一种随机Petri网性能等价化简与分析方法

随机Petri网模型是系统性能评价的有力工具,但其状态空间随模型规模的增长而指数性增长的问题限制了其对复杂和大规模系统模型的性能数量分析能力.因此,在对模型进行分析之前,先对其进行适当的性能等价化简,是一种更为可行的分析方法.本文首先讨论了一类随机Petri网-基本随机Petri网(ESPN)的性能等价分析方法,这类随机Petri网由顺序、并行、选择和循环等四种基本结构及其组合构成.作者推导出这四种基本结构的性能等价公式,并运用自底向上逐步综合替代的分层分析方法,给出这类随机Petri网模型的性能等价化简分析方法,该方法的复杂性随模型增长而线性增长,有效解决了其性能数量分析问题.然后,讨论了两种非基本结构到基本结构的转换规则,使得复杂的随机Petri网模型也可能转换为ESPN模型,从而使性能等价算法可应用于一般随机Petri网.     

随机高级Petri网在异构系统中的应用

传统的随机高级Petri网(Stochastic high-level Petri nets,SHLPNs)通过将多个同构子系统压缩成一个子系统,并将具有相同标记分布的多个标识压缩成一个标识(复合标识),从而有效地减小模型规模和状态空间.但该方法仅适用于若干同构子系统组成的系统中,本文将这种方法扩展,通过引入非对称的变迁实施谓词和扩展的复合标识,精确地模型并分析异构系统,同时也保持了SHLPNs在化简模型和状态空间方面的优越性.     

含有非马尔可夫过程的排队Petri网模型和性能分析

本文提出了一种新的高级性能模型技术,称作NM-QPN(含有非马尔可夫过程的排队Petri网,Queuing Petri Net including Non-Markovian processes),它综合了排队网,随机Petri网以及模拟求解各自的特点.NM-QPN以模拟模型为总体框架,发挥排队网和随机Petri网各自的优势对系统进行建模.提出了一套完整的NM-QPN模型求解方案,通过流等价方法将模型中的马尔可夫过程进行化简,这样可以大大减少模型的状态,最后再用模拟求解方法求解剩下的非马尔可夫过程.     

基于蚁群优化的时间Petri网及其在柔性制造系统调度优化中的应用

Petri网的优化调度求解主要采用基于状态空间的智能搜索方法,执行效率往往不高.提出基于蚁群优化的时间Petri网,通过在Petri网的变迁和进化规则中引入蚁群优化机制,改变Petri网原有的非确定性选择行为,使之具备蚁群寻优选择智能行为,克服了需要基于状态空间进行启发式搜索的缺陷,提高了调度优化的计算效率.最后应用蚁群优化时间Petri网模型,对柔性制造系统的区间Job Shop调度问题进行建模和优化求解.实验结果进一步验证了所提模型和方法的有效性.     

基于Petri网的数字媒体分发协议的安全性证明

 安全协议的形式化证明是目前的一个热点和难点问题.本文以一种数字媒体分发协议(DMDP)为例,采用基于Petri网模型并结合进程代数和逻辑归纳方法对其进行形式化证明,新的方法有效避免了状态空间爆炸问题.在证明过程中,采用协议安全性等价原则,对分发协议进行简化,使证明更加简洁.文章同时对证明方法的完备性进行了讨论,说明了Petri网模型证明协议安全性的有效性.     

一种价格时间Petri网的状态空间计算

价格时间Petri网是对web服务过程和工作流模型等进行时间和成本分析的一种新工具.而价格时间自动机则是一种相对成熟的工具.提出一种状态空间计算方法,可以将价格时间Petri网的状态空间构造为一个价格时间自动机.该方法的核心思想是在扩展状态类中增加价格参数.进一步证明了构造出的价格时间自动机和初始的价格时间Petri网是双相似的.     

一种有效的基于空间关系的复合事件检测模型

随着空间信息的广泛应用,产生了对基于空间关系的复合事件检测需求。本文建立了空间事件模型,在该模型基础上扩展定义了空间事件复合算子及其语义,并证明该定义的复合算子封闭;采用组合着色Petri网构造基于空间关系的复合事件检测模型,充分利用事件公共表达式简化Petri网;采用变迁优先级解决冲突变迁的问题,并提出基于该模型的检测算法;通过实验仿真验证该检测模型是一个简洁、有效的复合事件检测机制。     

城市公交故障抢修的随机Petri网建模及分析

针对城市公交运行过程中紧急抢修故障车的效率问题,本文基于随机Petri网建立了城市公交运行故障的抢修模型,利用随机Petri网与马尔可夫链的同构关系,得到了抢修模型稳定的状态空间及各状态出现的概率,进而分析了抢修过程各环节的利用率及各状态的时间属性,为抢修效率的提高提供了相关依据.实例验证模型分析的有效性,通过对某些抢修环节的改善和提高,进而提高公交故障抢修的效率.     

基于Petri网的工作流过程建模和时间性能分析

介绍了基于Petri网的工作流建模技术,并针对一个复杂的企业生产经营活动的流程构建了一个简化灵活的模型,利用随机Petri网的性能分析方法对建立的模型进行了时间性能分析。结果表明,文中的性能分析方法可对复杂的模型进行有效地简化分析。     

MapReduce的随机Petri网模型研究

首次提出用随机Petri网为MapReduce逻辑模型建立Petri网模型的思想,目的在于采用随机Petri网工作流性质对其进行分析。因此,在研究MapReduce逻辑模型的基础上,为其建立了随机Petri网模型。该随机Petri网模型符合随机Petri网工作流系统的性质,本文利用随机Petri网的工作流系统的性能等价公式,分析了模型的性能,最终求出整个系统的性能参数。该性能参数能够很好地说明MapReduce处理大数据集的优势。     

Analysis of Stochastic Petri Net model with non-exponential distributions using a generalized Markov Renewal Process

Stochastic Petri Nets have been developed to model and analyze systems involving concurrent activities. However, the firing times of a Stochastic Petri Net model are always exponentially distributed. This paper presents an aggregate approach on how to analyze Stochastic Petri Net model with non-exponential distributions using a generalized Markov Renewal Process. Therefore, the modeling flexibility of Petri Net and the analyzing power of Markov Renewal Process are fully exploited. Moreover, an Abstract Partial Reachability Graph is introduced to simplify the Markov solution. Furthermore, the aggregate approach is applied to evaluate performance of a parallel operation system.     

Modelling digital circuits with delays by Stochastic Petri Nets

The analysis of the behaviour of digital circuits, with special reference to signal propagation delays, is performed by means of the Petri Nets (PN) formal model. In particular, concurrent signal changes in the circuit which may give rise to possible functional errors such as races or hazards, are represented by this model. Moreover, the delays, assumed to be random variables with assigned probability distributions and Stochastic Petri Nets (SPN), which are an extension of classical PN's, are employed. By the resulting model, a great flexibility of representation is achieved, matching also the requisites of the particular technology employed.It is also possible to account for time varying inputs both in combinational and sequential circuits, reconvergent fanouts and conflicting events.The algorithm derived from this model allows to obtain a static logic verification of the circuit and exhibits shorter simulation times as compared to those of classical simulators.     

随机高级Petri网用于计算机网络传输协议的模型与性能评价

本文讨论了具有标记变量的随机高级Ｐｅｔｒｉ网（ＳＨＬＰＮ）以及标识类型，标记变量和等价标记变量的概念，给出了具有等价标记变量可达树构造算法，并证明了等价标记变量可达集与合并状态的马尔可夫链状态空间之间的同构。本文着重描述了ＳＨＬＰＮ在计算机网络传输协议的模型与性能评价中扩，通过这个例子充分显示了这些概念和算法的有效性。     

Formulating and solving optimization problems using stochastic timed Petri nets

Stochastic Timed Petri Nets (STPNs) have been used to study the performance of various aspects of computer systems. We describe an innovative way to use these models to solve optimization problems. We outline the steps by which an STPN model can be employed to find the solution to the optimal directory placement problem.     

Modeling radio resource management in cognitive radio system based on OFDMA using colored Petri Net

Cognitive Radio (CR) system based on Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), such as Wireless Regional Area Networks (WRAN) and Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), often attempt to improve performance via dynamic radio resource management, which is characterized as concurrent processing of different traffic and nondeterministic system capacity. It is essential to design and evaluate such complex system using proper modeling and analysis tools. In the previous work, most of the communication systems were modeled as Markov Chain (MC) and Stochastic Petri Nets (SPN), which have the explicit limitation in evaluating adaptive OFDMA CR system with wide area traffic. In this paper, we develop an executable top-down hierarchical Colored Petri Net (CPN) model for adaptive OFDMA CR system, and analyze its performance using CPN tools. The results demonstrate that the CPN can model different radio resource management algorithms in CR Systems, and the CPN tools require less computational effort than Markov model using Matlab, with its flexibility and adaptability to the traffics which arrival interval and processing time are not exponentially distributed.     

融合网格的NGN增值服务平台及建模分析

该文提出一种融合网格的下一代网络增值服务平台以解决下一代网络应用服务器的性能问题.该平台将下一代网络应用服务器中的增值业务以网格服务的形式进行封装,并为封装后的增值服务提供运行环境.平台采用一种基于网格技术的任务调度算法,通过利用现有网络上的处理能力以提高系统整体处理能力和性能.采用随机Petri网对平台进行建模,并进行性能仿真实验.实验结果说明本平台能较好地达到利用网络中空闲处理能力以提高系统整体性能的目标.     

基于对象Petri网的远程虚拟实验过程模型

针对远程虚拟实验设计中存在的缺乏统一的系统模型的问题，本文提出了一种虚拟实验过程模型，介绍了这个模型的基本结构，给出了形式化定义，并利用对象Petri网(Object Petri Nets，OPN)对这个模型进行了描述。     

基于随机Petri网模型的低轨卫星网络性能分析

基于随机Petri网(SPN)模型方法,对LEO单层卫星网络进行了性能分析.首先建立了半双工通信模式下LEO单层卫星网络的SPN模型,并选取平均时延作为网络性能评价指标、采用SPNP6.0软件对该SPN模型进行了性能评价,分析了数据包到达速率、网络负载以及消息数等参数对网络平均时延的变化关系.该建模与性能评价方法将有助于卫星网络的构建和进一步的性能分析.