Network Traffic Generation Based on Statistical Packet-Level Characteristics

Network traffic is very important for testing network equipment, network services, and security products. A new method of generating traffic based on statistical packet-level characteristics is proposed. In every time unit, the generator determines the sent packets number, the type and size of every sent packet according to the statistical characteristics of the original traffic. Then every packet, in which the protocol headers of transport layer, network layer and ethernet layer are encapsulated, is sent via the responding network interface card in the time unit. The results in the experiment show that the correlation coefficients between the bandwidth, the packet number, packet size distribution, the fragment number of the generated network traffic and those of the original traffic are all more than 0.96. The generated traffic and original traffic are very highly related and similar.

基于结构主题模型的民航管制不安全事件主题识别

为探究民航管制运行不安全事件的发生规律及特点,采用结构主题模型捕捉报告中的词汇共现及层次结构。考虑结构主题的语义连贯性以及排他性等指标,辨识管制运行事件的最优主题数目。选取事件严重度及发生时间等协变量,构建融合多变量的主题分析,挖掘不同类型事件的严重度差异性及在时间维度上的演化趋势。最后,基于航空安全自愿报告系统2018-2022年的4346起管制事件报告进行实证分析。研究结果表明:与管制运行有关的不安全事件可分为管制移交、恶劣天气、人为因素事件、夜航航班、场面滑行、起飞离场、部门协调、雷达间隔、设备故障、进近程序、陆空对话、复杂空域环境、飞行冲突、飞行高度、冲/偏出跑道及跑道侵入15类;飞行区滑行、进近程序、飞行冲突等事件更易产生严重事故;飞行高度有关的不安全事件呈逐年上升趋势。研究结果可为提升管制运行安全风险水平提供理论支持,并为管理人员针对性施策提供参考。

基于流量自相似性的网络队列管理算法

网络流量的自相似性会导致数据突发状态持续,传统队列管理算法无法对网络流量突发状态进行预测,从而影响网络端到端时延、丢包率和吞吐性能。针对该问题,提出一种基于网络流量预测的主动队列管理算法P-ARED。基于网络流量的均值和方差给出网络流量等级的概念,讨论网络流量等级转移概率与Hurst参数之间的关系,提出基于贝叶斯估计思想的网络流量等级预测方法。在此基础上,在对自相似网络流量环境下的平均队列长度、缓存队列长度最小阈值等参数优化设置的基础上,基于Hurst参数和自相似流量等级预测结果,重新设计ARED算法中分组丢弃概率的计算方法,以提高缓存队列长度的稳定性。仿真结果表明,P-ARED算法与对比的主动队列管理算法相比,降低了网络端到端时延和丢包率,提高了端到端吞吐性能,其中平均吞吐量最高提升7.63%,平均时延最多降低17.52%。

基于改进NSGA-II的轨道交通接驳公交线路优化

为解决接驳公交线路规划不合理和时间安排不完善的问题,提出了基于改进NSGA-II算法的环形接驳公交线路优化方法。首先,结合双层规划理论,以乘客出行时间成本最小化、公交企业运营收益和接驳公交服务率最大化为目标函数,以接驳公交线路站点数、线路长度和发车频率作为约束条件构建上层模型,采用Logit模型构建了下层接驳客流分配模型;其次,运用Floyd算法对NSGA-II算法的初始化种群进行了优化,针对所提出的模型设计了模型求解流程;最后,以哈尔滨市轨道交通1号线医大一院轨道交通站为案例,运用笔者提出的多目标双层规划模型和算法进行求解,并与原NSGA-II算法和基于Logistic混沌映射的NSGA-II算法进行对比。研究结果表明:基于Floyd算法改进的NSGA-II算法在多目标双层规划模型求解时,收敛速度更快效果更好,求解结果可以在Pareto前沿得到多个相互非支配的最优解;不同解集对应目标函数值不同,但可以达到接驳公交网络整体效益最优,采用折衷最优解集表述求解结果。

市域快线行车组织在埃及斋月十日城铁路项目中的应用研究

为适应我国社会经济和新型城镇化发展,市域铁路正呈现蓬勃发展的态势。埃及斋月十日城铁路项目作为为中资公司“走出去”的第一条成功执行的市域快线,与其功能需求和技术特点相匹配的行车组织关键技术和方法在海外推广具有一定的难度。该论文简述了埃及轨道交通发展历程及现状,总结了项目的主要特点,阐述了车辆选型、速度目标值及站立标准的确定,分析了辅助配线设置方案,探讨了快慢车行车组织模式的可行性,提出了线路多次延伸后列车开行方案的设想。

中国城市不同交通方式间空气污染物暴露水平比较研究概况

城市交通与公众的日常生活密切相关,交通微环境内的空气污染已成为不容忽视的公共卫生问题。本文通过回顾中国多城市不同交通方式间空气污染物暴露水平比较研究,进一步分析使用不同交通方式可能面临的各种污染物暴露水平差异,可为保护公众日常交通出行健康,以及采取有针对性的交通污染物控制措施提供参考。

环岛出口道人车冲突影响因素分析

为有效降低行人与车辆之间冲突的潜在风险,尽可能地避免交通事故的发生,对行人行为特性影响因素与交通冲突之间的联系进行了研究,选取了长春市人民广场处环形交叉口的3个出口道,以交通冲突数据为基础,进行有关行人因素的人车冲突严重程度分析;收集高峰时段的人车冲突数据,选取合适的交通冲突指标,聚类分析得出不同种类交通冲突的阈值以及不同类型人车冲突的严重程度,引入危险度的概念得出小型出口道危险性比大型出口道危险性大的结论;进一步探究行人特性与人车冲突的相关性,发现行人违章率与冲突之间存在正线性关系,行人在即将发生冲突时注视方向由车辆方向到过街方向会大大减少冲突发生。

基于双层规划的城市交通疏散与应急车辆调度协同决策

针对城市中可能同时发生多起事故的严峻形势,研究拥堵交通状态下的应急救援问题,构建了一种疏散与调度协同决策的双层优化模型。上层模型考虑行程距离得到备选救援路径;下层模型以救援最公平和行程时间最小为目标,以救援需求和时间窗为约束优化应急车辆调度方案,以路段最大流量和事故严重程度为约束优化交通疏散方案。为求解下层协同决策模型,设计了一种具有基因表达调控策略编码的改进遗传算法。算例结果表明:沿救援路径进行交通疏散,救援总行程时间较疏散前降低了24.02%;与BA、SFLA两种群智能优化算法相比,改进遗传算法最优解的平均目标值分别减少了10.17%、13.19%。

一种基于部分数据的多级剪枝Obfs4混淆流量识别方法

Obfs4混淆流量是匿名通信网络Tor的一种承载流量,因其强匿名的特性而被滥用于非法网络活动,因此识别Obfs4混淆流量对预防利用Tor网络进行的网络犯罪具有重要作用。现有识别策略往往侧重于分析Obfs4流量特征,将完整流样本利用机器学习或深度学习技术进行精细化识别,但处于在线流识别的应用场景下时间开销偏高,且识别准确度在Obfs4应用间隔到达时间反检测技术(Inter-arrival Timing,IAT)后有所下降。为此,提出了一种基于部分数据的多级剪枝Obfs4混淆流量识别方法,仅收集每个流最先到达的少量数据包进行多轮快速过滤,并重点针对IAT模式特性设计识别方法,提升了Obfs4流量识别的效率和鲁棒性。该方法将识别过程分为握手阶段和加密通信阶段。在握手阶段,充分挖掘Obfs4握手数据包的隐含语义,进行随机性、时序和长度分布特征的粗粒度快速剪枝;在加密通信阶段,先对每个流的前若干数据包进行特征提取,并提高IAT相关特征的权重,最后利用XGBoost分类方法进行细粒度识别。实验结果表明,在包括了应用IAT技术的混淆流量的数据集上,使用流的前30~50个数据包能达到99%的正确率和精确度,平均每条流的处理时间在毫秒级。

公交-合乘车道优化设计的多目标双层规划模型

为提高公交专用道利用率,构建了公交-合乘车道(bus-HOV lanes)优化设计的多目标双层规划模型。该模型上层最小化交通总阻抗、公交运营成本和车辆排放;下层考虑非合乘车、合乘车和公交车实现多方式交通网络用户均衡;由快速非支配排序遗传算法求解,其下层由相继平均法和连续权重平均法求解;并使用Nguyen-Dupuis网络验证模型及其求解算法。结果表明:所给算法能有效获得公交-合乘车道设置方案的Pareto最优解集;合理的公交-合乘车道设置方案能有效促进合乘出行;相比不设置公交-合乘车道,全部和部分合乘车进入公交-合乘车道分别使交通总阻抗降低-0.007%~1.088%和0.038%~4.493%,使公交运营成本上升1.057%~3.864%和4.011%~5.611%,使车辆排放减少-7.598%~-1.111%和-0.677%~3.526%;当起讫点(OD)对客流量不低于其临界值,设置公交-合乘车道有利于增加公交车客流量。

武汉市城市低碳交通发展水平评价

为解决低碳交通发展水平评价中主客观权重差异和群决策定性指标量化的不确定性问题,建立基于博弈论和TOPSIS(逼近理想解排序方法)的城市低碳交通发展水平评价模型。首先,采用可拓层次分析法(EAHP)和熵权法确定指标主客观权重。其次,使用博弈论确定指标综合权重,以解决主客观权重带来的差异问题。最后,采用三角模糊数对定性指标进行量化,并结合TOPSIS进行综合评价,客观全面反映不同专家对定性指标的意见。通过上述模型对武汉市2015-2021年低碳交通发展各方面和综合发展水平进行评价。结果表明,2015-2021年武汉市低碳交通发展水平呈稳步增长趋势,评价值从0.4048上升到0.6067,与实际情况相符。该评价方法可以应用于其他城市的低碳交通发展水平评价,进而更好地推进城市低碳交通系统建设。

考虑人因-环境因素的山区公路警觉水平量化模型

为描述山区公路驾驶者的警觉状态及水平,综合考虑人因-环境因素,提出了一种山区公路警觉水平量化方法。通过分析驾驶者的眼动及行为数据来确定初始观测指标,基于核主成分分析法对多源数据进行降维,对降维后的主成分使用K-means聚类方法划分高低警觉水平;以低警觉水平样本概率为目标变量,通过筛选人因-环境因素得到了警觉水平量化因子;基于评分卡方法建立了山区公路警觉水平量化模型,并对模型进行了实例验证。研究结果表明:基于人因-环境因素的山区公路警觉水平量化模型的AUC值为0.907,KS值为71.86%,模型效果较好,能为山区公路驾驶者警觉水平动态评价及安全配套设施建设提供参考依据。

ETC门架数据驱动的高速公路差异化收费双层规划方法

针对传统收费导致高速公路经济效益低、运行效率差等问题,结合ETC(electronic toll collection)门架数据分析高速公路运行特点,提出一种基于双层规划的高速公路差异化定价模型。首先,获取高速公路ETC门架数据,分析交通量特点,初步确定所要实施的差异化收费方案。其次,构建双层规划模型,上层最大化高速公路经济效益,下层分析出行者出行行为并完成基于Logit模型的交通量分配。最后,以长深高速河北段为例展开实证分析,使用模拟退火算法求解出一种分车型分路段的差异化收费方案。结果表明:ETC门架数据能够充分分析高速公路的运营状态和运行特征,为精细化的高速公路差异化收费的研究提供强大的数据支撑;使用优化后的分车型分路段差异化收费方案后,高速经济利润提升32.3%,货车交通量增长42.2%,客车共增长36.8%;路段整体交通量增长38.6%,并且平行道路饱和度降低,拥挤状况得到缓解。

基于多级散列的动态流量调度方法

为保证数据中心场景流量转发的整体质量,在数据中心交换机上需要一个能够区分大象流和老鼠流的流量调度方法。目前,在设备上并没有对其区分,而是当作一种流量进行转发,无法保证用户的体验。本文提出一种基于大象流和老鼠流识别的调度实现方案(MHS),将链路提前规划为低时延链路和高吞吐链路,数据中心交换机将流量通过多级不平等散列表的方式进行记录,设置流量的阈值筛选出大象流,借助调度策略重定向到高吞吐链路,减少大象流和老鼠流相互影响。在可编程交换机上进行试验,结果表明该方法可以在数据中心高性能网络达到较好的效果。本方法与等价多路径路由(ECMP)在高速网络中对比,性能提升明显,队列长度比ECMP降低16%,时延降低20%。

北京市交通信号灯建设定额编制前期研究

为了提升北京市交通信号灯的建设质量,科学合理地确定信号灯造价水平,对北京市城市道路信号灯的建设情况展开了调研,采用实际测算的方法进行了初步的研究。通过总结北京地区交通信号灯的现状,以及北京市和其他省市现有信号灯建设标准规范以及定额情况,按照信号灯部件组成及分类、现场安装工艺流程、工作内容,结合调研结果和实测数据,提出了信号灯建设定额框架体系表,为指导和测定交通信号灯建设定额提供了基础性支撑。

基于深度学习的城市主干道路交通拥堵水平预测

为了解决城市主干道路交通拥堵问题,提出一种基于深度学习的城市主干道路交通拥堵水平预测方法。建立城市主干道路交通网络的Katz相似度矩阵,保存路网的结构特征,获得城市主干道路交通流数据。采用局部敏感判别分析模型,将交通流数据映射到低维流形,获得最优投影矩阵,提取城市主干道路交通特征。结合循环神经网络模型(RNN)和长短时记忆网络模型(LSTM),设计长短时记忆循环网络(RNN-LSTM)模型,解决梯度消失问题,输入城市主干道路交通特征,经过训练输出城市主干道路交通拥堵水平预测结果。实验结果表明,所提方法预测准确度在0.8~0.98,预测所需时间平均为24.74 ms,具有一定的应用价值。

山区公路无控平交口实时交通冲突风险预警系统设计及效果评估

为解决我国大规模山区公路无控平交口交通事故预防的诸多难点和症结,设计研发了一款山区公路无控平交口实时交通冲突风险预警系统,包括路侧一体化智能预警单元和中心远程管理系统软件。当路口存在冲突风险时,系统采用图形、文字和灯光的多模态LED板,向驾驶员一体化发布交通冲突风险预警信息和动态路况信息。现场安装测试结果表明:①在5种冲突风险场景下,预警策略显示正确率为100%;②当无车辆冲突、主路仅显示提示信号时,约60%的车辆有刹车减速行为;当路口车辆存在交通冲突,主路发布冲突警示信号时,80%左右车辆会减速;③70~85 km/h车速范围内的车辆占比从60%下降到45%,85%车速从示范前的81.4 km/h下降为78.1 km/h。

高速公路车道级视频检测区自动设定方法

针对云台摄像枪在轮巡过程中无法自动设定视频检测区,从而影响交通事件识别准确率的问题,提出了一种基于视频的高速公路车道级检测区自动设定方法。首先,通过分析U-Net和MobileNet系列模型的特征,结合深度可分离卷积和倒置残差等结构,设计了一个高效且轻量化的R-Net系列模型,专门用于车道线和可行驶区域的语义分割。在此基础上,根据高速公路特定场景识别任务的特点,提出了一种基于连通域分析的车道线和检测区标记算法,实现了车道级检测区的自动设定。同时,为了提高标记算法的准确率,首次引入了阈值处理和叠加帧数这两种预处理方法,然后利用二次方程对车道线标记结果进行拟合,实现了车道线完整且平滑的分割。实验结果表明,R-Net系列模型的性能指标MIoU与传统模型如SegNet和U-Net接近,但显著减少了模型参数量和内积运算量,其中R-NetV2模型的分割性能指标MIoU达到90.6%,与U-Net相比仅下降了0.4%,但其模型参数量减少了38.7%,内积运算量减少了62.5%。对经过预处理后的语义分割结果进行标记,车道线标记准确率与传统方法相比从80.47%提高到95.58%。

基于多级代理的空管软件版本管理系统

随着中国民航航班量的持续增加,空管自动化系统的规模也在不断地扩大,从之前的20多个节点扩大到北京区管系统的400多个节点,原有的基于中心节点的软件版本管理系统由于受到节点数增多以及分区带宽的限制,导致在系统软件升级维护过程中,软件升级包发布时间长、效率低。针对该问题,文章提出一种基于多级代理的空管软件版本管理系统,系统采用基于MD5验证技术、多级分区代理技术和压缩传输技术,实现了大规模空管系统软件版本的快速管理。该系统有效提升了空管软件的发布速率且节点数越多,效率提升越明显。

首都核心区慢行设施服务水平评价研究

近年来“慢行优先”逐渐成为城市交通发展的主题之一。因此,为有效评价首都核心区慢行设施服务水平,因地制宜地提出了一种综合考虑设施、秩序、使用量等方面的评价体系。该体系以评价首都核心区慢行系统为目标层,以网络、环境、空间为准则层,以非机动车道宽度、人行道宽度等为指标层,将慢行设施服务水平由定性静态评价拓展到定量动态评价,实现了对慢行系统的“慢行体检”。同时利用该体系对北京市30条重点道路的慢行系统进行了评价,并将该评价结果与问卷调查结果进行了对比与验证。