策略,说明了该控制策略在实际网络中的可行性.

信号控制下路段交通承载能力计算及交叉口配时优化模型

为了能够对信号控制下的路段交通承载能力进行准确分析计算,综合考虑路段空间属性、路段排队长度、驶入驶出流量以及交通控制方案等因素,给出了道路及路段与信号交叉口的交通承载能力定义,推导了最长承载时间与最大承载车辆总数的计算方法,建立了信号交叉口的交通承载能力优化模型,并搭建了基于VISSIM与PYTHON的实时交互仿真实验平台.针对算例中信号交叉口流量不变与流量动态变化2种情形进行了计算仿真.结果表明,与现有的等饱和度配时方法相比,该优化模型2种情形的最长承载时间分别增加了约23.0%和55.1%,且仿真结果与计算值的最大偏差在12.4%以内,验证了优化模型的有效性,实现了通过延长最长承载时间降低过饱和交叉口上游发生排队溢流的风险.

GPID:变速PID主动队列管理算法

主动队列管理(Active Queue Management,简称AQM)是网络拥塞控制领域的一个热点.针对主动队列管理中PID算法超调量大,抖动大的问题,提出一种GPID(Gearshift PID)的拥塞控制算法.该算法特点是:积分作用大小跟随瞬时队列长度的偏差大小变动而变动,队列长度的偏差越大,则积分系数值越小,收敛速度越慢,超调量越大;反之,偏差越小,积分系数值越大,收敛速度越快,超调量越大.该算法可以有效的控制队列长度的偏差变化,调节瞬时队列长度趋于队列期望值收敛.仿真实验结果表明,该算法收敛速度快,链路利用率高,平均队列长度更趋于期望值.

TCP网络主动队列管理的非线性状态反馈跟踪控制

针对TCP网络的非线性动态模型,在链路容量和传输时延均为常值的情况下,提出一种新的主动队列管理控制算法。这种控制算法利用系统窗口大小和往返时间信息,使被控系统的平均队列长度能够渐近跟踪期望平均队列长度,并保证被控系统的状态有界。最后的仿真结果验证了理论分析的正确性和控制律的有效性。

N-控制策略且温储备失效M/G/1可修排队

把“N-门限值进入控制策略”引入到具有温储备失效和延迟修理的M／G／1可修排队系统，其中在系统处于温储备失效的状态下最多容许N（≥1）个顾客进入系统．利用全概率分解技术和Laplace变换工具，讨论了系统在任意时刻t队长的瞬态和稳态分布，得到了稳态队长分布的递推表达式．同时分别讨论了当N=1与N-00时的特殊情况．最后，建立了系统单位时间总成本费用函数，通过数值计算例子讨论了最优门限值N．

基于数据驱动的无线传感器网络拥塞控制

为解决当前无线传感器网络拥塞问题,加快数据传输速度,提出基于数据驱动的无线传感器网络拥塞控制方法.通过传输节点被动监察附近节点传输的数据帧,量化节点活跃度判断附近节点是否存在拥塞问题,基于离散指数趋近率控制的抖振分析结果设计自适应离散滑模拥塞控制器,针对存在拥塞问题的节点,采用数据驱动技术根据节点间关联性设计无线传感器网络拥塞控制策略.测试结果表明,相比传统的控制方法,本文方法能降低节点内数据队列长度的波动性,提升单位时间内数据传输量,节点信道拥塞标记率具有一致性,控制在4.5%左右,其响应时间控制在100 ms左右,具有良好的控制性能.

基于MP与MPC相结合的分布式交通信号控制研究

依托于最大压(Max Pressure,MP)分布式信号控制特性,结合已建立的实时排队长度预测模型,利用模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)进一步对修正后的MP信号控制策略进行滚动反馈优化,提出了MP与MPC相结合的分布式信号控制方法.模型验证结果表明:MPC嵌入后,MP优化下的交叉口1与交叉口2延误分别降低了13.47%、15.35%;并且对比了MP绿信比分配权重修正前后对控制输出的影响,优化后瓶颈路段的车道4和车道10的排队溢出次数分别从6次和9次降低为0次,表明修正后MP绿信比权重的信号优化策略更能有效防止排队溢出现象的发生.

桥梁两端交叉口信号协调控制的优化设计

为提高桥梁两端交叉口的通行能力,减小桥面上车辆排队长度以及排队车辆的制动和启动对桥梁使用寿命的影响,以建瓯市水西大桥以及两侧的3个交叉口为研究对象,以排队长度、平均行程速度为目标评价指标,应用Synchro仿真软件对现有的信号协调控制方案进行分析与评价,并根据高峰时段的交通量和交通管理措施,采取"分时段、分方向"的信号协调控制优化策略,建立优化的信号协调控制系统。通过对比分析优化前后信号协调控制系统的交通效益指标,可知早高峰时段水西桥东西两端桥面上的排队长度分别缩短63.64%和52.94%,自东向西的平均行程速度提高20.48%,晚高峰时段桥面上的排队长度分别缩短56.52%和9.76%,自西向东的平均行程速度提高95.65%。