网络拓扑未知环境下确定性网络编码数据传输

针对网络拓扑未知且宿点具有至源点的反馈路径的单源组播问题,提出了确定性网络编码数据传输的编码构造方法.把组播连接过程分为试播与数据传输两个阶段,在试播阶段,源点作为中心控制节点,采用随机线性网络编码策略反复组播试验包至网络,宿点反馈信息至源点,分别测试出组播容量和各信道的编码向量.在数据传输阶段,利用试播阶段获得的参数,采用确定性网络编码数据传输策略传输数据.理论分析表明了方法的可行性,仿真测试结果表明了方法的有效性.

工业PON中确定性网络传输技术研究(特邀)

无源光网络(PON)凭借其大带宽、低成本和抗电磁干扰等优势,被认为是下一代工业互联网的重要组网技术之一。然而,以“带宽提升”为主要技术发展思路的常规PON,其传输控制机制难以满足以“时间敏感”为特征的高品质工业业务传输需求,对常规PON的网络传输能力提出了重要挑战,迫使其融入新的特性,即确定性。文章以时分复用(TDM)-PON为主要研究对象,首先阐述了工业互联网的业务特征及传输需求,分析了工业互联场景下常规TDM-PON面临的两大技术挑战:一是传统带宽分配方案引起的时延不确定性;二是队列调度机制僵化引起的时延不确定性。围绕上述挑战,文章介绍了提升TDM-PON确定性网络传输能力的关键技术,如协作传输接口、单帧多突发和确定性带宽分配(DetBA)等。其次,文章介绍了一种基于网络演算的时延边界建模思路作为确定性工业PON系统设计与性能评估的理论模型。最后,文章从业务层、媒质接入控制(MAC)层、物理层及控制管理平面等多个角度探讨了确定性工业PON的潜在技术及发展方向。

时间敏感网络中确定性传输技术综述

时间敏感网络是工业互联网基础设施转型升级的重要研究方向,确定性传输技术是时间敏感网络面向工业控制支撑确定性实时传输需求的核心关键技术,主要包括控制面的时间触发调度技术、转发面的混合传输技术以及确定性时延分析技术.调研了近年来时间敏感网络中确定性传输技术的研究现状并进行了系统地梳理和总结,首先介绍了时间敏感网络不同种类业务流的流量模型;然后基于该流量模型,介绍了控制面的时间触发调度模型、研究现状及其挑战,介绍了转发面时间敏感网络交换机的体系结构、多业务流混合传输策略以及当前方案的不足与改进方向;接着,对整个时间敏感网络的时延模型进行建模分析,介绍基于网络微积分的确定性时延分析技术、研究现状以及可能的改进方向;最后,总结时间敏感网络确定性传输技术所面临的挑战以及未来的研究展望.

引入不确定性的信息隐藏系统安全模型

信息隐藏是网络信息安全领域的一个重要内容.它着眼于被隐藏信息本身的不可探测性,而对如何确定一个信息隐藏系统本身是安全的,缺乏相应的措施和理论依据.通过对信息隐藏系统基本模型的安全性分析,提出引入不确定性构建信息隐藏系统安全模型的思想,推导了安全模型的基本安全条件.该模型给出了确定一个信息隐藏系统本身安全性,最大限度地降低攻击者探测到隐藏秘密可能性的理论依据.

融合时间敏感网络技术的5G前传网承载配电网业务的性能评估

5G前传网络承载配电网业务时,保障其确定性传输具有重要意义。本文基于融合TSN(time-Sensitive Networking)技术的5G前传网架构,提出了一种基于时隙窗口的配电网时间敏感业务调度机制。设计了优先级传输方案,采用时隙窗口的高优先级配电网业务调度机制,通过预留时隙避免业务流间的相互干扰,以降低配电网时间敏感业务的时延和抖动,提高高优先级业务流量的传输速率。最后搭建了配电网业务的TSN+5G前传网络模型并进行了性能评估。实验结果表明,IEEE 802.1Qbv在保障配电网时间敏感业务的确定性传输具有明显优势。相关技术也可应用交通轨道供配电通信应用场景,提高供配电网络的安全性和可靠性。

确定性网络跨域传输架构与DRL流量调度算法

针对时间敏感网络的跨域传输问题,提出了确定性跨域传输架构和基于深度强化学习(DRL)的调度算法。确定性跨域传输是一种融合循环队列转发与确定性网际互连协议的广域确定性组网架构,通过定义跨域周期映射函数,建立基于时隙的确定性传输通道,保障有界的传输时延;基于DRL的时隙路径联合在线调度算法,定义DRL状态、动作和奖励,以收益和最大化为目标对不同收益的业务流进行调度。实验结果表明,所提跨域传输架构和调度算法可以保障端到端的确定性传输,显著提高了流量调度收益值,以保障重要流量的传输。

跨域解耦的端到端确定性网络传输调度机制

提出了一种端到端确定性网络传输机制,在网络域边缘部署了离散整形器,可以实现不同网络的时钟域之间的解耦。与已有机制相比,用该机制无需经过跨域时钟同步过程,并降低了业务调度的问题规模,也增强了确定性网络的可用性,不仅支持周期性确定性业务流量,还能处理非周期性确定性业务流量和随机业务流量。为了进一步提高网络效率并降低成本,还设计了一种基于拍卖的在线调度算法。仿真实验结果表明,所提机制能够有效实现时敏业务的确定性端到端跨域传输,并且比现有方法能够降低跨域时延。

时间敏感网络下的一种新型灵活门控机制

时间敏感网络流调度算法通常需要生成大量的门控事件。这超出了网络设备的能力,使得调度算法难以在实际网络中部署。针对此问题,提出一种新型灵活门控机制,通过放松实时业务流与尽力而为业务流严格隔离的约束,允许部分节点对实时业务流不启用门控机制。该机制允许灵活地选择在各个网络设备端口对各实时业务流使能门控,能够将调度实时业务流所需的门控事件最多减少91.6%,其甚至允许实时业务传输路径上存在不支持门控调度的网络设备,实现与普通网络的混合组网。

基于时间敏感网络的列车通信网络时间同步与流量整形技术研究

目前城市轨道交通列车多网融合通信系统无法保证关键性数据传输的确定性。分析了该系统对TSN(时间敏感网络)技术的需求,构建了流量整形网络试验平台,开展了基于TSN技术的时间同步与流量整形的相关测试。试验结果表明:在没有其他外界条件干扰的情况下,可以实现预期的列车通信网络时间同步功能;流量整形技术在网络带宽达到上限的极端情况下,仍可以保证关键性数据传输的确定性。

基于时间敏感网络的变电站网络结构优化技术综述

时间敏感网络(TSN)是使用一组IEEE标准委员会定义的协议对传统以太网进行升级,实现关键数据流在复杂负载流量传输场景下的确定性传输。智能变电站对关键数据流传输的实时性有极其严格的要求,应用TSN技术可以简化变电站的网络结构,极大提升关键业务流传输的确定性和可靠性。

基于变电站业务流的时间敏感网络调度研究

随着新型电力系统的发展,对电力系统提出了更高的要求。时间敏感网络(TSN)具有确定性、高实时性和高带宽的特点。结合TSN协议中带宽预留技术相关方面内容,提出一种针对变电站业务流的时间敏感网络调度方法。该方法从路径和调度两个方面入手规划整个拓扑的路径方案和预留计划,从而提升对时间敏感流量进行确定性时延调度的效果,为智能变电站的以太网网络提供具有低时延抖动的传输服务,为电力系统服务质量的提升提出了一个新思路。

软件定义时间触发网络的调度算法优化

软件定义时间触发以太网(TTE)作为优化航空电子系统中消息调度的一种新模式,其动态在线调度算法必须尽力保证任何情况下所有消息的传输确定性。针对时间触发(TT)消息调度间隔小于消息帧长(小时隙)时,速率约束RC消息延迟增大、传输确定性降低的问题,对TT消息调度算法进行改进。首先,构建了TTE的系统模型,阐明了最小延迟(MID)调度算法和背靠背(B2B)调度算法的机制;然后在其基础上提出了大孔隙(MAV)调度算法,以减少(RC)消息的等待延迟;最后,利用OMNeT++实验分析这3种调度算法的性能。实验结果表明:当无小时隙TT消息时,B2B算法的消息延迟最大、MAV调度算法和MID调度算法的消息延迟接近。当有小时隙TT消息时,MAV调度算法的消息传输确定性更好,相比于MID调度算法,MAV调度算法下RC消息的传输确定性提高了87.3%。

时间敏感网络的关键协议及应用场景综述

随着信息技术的发展,以物与物作为通信主体的场景需求不断增加,如工厂自动化控制、自动驾驶等,这类通信对数据传输时延的要求远远超出了传统以太网的可控范围,时间敏感网络应运而生。时间敏感网络是以标准以太网为网络基础,提供确定性信息传输的标准化技术,通过时间感知的调度机制最小化抖动,并为时间敏感应用提供可靠的数据传输保障。通过对时间敏感网络相关国际标准的说明,介绍了其核心特性及机制,并在车载网络、工业互联网、航空电子网络和移动前传网络等应用场景进行了分析和研究。

创新确定性网络技术 赋能智能网联汽车发展

现在的互联网是一个尽力而为的架构,数据的传输无法保证时效,无法保证质量,对于推进智能网联汽车的落地来说,网络环境无疑是巨大的挑战。到了互联网的下半场,网络必须达到确定性的网络环境,智能网联汽车才能继续发展。

时间敏感网络技术及其在工业互联网中的应用

近年来,时间敏感网络技术的发展逐步引起工业界的广泛关注,多个国际标准化组织都在加速推动时间敏感网络相关标准的制定。时间敏感网络以低抖动、低延时、确定性传输为主要特点,适用于对传输时延有较高要求的应用场景,特别是对工业互联网的发展提供了有力支撑。本文对时间敏感网络的核心特性、关键机制和国际标准研究进展,以及时间敏感网络在工业互联网中若干领域的应用进行了分析和研究。

3G移动网光传输解决方案初探

3G时代的到来对移动运营商是个巨大的挑战，技术的不断迁移、设备更新换代、网络的部署、还有网络铺设、运营费用、市场需求的不确定性等都是运营商不可忽略的问题。语音呼叫在3G网络中只占用大约12bit／s，而众人期待的流媒体、互动游戏、高速下载等数据业务，一般要在几百bit／s。所有这些都对3G的基础设施，尤其是传输网的带宽灵活性提出了极高的要求。

浙江移动加快5G传输网数智化转型

4G时代,PTN网络承载以to C用户为主,承载业务单一,而5G时代,SPN网络在保证to C业务稳定承载的同时,需要在很大程度上兼顾to B业务发展。当前5G to B业务百花齐放,垂直行业需求层出不穷,如智慧矿山、智慧港口等提出的确定性网络需求,以及咪咕爱看等高清视频业务提出的大带宽需求。

一种水下接收端同步的并发媒体接入控制协议

针对水下声信号的低传播速度导致的时空不确定性问题,能够高效的利用水下声信道的长传播时延的信道预约技术,常被水下传感器网络的媒体接入控制协议的设计所采用,为了探索设计水下传感器网络的高性能媒体接入控制协议,以信道预约技术为基础,提出了一种新型的适用于移动水下传感器网络的,基于接收端同步的并发媒体接入控制协议,即CMACRS(concurrent medium access control based on receiver synchronization),新协议采用信道预约方法,实现了多个发送节点的并发传输。广泛的仿真结果显示,在吞吐量等性能方面,新协议优于非时隙级并发传输的水下媒体接入控制协议。

SSA:一种面向CQF模型的TSN资源调度算法

时间敏感网络(time sensitive networking,TSN)的目标是在工业控制和5G领域为时间敏感流提供低延迟、低抖动的确定性传输服务.资源调度是保证TSN服务质量的关键技术之一.为此,TSN标准中提出循环队列转发模型(cyclic queuing and forwarding,CQF),但是缺乏相应的资源调度算法对多流进行合理的资源分配以避免传输冲突.由于时间敏感流量具有周期性、特征预知的特点,主要从时间维度研究如何将CQF模型中的队列资源合理分配给多条数据流.将该问题抽象为多约束条件下的资源规划最大化问题,提出基于起始时隙分配的轻量级资源调度算法(start-slot assignment based scheduling algorithm,SSA). SSA通过对端系统上发送时隙进行调节,在满足约束条件的前提下最大化对队列资源的使用,避免了端到端逐跳的时隙分配.实验结果表明,与不控制时隙的直接调度方式相比,该算法能够将成功调度的流数目平均提高41. 84%.

AFDX端系统设计中的发送调度方法研究与实现

通过对AFDX协议的研究及对当前端系统常用调度方法的分析,提出索引表静态优先级调度方法(AFDX Index Priority Scheduling——AISP);针对FPGA芯片的设计特点,给出AISP方法的逻辑实现;从优先级、流量整形、确定性等方面对该方法进行分析和评价,并利用Matlab工具对虚拟链路最大延迟和平均延迟进行仿真;仿真结果证明,AISP调度方法具有较好的实时性,并且能够满足不同紧急程度的网络数据传输的需求。