多跳双环网络1到2节点故障情况下的通信能力分析

多跳双环网络是一种较为可靠的网络拓扑结构。本文分析这种网络在1~2个节点故障的情况下,正常节点之间互相通信的能力。指出它与网络节点数、跳跃距离有关,建立各种不同情况下的数学关系,还给出曲线,便于比较。     

高效容错的无线传感网事件及其边界检测算法

事件检测与事件边界检测是无线传感器网络的重要应用之一,节点故障的准确检测是提高事件与事件边界检测效率的前提.然而,目前的故障检测机制对节点故障类型分析不够明晰,导致系统可能将事件边界节点误判为故障节点,且常需要传感器节点间进行频繁通信,导致网络系统容错性能和节点利用率低下,并带来额外的能耗开销.为了达到较高的检测精度与能源利用率,提出了一种新的高效容错的无线传感网事件及其边界检测算法:利用时间相关性实现无线传感器网络事件检测,利用空间相关性实现故障检测与事件边界检测;提出了节点的信息可靠度恢复机制,使得节点能够根据网络环境的变化,自动调整节点的信息可靠度.实验结果表明,即使在故障概率较高的情况下,该策略仍然具有良好的性能表现.     

无线通信网络的建模及故障传播

针对级联故障在网络数学模型中展现的局限性,基于复杂网络和图论的基本原理,对无线通信网络进行建模,并对网络中的故障传播进行研究。根据复杂网络中的无标度模型,建立由网络节点和通信信道组成的线图模型。针对无线通信网络中的级联故障,分别从网络故障等级、节点容错能力大小、初始故障节点数目等方面研究故障在通信网络中的传播情况。仿真结果表明,线图模型能够更直观地体现网络特性,同时故障参数会影响级联故障在通信网络中的传播。     

故障场景下的边缘计算DAG任务重调度方法

边缘计算将计算和存储资源部署在靠近数据源的网络边缘,并高效调度用户卸载的任务,从而极大地提升了用户的服务体验(Quality of Experience,QoE).但是,边缘计算缺乏可靠的基础设施保护,服务器节点或通信链路的突发故障可能会导致服务失败.为此,建立了边缘计算中的计算节点和通信链路故障模型,并针对依赖型用户任务的调度,提出了资源故障场景下的任务重调度算法DaGTR(Dependency-aware Greedy Task Rescheduling).DaGTR包括两种子算法,即DaGTR-N和DaGTR-L,分别用于处理节点和链路故障事件.DaGTR能够感知任务的数据依赖关系,并基于贪心方法对所有受故障影响的用户任务进行重调度,以保证每个任务的成功执行.仿真结果显示,所提算法能够有效避免节点或链路故障导致的任务失败,提高了资源故障情况下任务的成功率.     

网络化作战中通信网络相继故障规模的降低方法研究*

通过研究网络化作战中通信网络的相继故障现象,找到其规模的降低方法。着眼于网络化作战中通信网络相继故障的主要影响因素,从充分利用网络资源的观点出发,采用基于节点剩余容量的负载重分策略,建立了一个网络化作战中通信网络的相继故障模型,并进行了仿真实验研究。结果表明,与基于节点度的负载重分策略相比,基于节点剩余容量的负载重分策略能降低网络相继故障的规模约10％;同时研究还发现当网络中节点的初始负载不同时,初始负载较小的网络首先进入相继故障状态且相继故障规模较大;另外研究还发现了当网络化作战中的通信网络具有社团结构     

基于冗余CAN总线的实时通信系统设计

针对航天现场工业环境对通信系统的可靠性有较高的要求,该文提出了基于冗余CAN总线的实时通信系统设计方法,该方法为系统的CAN网络主节点进行节点冗余设计,同时对CAN网络中的每个节点进行总线冗余设计.当主节点出现故障时系统切换到备份主节点工作,当总线出现故障时系统切换到备份总线上工作.该系统制定了统一的通信协议,系统主控模块FPGA对整个CAN网络中的节点进行实时监控,有效提高了系统数据传输的可靠性.     

基于QOS的CAN总线通信质量检测改进方法

在当今工业控制领域中,随着CAN网络规模和应用领域的不断扩大,需要对CAN网络的实时性、数据传输的准确性、节点的故障类型和网络的负载能力等参数进行检测.在实际质量检测过程中,会引起网络特性改变,节点故障错误判断等问题,因此结合CAN网络的工业实际情况,引入了在Internet/Intranet中用来保证网络通信安全(诸如端到端的延迟和带宽)的QoS技术来改进CAN总线通信检测的方法,然后依托现有的CAN总线实验平台得出测试数据,与没有添加QOS改进时的总线检测数据相比,发现在网络通信暂态情况下,QOS对于改进CAN总线通信检测有明显的效果.     

一种基于组通信的复制数据库在线恢复策略研究

数据复制是提高数据库系统性能和可用性的重要技术.近年来出现的基于组通信技术的数据库复制协议较之传统的数据库复制协议因其实现简单灵活、性能较优,在构建实用复制数据库系统时得到广泛应用.维持各节点副本一致性是数据复制技术研究的核心问题.讨论了当故障节点恢复后重新加入系统或增加新节点后如何恢复、维护系统节点副本间的一致性的问题.提出了一个针对分布复制数据库系统的在线恢复策略,该策略结合基于组通信技术的复制协议,可在不影响系统正常事务处理的情况下,实现故障恢复后节点或全新节点重新加入系统时的系统正确恢复,并给出了理论证明.同时还证明,该策略对于分布在不可靠网络上的复制数据库的在线恢复同样适用.     

基于工业以太网的列车通信网络及其仿真研究

随着列车运行速度的提高,新型大容量业务不断出现,带宽已成为列车通信网络传输的主要瓶颈;根据列车通信网络的发展趋势,对未来工业以太网用于列车通信网络的两种可能形式进行了探讨,提出了基于工业以太网的列车通信网络体系结构,利用网络仿真软件对列车通信网络进行了拓扑结构建模、节点建模和进程建模.利用该模型研究了车载工业以太网传输大容量信息传输过程中网络载荷、以太网时延和端到端时延等关键因素;仿真结果表明,通过合理设置网络参数,工业以太网满足列车通信网络的带宽和传输要求,环形网络在中间出现故障情况下,仍然可以保证正常的网络通信.     

基于簇的分布式传感器故障检测算法

针对大规模无线传感器网络(WSN)中故障检测准确率降低,并产生较大通信负载的问题,根据传感器节点的时空相关性特点,提出一种基于簇的分布式传感器故障检测算法。通过邻居节点间的数据交换和互相测试检测簇首节点,并以正常簇首节点作为参照诊断故障节点。性能分析与实验结果表明,在大规模WSN中,该算法具有良好的故障检测能力和较低的通信负载,在邻居节点数较少、节点故障率较高的情况下,能达到98%以上的故障检测准确率,并保持较低的能耗水平。     

MoteTrack: a robust, decentralized approach to RF-based location tracking

In this paper, we present a robust, decentralized approach to RF-based location tracking. Our system, called MoteTrack, is based on low-power radio transceivers coupled with a modest amount of computation and storage capabilities. MoteTrack does not rely upon any back-end server or network infrastructure: the location of each mobile node is computed using a received radio signal strength signature from numerous beacon nodes to a database of signatures that is replicated across the beacon nodes themselves. This design allows the system to function despite significant failures of the radio beacon infrastructure. In our deployment of MoteTrack, consisting of 23 beacon nodes distributed across our Computer Science building, we achieve a 50th percentile and 80th percentile location-tracking accuracy of 0.9 and 1.6 m respectively. In addition, MoteTrack can tolerate the failure of up to 60% of the beacon nodes without severely degrading accuracy, making the system suitable for deployment in highly volatile conditions. We present a detailed analysis of MoteTrack’s performance under a wide range of conditions, including variance in the number of obstructions, beacon node failure, radio signature perturbations, receiver sensitivity, and beacon node density.     

无线传感器网络无标度容错拓扑的连锁故障诊断算法

针对随机节点故障所引发的连锁故障问题,为了尽可能地降低连锁故障对无线传感器网络所造成的损害,提出了一种无线传感器网络无标度容错拓扑的连锁故障诊断算法,该算法基于单一节点故障时负载重新分配给相邻节点的情况,提出一种连锁故障下的负载再分配模型,分析了单一节点故障时所产生的连锁故障规模。采用相邻节点的连锁故障诊断算法来研究传感器网络的负载参数和连锁故障规模之间的关系,尽可能地减少连锁故障所带来的节点损失。仿真结果表明,该算法有效地抑制了由于负载过大所引发的连锁负载效应,在减少网络节点的损失上起到了较好的效果。     

一种不完全可测环境下的覆盖网络构造方法

覆盖网络技术是下一代互联网、云计算数据中心网、软件定义网络（Software-Defined Network, SDN）等研究领域的热门技术。基于网络测量的覆盖网络可基于实时网络状态数据构建,较好地适应网络的动态性。但该类方法也面临着网络状态信息不完全可测（Incompletely Measurable）的问题,即节点加入所需的全局信息难以测量或在有限的时间内难以获取足够的节点信息,导致部分节点间的网络状态信息缺失,无法顺利完成节点加入过程。为解决该问题,本文提出一种用于不完全可测网络环境的覆盖网络拓扑构造方法（Topology Construction method for Incompletely Measurable network, TCIM）,基于时延构建树形拓扑结构。TCIM包含一种高精度节点加入方法和一种低复杂度节点加入方法,其中高精度节点加入算法利用时延三角形的三边关系,为节点选择合适的父节点,用于小规模或静态/低动态性条件下的节点加入;低复杂度节点加入方法在已加入的节点中,自适应选择常数个节点进行测量,选择时延最小的节点作为父节点,可用于大规模、高动态以及网络不完全可测条件下节点的加入。仿真结果表明,TCIM生成的树结构在不同的网络拓扑模型下时延伸缩比（Latency Stretch）均小于对比方法,在Waxman模型和BA模型下取得更小的拓扑维护代价,可通过合理设置TCIM中高精度节点加入和低复杂度节点加入数目构建树形覆盖网络,满足不同的拓扑维护代价和拓扑结构匹配准确度需求。     

考虑级联失效的有向WSNs节点重要度评估模型

针对无线传感器网络中关键节点失效引发网络快速崩溃的问题,考虑节点之间存在相互作用且相互作用具有方向性的特征,建立有向网络级联失效模型,推导节点失效后引起的负载震荡状态值.基于经典的PageRank算法,利用失效节点引发的邻居节点平均负载震荡状态值定义节点的初始重要度值,建立节点度择优的分配规则改进PageRank算法的平均分配规则,结合节点层级结构,建立考虑级联失效的有向传感器网络节点重要性分析方法.最后,通过仿真实验验证算法的有效性.实验证明,该方法能有效地评估了有向无线传感器网络节点的重要性,而且当对判定出的关键节点进行保护时,该方法判定关键节点的网络抗毁性明显较强.     

On fault tolerance of 3-dimensional mesh networks

In this paper, the concept of k-submesh and k-submesh connectivity fault tolerance model is proposed. And the fault tolerance of 3-D mesh networks is studied under a more realistic model in which each network node has an independent failure probability. It is first observed that if the node failure probability is fixed, then the connectivity probability of 3-D mesh networks can be arbitrarily small when the network size is sufficiently large. Thus, it is practically important for multicomputer system manufacturer to determine the upper bound for node failure probability when the probability of network connectivity and the network size are given. A novel technique is developed to formally derive lower bounds on the connectivity probability for 3-D mesh networks. The study shows that 3-D mesh networks of practical size can tolerate a large number of faulty nodes thus are reliable enough for multicomputer systems. A number of advantages of 3-D mesh networks over other popular network topologies are given.     

双层相依网络化指挥信息系统级联失效研究

网络化指挥信息系统是现代信息化条件下体系作战的基础支撑和重要枢纽.在分析网络化指挥信息系统结构功能基础上,构建带权重的双层相依网络,提出一种考虑节点过载和节点修复的级联失效模型,并在基于节点权重的负载重分配策略基础上构造基于节点相似、基于节点剩余容量和综合分配3种改进型策略.以“LB演习”数据为样本,针对攻击方式、负载重分配策略和网络性能参数对网络抗毁性影响展开研究.仿真结果表明:物理层重要节点对网络性能影响最为关键,并且网络性能会在蓄意攻击下产生突变现象;改进的3种策略,特别是综合分配策略,能够显著提升网络抗毁性,网络性能参数能够在一定范围内大幅提升网络抗毁性,避免大规模级联失效现象.     

密集型无线传感器网络中功率可调节的跨层网络协议

针对无线传感器网络中节点密集的情况,提出了一个功率可调节的跨层网络策略.节点使用不同的发射功率,且使节点有事先规定数量的邻居节点,其中邻居节点数即为节点度.这样,既保证了网络的连通性,又能有效地降低节点间的竞争冲突.将网络中的节点按照层次划分,选择最小传输功率的上层节点作为父亲节点来构造路由树,计算出节点的候选父亲节点集,在父亲节点失效的情况下,选择候选集中的节点传输来解决.实验结果表明,通过这样的策略,可以提高网络的吞吐量,提高数据传输的速率.     

无标度网络的级联失效缓解策略

级联失效现象是一种节点失效的动态效应,会瞬间波及全网,造成全局网络瘫痪,成为无标度网络的规模化应用瓶颈.针对无标度网络的级联失效问题,提出一种可抵御任意单个节点失效引发的级联失效的缓解策略.在无标度网络中,节点容量是恒定的,根据这一特点建立级联失效模型,推导出网络发生大规模级联失效的承载极限,进而针对按节点度降序攻击的节点失效行为,提出相应的级联失效缓解策略.仿真实验结果表明,只对网络中小部分节点度大的超载节点采取一次缓解策略,可以显著改进无标度网络对此类攻击的级联失效抵御能力,同时通过数值模拟发现,网络总节点数和节点容量与网络的级联失效抵御能力正相关.     

面向航空自组网的节点失效波及影响分析模型

为有效分析航空自组网(AANET)中节点失效对整个网络造成的影响,并提高网络在发生安全事件之后的稳定性,提出一种面向AANET的节点失效波及影响分析模型.首先,根据AANET的主要业务建立有向加权业务网络,基于实时AANET建立以各类航空器为节点的无向加权物理网络,并通过业务?物理网络映射关系建立相依网络模型;其次,提...