基于VxWorks的网络数据实时处理软件的设计与实现

机载实时数据处理可以大幅提高数据处理的效率。为满足机载网络化测试系统架构下的实时数据处理的需求,设计并实现了一种基于VxWorks的网络数据实时处理软件。该软件运行在多核嵌入式数据处理系统上,通过多任务并发执行的方法保证实时性。软件运行过程中利用零拷贝技术实时接收机载测试系统发送的网络包数据,然后按照自定义的文件格式存储原始数据,同时将需要处理的网络包存入数据处理缓存中,根据网络数据协议实时解析网络包数据,最后利用预留缓存的办法将处理结果写入结果文件。实践证明,该软件能快速接收并实时处理网络数据,同时将原始数据和结果数据进行存储,该方法有效提高了数据处理的效率,为飞行试验数据处理提供了新的途径。     

飞行试验机载测试信息管理软件设计与实现

为了实现飞行试验过程中,基于机载网络化测试系统的测试数据能够得到准确及时处理的目的,通过采用基于ADO引擎的数据库编程技术、XML文件处理方法以及线性、双曲线等多种校准处理方法,进行机载测试信息管理软件设计,并在多个型号试飞数据处理中投入使用,试飞数据处理结果表明,该软件中对网络化测试系统的PCM和网络测试信息导入和管理方法可行,依据该软件形成的机载测试信息文件所处理的数据结果准确,满足飞行试验机载网络化测试数据处理任务的需求。     

多流多科目实时数据处理算法的设计与实现

随着飞行试验测试技术的快速发展,单架次需要处理的试飞科目越来越多,而多科目处理参数分布在不同的网络流中,这对机载实时数据处理的效率带来严峻的挑战。利用“合并-处理-分流”的方法,设计一种多流多科目网络数据实时处理算法。该算法将多科目处理参数按照参数名、采样率等信息进行整合形成合并参数列表；在实时处理时根据合并参数信息实时处理多网络流中的数据,并将处理结果存储在数据缓存中；最后将多科目数据进行分流即可得到处理结果。测试结果表明,该算法可实际应用于多流多科目数据处理中,大幅提高实时处理的效率,同时可以得到准确的数据处理结果。     

基于RTP的机载网络视频同步回放技术

在飞行试验中,机载视频数据是试飞测试数据中的重要组成部分。为了解决多路机载网络视频数据同步回放的问题,提出了基于RTP/RTCP协议的机载多路网络视频数据同步回放方案。采用网络视频数据分流和预处理机制,首先通过对数据包进行识别,从机载记录的数据进行分流提取出网络视频数据包,然后经过对RTP封装的H.264视频数据进行解包、时间计算等处理后,利用FFmpeg良好的解码能力对一帧图像进行解码,利用SDL优异的视频性能显示YUV数据,采用基于时间戳同步机制实现多路机载网络视频的快速同步回放。软件采用模块化和多线程设计思路,提高处理效率,保证功能的可扩展性。目前该系统已成功应用于多路机载网络视频同步回放中,实际应用效果表明,该系统工作稳定,能够有效提高型号试飞效率。     

实时分布式仿真测试平台时钟同步算法

针对Cristian算法和Berkeley算法同步时间精度不高的缺陷,提出一种基于反射内存的网络时钟同步算法。该算法通过计算出准确的延迟得到较精确的漂移率,并采用渐入渐出的同步冗余策略来确定较精确的同步周期和同步方式。实验测试结果证明,与Cristian算法相比,该算法的时间精度更高。     

基于分簇的高能效无线传感器网络时间同步算法

针对经典时间同步算法应用于无线传感器网络时主要是提高同步精度而忽略网络能耗的问题,提出了一种基于分簇的高能效无线传感器网络时间同步算法.该算法基于分簇的网络拓扑结构,基站与簇首采用改进的双向同步机制传播同步消息包,簇首与簇内节点采用双向同步机制与被动监听相结合的方式完成时间同步,减少了消息包传输的数量,同时设计了同步分组延迟的周期更新因子,进一步减少了报文开销.仿真结果证明:该机制能减少同步报文开销,降低网络能量消耗,保证良好的同步精度.     

网络性能管理中一种数据采集算法的研究

根据大量的网络管理实践，研究了网络性能数据变化的规律和现在被大量采用的等时间间隔数据采集算法的弊端，提出了一种自适应时间间隔数据采集算法，该算法根据网络性能数据变化的缓急自动调整采样时间间隔，更合理地使用网络带宽，理论分析和仿真实验结果证明，该算法克服了等时间间隔数据采集算法没有考虑所采样数据的变化、采用统一采样时间间隔从而浪费网络带宽的缺点，在消耗相同网络带宽的情况下，自适应时间间隔数据采集算法的数据拟和曲线与等时间间隔数据采集算法的拟和曲线相比，失真度明显偏小。     

无线传感器网络泛洪时间同步协议安全算法

针对无线传感器网络泛洪时间同步协议(FTSP)可能遭受到基于发送时间标攻击的问题,提出一种安全算法,在FTSP中添加异常漂移率检测器和恶意节点ID号过滤器,同时为进一步提高FTSP的同步精度,减小FTSP受到恶意攻击后对时间同步的影响,改进泛洪时间同步协议中计算时钟漂移率的公式,对其进行加权处理。仿真结果表明:该安全算法能够有效地防御基于发送时间标的恶意攻击,减小了计算开销和恶意攻击对算法的影响,鲁棒性增强,同时提高了同步精度,达到了稳定准确的同步效果。     

单向延迟测量的在线实时时钟调整检测算法

在网络单向性能指标分析中,使用软件方法对单向延迟时间序列进行分析,在线检测时钟调整位置,消除端系统间的时钟偏差,实现在线时钟同步是提供准确网络单向测量的前提保证.根据端系统间单向时延的结构特征,分析时延在大扰动的情况下,使用滑动窗和自底向上算法进行在线实时时间序列分段来检测时钟调整,存在的分段不准确问题.提出一种基于离线分段和在线检测的时钟调整检测算法,其时间复杂度为O（w）,解决了对单向延迟的时间序列进行实时分段准确性低的问题.仿真及实际测试实验表明,该算法是行之有效的.     

基于乱序修正框架的物联网复杂事件检测模型

针对物联网应用系统中存在的时间戳乱序问题,给出了物联网语义事件定义,对时间戳乱序问题进行了描述,同时基于混合驱动的空间回收机制,构建了基于哈希结构的复杂事件乱序修正框架,并提出了一种基于乱序修正框架的复杂事件检测算法(ORFCED)。该算法提取事件的2个特征参数来计算哈希地址,利用时间戳特性将事件存入循环单链表进行局部排序,从而解决了时间戳乱序问题。仿真结果表明,所提出的ORFCED算法不仅具有较高的处理正确率和可靠性,而且可以对乱序流及时地作出反应,弥补了现有方法存在的不足。最后通过案例研究验证了所提算法的有效性和可行性。     

基于平滑估计算法的网络隐蔽时间信道同步

研究网络隐蔽时间信道,针对已有隐蔽时间信道同步方法的不足提出一种基于平滑估计算法的同步方法,使发送方以块为单位发送数据,接收方通过平滑估计算法估计接收下一个报文需要的时间间隔。实验结果证明,在一定环境下,与原有方法相比,该方法使无差错传输所需报文间的时间间隔较短,在相同的无差错情况下,其数据传输速率提高了33％。     

基于灰色马尔科夫预测的移动多路传输调度算法

多路径传输控制协议通过聚合多路径带宽提高资源利用率及网络吞吐量。在无线异构网络环境中,由于网络性能不稳定、传输路径性能差异等因素容易导致数据包乱序及缓冲区阻塞,对网络多路传输性能造成负面影响。为在有限的接收缓冲区内对数据包实施合理调度,基于灰色预测模型GM （1,N）与马尔科夫优化的前向传输时间（FTT）预测模型,提出一种自适应多路传输数据调度算法GMM-S。通过对未来时刻子流FTT的准确预测实现子流传输性能的有效评估,并以此作为数据分发依据进行传输数据的多子流动态调整。仿真实验结果表明,与RR和LowRTT算法相比,该算法可有效解决接收端数据包乱序问题,同时提升网络吞吐量。     

长期演进切换中的TCP性能改进

针对长期演进(LTE)网络中切换引起的TCP数据包乱序问题,提出了一种动态超时重传计时器(RTO)算法——DRTO。DRTO算法的核心是利用TCP数据包的序号来区分新旧数据包,通过新旧数据包序号的差值来取代以往计算传统RTO时很难确定的乘积因子。该算法不需要对切换机制进行修改,就可以解决用户切换完成前接收的数据包(源基站接续转发的数据包)与切换完成后接收的数据包(服务器发送的数据包)的乱序问题。最后,在NS-2仿真平台下,分析比较DRTO算法与传统RTO算法。仿真结果表明,在吞吐量、重传数据包个数和时延三个性能指标上,DRTO算法均优于传统RTO算法。     

基于分簇的低功耗多跳无线传感器网络层次时间同步算法

针对典型时间同步算法在应用于多跳无线传感器网络(WSN)时主要集中于提高网络同步精度而忽略能耗、路径跳数、误差累积等问题,提出一种基于分簇的低功耗多跳WSN层次时间同步算法。该算法基于分簇的层次型网络结构,选取某一簇内节点与簇头进行双向同步,其邻居节点通过被动监听方式间接完成同步,减少了数据包传输数量,且数字签名方式保证了消息传输的安全性;引用了同步分组延迟的周期更新系数,以进一步减少报文开销。仿真结果表明,算法有效地降低了能量消耗,提高了网络寿命,具有一定的实用性。     

一种双参数拓扑推测方法

针对采用单一性能参数推测网络拓扑结构算法的问题, 如有效性与网络负载有关以及测量节点性能参数时大多需要节点间时钟的同步等, 在现有的测量方法基础上, 提出了一种不需要节点间时钟同步可以测量端到端时延抖动和丢包相关性的紧接分组对序列测量方法, 同时设计了一种综合端到端时延抖动和丢包相关性的双参数拓扑推测算法, 该算法能够适应不同的网络负载环境。最后通过NS-2仿真实验验证了该算法的有效性和准确性。     

无线传感器网络的广播时间同步算法

基于包交换机制，利用无线信道的广播特性和捎带技术减少同步报文个数；对包时间信息进行缓存并采用最小方差线性拟合方法平滑同步误差抖动．模拟结果表明，在Mica2上单跳平均同步精度达到约57μs．最后与类似算法进行了性能比较．     

基于低占空比的机会汇聚树路由协议

针对无线传感器网络(WSN)中存在节点剩余能量不足而导致的路由失效问题,提出一种基于低占空比的汇聚树机会路由算法CTOR。在CTOR中,首先根据网络的传输质量需求确定路由候选节点集;然后,节点以广播方式向所有候选节点传输数据包,收到数据包的候选节点再以一定概率转发该数据包,转发成功的候选节点即为选定的路由节点。概率的引进保证了高数据传输质量与轻网络负载;同时,网关节点发送时间同步控制信息以达到全网时间同步的目的;节点根据固定占空比进行休眠切换,以减少节点的能量消耗,延长网络的生存周期。仿真实验表明,基于低占空比的协议可有效地避免网络空洞问题,延长网络的生存周期;同时,机会性的转发可以有效地提高数据包的成功接收率,降低网络的丢包率。     

一种新的建立在簇结构上的同步点时间同步算法

鉴于目前时间同步算法多数基于分层结构,并且用包交换或复杂计算换取时间同步精度的提高,所以当传感器节点密集时,消息开销过多,功耗较大,同时由于信道争用严重,导致全网时间同步放慢等问题,本文提出基于簇结构的时间同步点同步算法.簇内同步采用改进的基于同步点的RBS方法,有效地减低了消息开销.当节点密度增加,全网同步时,分簇较分层方式有效地提高了信道利用率,缩短了信道争用时间.最后通过仿真实验验证了该算法的性能.