一种现场总线网络非循环带宽分配优化算法及性能分析

研究现场总线数据链路层协议,提出一种网络性能更优化的非循环带宽分配算法,并通过Smpl仿真软件测量算法的网络性能参数.仿真结果不仅证明了算法的优越性,并且为网络设计工作提供了指导性的参考数据.     

Standard Analysis for Transfer Delay in CTCS-3

According to the standard for the GSM for railway (GSM-R) wireless systems in China train control system level 3 (CTCS-3),the control data transfer delay should be no larger than 500ms with greater than 99％ probability.Coverage of both non-redundant networks and intercross redundant networks and cases of single Mobile terminals (MTs) and redundant MTs on one train are considered,and the corresponding vehicle-ground communication models,delay models,and fault models are constructed.The simulation results confirm that the transfer delay can meet the standard requirements under all cases.In particular,the probability is greater than 99.996％ for redundant MTs and networks,and the standard of transfer delay in CTCS-3 will be improved inevitably.     

Service availability analysis in communication‐based train control systems using wireless local area networks

Data communication technology is one of the key subsystems in communication‐based train control (CBTC), which is an automated train control system for railways that ensures safe operation of rail vehicles using data communications. In CBTC systems, less service availability could cause train derailment, collision or even catastrophic loss of lives or assets. Therefore, the availability of data communication should be carefully considered in designing CBTC systems. In this paper, we propose two wireless local area network (WLAN)‐based data communication systems with redundancy in CBTC systems. The availability is analyzed using continuous time Markov chain (CTMC) model. We also model the WLAN‐based data communication system behavior with deterministic and stochastic Petri net (DSPN). The DSPN solution is used to show the soundness of our proposed CTMC model. Numerical examples illustrate that the proposed systems with redundancy can significantly improve service availability in CBTC systems. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

针对一类特殊随机petri网的一种压缩方法

状态空间爆炸是petri网性能评价的主要问题之一。文献[1]中针对一种特殊的有色网DSPN(Dodicated stochastic petrinet)提出了一种新的组合子模型的方法，称为MIMOG(Multiple input multiple output graph)组合方法。但原文中的MIMOG法不能用于随机petri网，该文给出利用DSPN的变迁表计算出合并后SPN的变迁速率的方法，从而扩大MIMOG法的应用范围。     

基于DSPN的WorldFIP总线MAC子层的建模与分析

目的针对worldFIP现场总线通信介质访问控制MAC子层通信过程进行建模与性能分析．方法WorldFIP总线采用集中式MAC机制。即由总线活动仲裁器按照一个预定的扫描变量表，控制周期性信息和非周期性信息在总线上的传递．通过应用确定与随机Petri网DSPN，根据微周期内周期窗口的情况，分别建立基于相等周期窗口、不等周期窗口和非零起始周期窗口的单网段WorldFIP总线通信过程DSPN模型．结果仿真实验获得了WorldFIP总线系统吞吐量、平均非周期信息时延和网络利用率与非周期性信息负载之间的定量关系．结论所建模型能够有效地描述和分析WorldFIP总线系统的通信机制。为工业控制网络通信协议的改进和实际工程应用提供了指导．     

使用确定随机Petri网对Hadoop公平调度的建模和性能分析

由于Hadoop能在同一时间处理多个用户提交的不同作业的多个任务,这使得用传统的方法对其进行建模和性能分析变得十分困难.为了解决这个问题,基于马尔可夫排队模型M/MMDP/C/K建立了一个随机Petri网(SPN)模型和一个确定随机Petri网(DSPN)模型来分别描述Hadoop调度中的数据状态和作业公平调度.通过设置DSPN中的使动谓词和随机开关来建模Hadoop公平调度和YARN公平调度.使用嵌入的马尔可夫链模型来分析单用户情景,而在分析多用户情景时则引入分解和迭代技术来减小模型的状态空间,从而避免产生状态爆炸问题.研究侧重于Hadoop中作业调度的平均性能,仅通过求解提出的分析模型,就可以对比和分析服务质量(QoS)的一些关键指标,如平均吞吐量、平均队列长度和平均时延.采用Matlab进行仿真:当每秒到达任务数大于等于20时,YARN算法的数据积压和平均时延明显少于公平算法;当每秒到达任务数大于等于30时,YARN算法的平均吞吐量明显高于公平算法.实验结果表明,YARN公平算法能够减少平均处理和排队等待时间,在平均吞吐量、平均队列长度和平均时延上明显优于公平算法.     

基于DSPN的TTE总线建模与性能分析

时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet,TTE)技术已经应用于新一代航空总线并处于高速发展中。TTE的建模和分析方法对其在航空航天方面的发展有重要意义。基于TTE消息传输机制的工作原理,提出一套确定与随机Petri网(Deterministic and Stochastic Petri Nets,DSPN)的TTE总线建模和相关性能分析方法,并以一种典型的火力控制系统为实例进行建模与性能分析,以进一步说明该方法的有效性和可行性。     

基于DSPN的SIP协议行为模型

会话启动协议SIP作为推荐的Internet会议和VoIP信令控制协议,在RFC中没有严格地给出其行为的形式化模型。论文利用确定与随机Petri网(deterministicandstochasticPetrinets,DSPN)给出了SIP核心事务的形式化模型,为进一步的协议分析和实现奠定了基础。     

基于AADL的失效概率分配及安全性评估方法

当代航空系统是复杂的安全关键信息物理融合系统（cyber-physical system，简称CPS）.失效概率分配是民用航空系统及设备初步系统安全性评估过程的重要工作，AADL（architecture analysis and design language）适用于航电系统的设计开发，对AADL模型实施失效概率分配和安全性评估是不可或缺的.提出了基于AADL的失效概率分配方法，可将系统失效概率分配给子构件，作为其安全性需求.该方法综合考虑系统架构设计、模型复杂度和严酷度（severity）等级.通过结合失效概率分配方法和确定性随机Petri网（deterministic stochastic Petri-net，简称DSPN），进一步提出了基于AADL的安全性评估方法，将系统的AADL模型转换为DSPN模型，以计算子构件的失效概率，并评估子构件是否满足安全性需求，直到设计出满足安全性目标的架构模型.最后给出了失效概率分配方法与安全性评估方法的实现算法和工具结构，并通过将所提出的方法应用到飞行控制系统，表明所提方法能够有效地完成失效概率分配和安全性评估.     

CAN总线通信过程实时性能的仿真计算

采用确定与随机petri网（DSPN）对CAN总线通信过程进行建模仿真，通过改变系统参数：信息到达时间间隔，受阻率和通道忙闲率，分析该系数对系统性能参数，即吞吐量和冲突概率盼影响，从而有效地分析CAN总线系统的实时性能，为实际工程应用提供有价值的理论与方法。