工业5G的非授权频段多优先级动态接入方法

为实现工业5G在非授权频段的高实时、高可靠无线通信,提出了一种多优先级的动态信道接入方法,以满足异构工业任务的按需通信。该方法通过对多种无线网络共享的非授权频段进行实时信道监听,可以根据信道占用率动态切换信道接入方式,包括随机接入和确定性接入。其中,根据异构工业任务的实时性要求,定义了多种接入优先级,并确定合适的竞争和退避时间窗口。仿真结果表明,在工业多设备接入场景下,所提方法的信道传输可靠性达到99.99%,并且实时性比WiFi的载波侦听多路接入/碰撞避免机制(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,CSMA/CA)和授权辅助接入(Licensed Assisted Access,LAA)的先听后说(Listen before Talk,LBT)机制分别提升了24.7%和46.3%。

基于多优先级排队论的配电物联网带宽分配方法

针对数据量剧增的配电物联网中存在的带宽利用率低和业务数据服务质量(quality of service,QoS)难以满足通信需求等问题,提出一种多优先级排队论的带宽分配方法。首先,对感知终端到边缘物联网关的业务数据传输过程进行改进,改进后的传输过程可根据不同业务数据对QoS的不同要求进行数据优先级的划分,对不同优先级数据设置不同的服务机制;然后,对业务数据传输中的马尔科夫过程进行分析,基于改进后的数据传输过程建立以带宽利用率为目标,丢包率和延时时间为约束的多优先级排队论带宽分配模型;并将所提出的带宽分配方法与传统方法进行对比。结果表明:QoS指标有所改善,而且带宽利用率比传统不分优先级带宽分配方法高9.73%,比弹性系数法高31.17%。最后,探究多优先级排队论带宽分配方法的动态性能,结果表明适当地提高带宽可以改善QoS指标,但要注意带宽增大时所带来的带宽利用率减小问题。合理的带宽分配可以避免资源的浪费。

基于WSN的流程行业安全生产数据多优先级多路径传输方法

为区分基于无线传感网络(wireless sensor network,WSN)的流程行业安全生产监测数据的优先级,保证关键安全生产决策数据的高质量、低时延传输,减少监测系统对生产事故的误判或漏判现象发生,通过建立实现多层级数据融合的分簇监测网络架构,划分流程安全生产过程中3个级别的数据类型,并提出数据多优先级多路径传输方法。研究结果表明:与传统基于WSN的传输方法相比,本文提出的基于WSN的流程行业安全生产数据多优先级多路径传输方法能够提升高优先级数据传输的及时性和可靠性,有利于安全生产的准确决策。研究结果可为基于WSN的流程行业安全生产监测提供参考。

面向蜂群无人机自组网接入协议的多优先级动态阈值算法

针对蜂群无人机自组网中存在的数据传输低可靠性以及高时延等问题,提出了面向蜂群无人机自组网接入协议的多优先级动态阈值算法。首先,分析数据帧在无线信道中的传输过程,利用各优先级的数据发送概率求得各优先级的数据传输成功率;其次,提出了一种改进的信道满载阈值计算方法,当信道环境发生变化时能够稳定数据的传输并降低时延;最后,通过依次调整各优先级阈值,维持整体信道处在满载阈值水平,保证了最高优先级队列的高传输成功率与低传输时延,有效地提高了整体蜂群无人机自组网的性能。仿真结果表明:在不同业务量接入的情况下,所提协议能够保持各优先级数据的高传输成功率、低时延和高吞吐量传输,传输成功率比基于业务量统计的多优先级接入协议提升了14.2%,并在最高优先级数据传输成功率、端到端时延以及吞吐量等方面具有较大的优势。

SpaceWire多优先级分层调度交叉开关研究与设计

SpaceWire(SpW)路由是SpW网络的关键设备之一,采用纵横式交叉开关(crossbar switch)结构,由于SpW网络数据分组最大长度不固定,经典的滑动迭代轮询匹配(iSlip)调度算法并不适用。研究二维行波进位交换结构,提出一种多优先级分层调度的crossbar switch实现结构,为不同业务流量类型赋予不同优先级可以提高网络服务质量(QoS),采用基于仲裁反馈轮询(FBP)算法,在群组路由时具有良好输出公平性。通过向环型行波进位(CRCS)仲裁结构中插入寄存器分割组合逻辑组成流水结构降低组合延迟,提高最高系统频率,解决路由端口数量扩展的问题。使用可编程逻辑语言实现优先级数量和端口数量可配置的crossbar,CRCS结构具有资源占用少、仲裁速度快和易于扩展的特点。以4×4规模的crossbar switch为例,采用二维CRCS结构相比于线性扩展结构,仲裁逻辑单元数量节省67.3%,仲裁延迟降低约60%,在Xilinx V7系列现场可编程门阵列(FPGA)进行逻辑综合,行列各插入2级寄存器,即可满足最大规模下的SpW路由应用需求。

基于现场可编程逻辑门阵列的多优先级改进型载波感知多址协议在Ad Hoc网络中的实现和性能

Ad Hoc网络因为无需架设网络设施、抗毁性强等特点,常用于军事领域和一些极端自然环境中。媒体访问控制层的随机多址协议在Ad Hoc网络中有着重要的应用,而多址协议的时延和可靠性是制约Ad Hoc网络传输质量的关键性因素。针对这两个关键性因素,改进传统的随机多址接入控制协议,设计改进型三维概率载波感知多址(CSMA)协议模型,可保证在到达率较高情况下依然具有较好的吞吐量,并进一步改善协议可靠性。为不同的发送节点设定不同的优先级,实现区分服务,进而增强信道资源的有效利用。结果表明:与传统的1坚持CSMA协议比较,改进型三维概率CSMA协议减少了时延且吞吐量最大值增长24.34%;根据协议原理设计基于现场可编程逻辑门阵列的多优先级改进型三维概率CSMA协议的硬件系统,可以提高Ad Hoc网络传输的可靠性。

基于多优先级稳态优化的双层结构预测控制算法及软件实现

研究包含稳态目标计算(Steady-state target calculation,SSTC)层和动态控制层的双层结构预测控制(Model predictive control,MPC)及其实现方法.我们将已有的辨识、优化和控制方案适当地组合并软件化.通过在多优先级稳态目标计算中引入新的变量,给出了稳态目标计算的统一表达方法,每个优先级的优化问题或是跟踪外部目标,或是放松软约束.通过仿真算例和应用实例相结合的方式验证了软件功能.

一种基于多优先级队列和QoS的服务调度策略

针对网格服务流程的特点,在多维调度策略分析基础之上,提出基于多优先级队列和QoS的服务调度模型,并给出划分逻辑子网的思想,为具有不同需求的不同服务分配到最佳资源并得到最优处理.实验对资源调度公平性、服务请求响应时间等指标进行了测试,充分表明该调度模型的有效性.

双层预测控制中基于操作变量增量的多优先级稳态目标计算

本文给出一种双层结构预测控制(MPC)中多优先级稳态目标计算(SSTC)的描述方法.在可行性阶段,被控变量(CV)和外部目标(ET)的软约束以及操作变量(MV)的硬约束被统一表述为关于MV增量的约束,将软约束(包括ET的期望上下界、CV的操作上下界、以及ET的跟踪)进行放松,保证放松以后MV增量约束集的相容性.在经济优化阶段,在MV增量约束集中寻找经济最优的MV增量值.该算法在已有文献的基础上,对ET/CV的等式/不等式约束统一处理.仿真算例证实了该算法的有效性.

一种支持多优先级的高速Crossbar调度算法

现有支持多优先级的高速Crossbar调度算法需要交互的控制信息较多 ,控制信息的传输时间已成为调度算法性能提高的主要瓶颈 .为提高Crossbar调度的性能 ,本文提出一种新的支持多优先级的高速Crossbar调度算法p iDRR ,该算法具有硬件实现简单、控制信息量少、高速和可扩展性强等优点 .仿真结果表明 ,p iDRR具有良好的吞吐量、时延性能 ,适用于高速、多端口、大容量的路由器 .

卫星通信系统多优先级信道预留分配策略

随着通信系统的不断发展,对融合地面系统的天地一体化网络的研究越来越多,而卫星通信系统中,由于卫星高速移动等特性,不可避免需要对呼叫的接入切换进行研究。针对天地一体化信息网络需要支持多场景多业务情况下的通信需求,考虑不同呼叫优先级不同,对多优先级的多种呼叫业务进行考虑。根据信道预留的思想,对不同优先级接入与切换呼叫设定不同的可用信道数,优先级越高的呼叫,为其留更多的可用信道以确保其接入信道成功。同时,由于动态信道预留较固定信道预留能够更好地利用信道资源,最终考虑多优先级下的动态信道预留策略。对多优先级动态信道预留与多优先级固定信道预留策略进行仿真验证,发现动态预留方案得到的系统服务质量更好。对于单一策略,发现优先级越高的用户接入与切换呼叫接入信道失败率更低。

IEEE802.11e EDCA多优先级混合时隙传输方法

针对无线局域网中各种多媒体数据业务对传输QoS的不同需求,在IEEE 802.11eEDCA机制的基础上提出了一种多优先级混合时隙传输方法。该方法规定一段时间为一个混合时隙,期间包含的时隙数小于等于业务的种类数,各业务按照传输QoS的需求组合分配到不同优先级的时隙中进行传输,从而调节不同传输QoS需求业务在数据链路层的碰撞概率。与传统的IEEE 802.11eEDCA机制相比,多优先级混合时隙传输方法降低了站点之间的碰撞概率,提高了需求业务的吞吐量、丢包率、媒质访问延迟等网络性能指标。对于站点变动较大的网络,其具有较强的抗扰动性。

基于多优先级动态规划算法的装备保障任务调度

为有效解决信息化战争装备保障需求不确定性和保障环境复杂条件下的装备保障任务调度问题,构建了装备保障任务调度模型,阐述了多优先级动态规划算法的基本流程,并结合实例进行了分析,验证了该方法的有效性。结果表明,该方法为战时装备保障力量的部署运用提供了一种思路与解决途径,解决了装备保障力量单元分配过程中存在的局部搜索和优先权函数的合理性问题,避免了力量单元在执行任务过程中不必要的协同。

大规模无线传感器网络多优先级自适应分簇路由协议

对大规模无线传感器网络(WSNs)的路由协议进行了研究,针对大规模WSNs密集实时数据采集这一应用模型所存在的传送实时数据延时长、传送大量密集数据能耗大的问题,在LEACH-C协议的基础上,提出一种多优先级自适应(MPA)分簇路由协议。该协议针对不同数据采用多优先级服务策略,同时引入基于休眠/活动节点对的改进TDMA机制。仿真结果表明:MPA协议较LEACH-C协议有效地减少了传输实时数据的延时,并且为网络提供了很好的能量有效性。更适合于采集密集实时数据的大规模部署的WSNs。

机载异构网络多优先级多径QoS路由协议研究

为了保障机载全域异构柔性网络中多种优先级业务的不同QoS需求,提出一种多优先级多径QoS路由(multi-priority and multi-path based QoS routing,MP2R)协议。该协议综合考虑路由有效性和可靠性指标,并基于强拆继续型服务策略的多优先级M/M/1系统,构造了路由代价惩罚函数,通过最优化理论对函数求解最小值,从而制定最优路由选择策略。基于机载网络模型路由仿真研究结果表明,MP2R协议不仅具有多业务类型的区分服务和QoS保障能力,而且能够合理利用网络资源,避免网络拥塞,实现负载均衡,有效满足机载全域异构柔性网络的性能需求。

蓝牙微微网内多优先级业务动态带宽分配算法

针对蓝牙网内存在多种类型业务的调度问题,提出了一种蓝牙微微网内多优先级业务动态带宽分配(Multi-priority bandwidth allocation,MPBA)算法。MPBA算法通过估计高优先级链路的数据到达速率和所选择发送分组的类型推导出每条链路的最佳轮询间隔,通过比较每条高优先级链路的时隙计数器是否达到自身的最佳轮询间隔决定是否调度该链路。仿真结果表明,MPBA算法能够很好地保证高优先级业务的带宽需求,而且有较高的信道资源利用率和较低的调度时延。

支持多优先级分组交换调度算法研究及其调度器设计

输入缓存交换结构的特点是缓存器和交换结构的运行速率与端口速率相等、实现容易,但存在队头阻塞。如果采用虚拟输出排队方法和适当的分组调度算法可予以消除,使吞吐率达到100%。文章首先研究讨论了并行迭代匹配算法,滑动迭代匹配调度算法的基本原理、迭代仲裁步骤及其硬件实现;对高速分组交换调度算法的性能进行了分析比较。然后给出了在高速输入队列交换机中实现多优先级调度算法的调度器设计与实现方案。经设计实现证明高速分组交换调度算法不仅硬件实现简单,而且具有良好的特性。

多优先级DQDB城域网的性能分析

本文分析了多优先级DQDB城域网的性能,得到了采用不同优先级时,报文平均停留时间的表达式。计算机仿真结果与理论分析相吻合。

WDM网络中支持多优先级动态业务的路由算法

路由问题始终是WDM网络中的一个核心问题。基于多优先级动态业务,对不同等级的业务设置不同的瓶颈门限,产生不同的禁用链路集,当一个连接请求到达时,根据其优先级在网络中将相应的禁用链路删去,在剩余网络中寻求最优路由,从而获得一种新的路由算法——链路限制法。算法能缓解通信链路中的“瓶颈”,同时保证高优先级的连接请求具有较好的传输指标。

多优先级的异构网络多路径并行视频传输算法

为了在异构网络环境中使用多路径高效的并行传输高质量的视频流,本文针对H.264视频编码中不同的图像帧丢失后对解码造成的不同影响,提出了一种多优先级的多路径并行视频分配算法。所提出的算法将不同图像帧分成两个优先级,并根据整个网络的实时状态动态的把视频流分配到不同的路径中,使得系统在接收端丢失最少的图像帧。仿真结果表明,所提出的算法可以大大减少网络的丢帧率,提升网络传输视频数据性能。