基于数据挖掘技术的网络控制系统建模与分析

针对网络控制系统未考虑诱导时延的缺陷,提出了基于数据挖掘技术的网络控制系统建模与控制方法.设计网络控制系统通过时间驱动传感器、事件驱动执行器和控制器,将存在诱导时延的信号进行解析并构建线性离散数学模型,采用动态数据挖掘方法建立控制参数预测模型,以传感器测量值以及控制参数时间序列为基础,确定最佳控制参数,实现网络系统的良好控制.结果表明,采用本文方法可使网络控制系统超调量小,时延低,且在单包传输以及多包传输情况下丢包率均低于0.2%.     

智能高耸结构系统应变信号无线采集器

根据智能高耸结构系统对应变数据采集与传输的需求,应用传感网络技术实现智能高耸结构系统的应变数据采集,将大量的传感器与骨干传输网络相连,在传感器与骨干网之间采用一种低成本、低功耗的ZigBee技术无线接入网络,研制了一种基于ZigBee网络的智能高耸结构系统应变信号无线采集器,由应变传感器、采集模块、处理模块和发送模块组成。解决了应变传感器的温度漂移和非线性等问题,并采用软件算法解决了无线通信的数据丢包问题,可实现空旷地带300m距离通信。试验结果表明,该采集器能实现对单塔多节点、多塔和复杂地形条件下的实时应变数据测量。     

大坝廊道无线传感器网络节点铺设方法

为了满足灌浆工程中智能化监控的要求,了解无线传感器网络在复杂环境下灌浆数据传输的质量情况,对2.4 GHz无线信号在大坝灌浆廊道中的传播特性进行了研究.利用现场实验测试网络性能,指出廊道环境、数据传输时延、多跳跳数及采样率对节点能耗和无线传感器网络链路质量的影响,并提出基于信号强度的、动态n值的线性节点铺设方法.该方法在链路质量降低情况下可通过铺设冗余节点和测试丢包率等方法调整节点位置,使链路快速得到恢复.通过能耗分析、丢包率测试、定位误差测量等实验对动态n值相对于固定n值在数据传输网络中的性能进行了分析.实验证明:在恶劣施工条件下,基于信号强度、动态n值的线性节点铺设方法适用于灌浆廊道通信.     

一种无线传感器网络分层拓扑推断算法

无线传感器网络中网络拓扑对配置网络资源、优化网络性能具有十分重要的作用.根据在汇聚节点收集到的网络节点报文接收/丢失的信息,提出了一种基于数据聚合的分层拓扑发现算法,该算法同时可以实现对传感器网络节点的分层.针对目前的拓扑发现算法在网络链路丢包率较低的情况下无法快速推断出网络拓扑的问题,提出了一种使部分节点进入睡眠状态的方法推断低丢包率条件下的网络拓扑.仿真结果表明,提出的算法可以利用较少的观测数据准确快速地推断传感器网络的拓扑.     

无线传感器网络MDC视频传输的跨层多径路由协议

将网络协议栈的跨层优化设计思想应用于多媒体无线传感器网络,提出一种基于视频编码峰值信噪比最优的跨层多径路由协议.在跨层多径路由模型中,以最大化应用层的多描述编码(MDC)峰值信噪比作为优化目标,通过物理层的丢包率测量和MDC层的信道容量估计联合确定网络层的多径路由属性,MDC的每个描述被映射到多条链路独立的路径上分别传输,最终在Sink节点进行汇聚.对随机生成的网络拓扑求取最小跳数节点的独立两路径路由和跨层多径路由,将Foreman视频分割成2个描述编码视频沿不同路由进行传输,仿真结果验证了跨层多径路由能够降低丢包率和提高平均PSNR.跨层多径路由协议能够提高MDC视频在无线传感器网络中的传输质量.     

基于ARM的便携式网络探测器的设计与实现

本文设计了一种基于ARM和嵌入式实时操作系统的便携式网络性能测量仪,采用了分布式网络测量方案.该方案可精确测量网络时延、带宽和丢包率,可使网络性能测量系统更便携.     

存在多丢包率和传感器多模态故障的网络控制系统可靠H∞滤波

研究了存在多丢包率和传感器多模态故障的网络控制系统的可靠H∞滤波器设计问题.利用服从Bernoulli分布的随机变量描述数据包传输过程中发生的随机丢包,丢包率的数学期望随网络带宽和网络流量的变化在不同取值中动态切换.同时,利用一组在不同故障模态下服从不同随机分布的随机变量描述各个传感器的故障.将滤波误差系统建模成随机切换系统,利用随机系统理论和模式依赖平均驻留时间方法得到了可靠H∞滤波器的设计方法.最后,数值仿真验证了所提方法的有效性.     

基于多描述编码的WMSN传输性能

针对无线多媒体传感器网络(WMSN)数据传输存在无线链路差、传输质量要求高等问题,提出一种基于多描述编码的传输策略.该策略利用源节点进行多描述编码,通过选择初始分发节点,形成多个转发路径. 以图像传输为实例,从数据到达率、图像传输前后的对比、峰值信噪比等参数对该策略进行性能验证. 仿真结果表明,该传输策略能解决无线链路不稳定性带来的问题,并保证数据传输的可靠性.     

喷泉码纠错的无线网络切片传输时间分析

为了提高无线通信中网络切片传输的吞吐率,避免引入大量的反馈延时,将无重传的喷泉码机制用于无线网络切片的纠错传输.在该方案中,采用基于喷泉码的前向纠错机制代替传统的自动重传请求机制,实现网络切片的无线传输;并针对喷泉码纠错机制,优化了网络切片的切片方案.这种方案,通过喷泉码无重传以及低冗余度的纠错特性,可以降低网络切片传输协议的复杂度和传输延时;尤其在丢包率较大的网络环境下,单位时间内喷泉码方案可以传输更多的有效切片数据,提高无线网络切片的传输吞吐率.在此基础上,分别构建了基于喷泉码的无线网络切片传输系统和基于自动重传请求方案的无线网络切片传输系统,并对这两个系统的传输时间进行了分析和比较.仿真结果表明:当网络丢包率超过5×10-2时,网络切片采用喷泉码方案具有比自动重传请求方案更低的传输时间;当丢包率为10-1时,喷泉码方案的传输时间比自动重传请求方案可降低22%以上;随着丢包率的增大,喷泉码方案在传输时间上的优势更加明显.     

限定空间下WSN采集系统的研究

限定空间下基于IEEE802.15.4的无线通信具有广泛的应用价值.设计了一套基于无线传感器网络的信息采集系统,并在限定空间下研究了该系统的属性.首先利用该平台收集每个节点采集的数据并分析,同时进一步研究了无线信号在限定空间下的传播性能,测试了节点间接收信号强度指示(ReceivedSignal Strength Indicator,RSSI)与数据传输丢包率.试验证明:该系统性能优良,具有很好的现实应用价值.     

低时延传输的ERDQN数据调度算法

针对车载网络、远程医疗、工业控制等领域需要低时延、高可靠性的网络传输应用场景,提出了一种经验回放的DQN(experience replay DQN,ERDQN)数据传输调度算法。该算法的主要目的和任务是降低网络时延和提高网络传输的稳定性。ERDQN算法在最后期限感知的传输协议(deadline-aware transport protocol, DTP)的基础上优化了发送端的排队策略,充分考虑了数据块的优先级和截止日期(Deadline),将其作为计算进入等待队列顺序的重要因素,解决了数据块丢失Deadline的问题,降低了网络传输的排队延迟;同时在拥塞控制方面以当前时刻网络传输状态为特征向量,预测下一时刻网络传输状态参数,并赋予不同的奖励因子进行评估,通过ERDQN网络的迭代学习,自动调整到适合当前网络传输的最优参数,在后续的网络链路传输过程中,平均传输速率高且稳定,缓解了网络拥塞和传输不稳定的问题,降低了网络传输时延。实验结果表明ERDQN算法的平均排队时延和传输时延远远低于传统拥塞控制算法(Reno算法),在质量系数(quality of experience, QoE)方面远远高于传统的拥塞控制算法,能够最大程度减少网络传输速率波动、降低丢包率,提供稳定可靠的传输。     

视频监控系统中实时流媒体传输控制方法的设计

实时流媒体传输控制是视频监控系统中最为关键的技术之一,其最受关注的问题是传输服务质量(QoS)．与普通传输不同,实时流媒体传输不但需要强实时性和避免传输延迟抖动。而且还要受到网络设备资源的限制．提出一种基于RTP／RTCP协议的流媒体传输控制方法,旨在获得最佳 的流媒体传输服务质量;通过采集RTP／RTCP相关数据获取网络参数和信息,根据反馈动态调整 网络,尽量避免传输延迟抖动,减少丢包率以及防止网络拥塞．在对网络状态的分析的基础上,提出了一种流媒体传输控制方法．这种流媒体传输控制方法提高了图像传输的质量．     

面向多路径并行数据传输的动态路径选择方法

针对多路传输控制协议联合拥塞控制未考虑丢包率对吞吐量的影响和传统静态路径选择方法降低并行数据传输鲁棒性的问题,提出一种以提升吞吐量为优化目标的基于马尔可夫决策过程的动态路径选择方法. 综合考虑往返时延和丢包率对吞吐量的影响,根据最优策略动态地选取不同的路径进行数据传输,数据传输时不减少路径数量,在不影响并行数据传输鲁棒性的基础上提升吞吐量. 仿真结果表明,在路径参数变化时,所提出的路径选择方法可以更有效地均衡流量,提升吞吐量.     

一种改进的I-NDMR协议在移动自组网中的应用

为了降低NDMR协议中由于最短路径优先原则造成的冲突和阻塞问题,提出了一种改进型的I-NDMR协议。该协议共包含9个状态,选择通信负荷最低的链路作为传输路径。通过修改RREP数据包,为其增加LoadInformation数据段来记录每条路径的负载信息,同时目标节点还会定期发布LOAD_UPDATE报文来定期更新链路负载信息。尽管采用负载均衡策略后传输路径有一定延长,但改进后协议以一定控制开销为代价有效地缓解了网络瓶颈,提高了通信速率。测试结果证明,改进后协议数据传输通信延迟得到了有效降低。     

虚拟专用网中语音的应用及网络性能

为研究虚拟专用网（virtual private network,VPN）基于Internet 协议安全性（internet protocol security,IPSec）进行语音电话（voice-over-IP,VoIP）数据的输送及网络性能的影响,在分析IPSec技术、隧道封装技术和VPN技术原理的基础上,设计了一个企业的VPN网络拓扑,对语音路由器、语音交换机和外网服务器的配置及其作用进行了说明,利用OPNET平台对网络性能进行了仿真和分析。结果表明,VPN的隧道封装技术以及数据机密性、数据完整性、起源认证等加密措施使得网络配置变得复杂,语音数据在VPN隧道的传输过程中,丢包率不高,但传输速率变得缓慢,网络延迟加大,IPSec采用的安全策略导致网络抖动明显,收敛速度慢,语音质量也随之减低。     

重传TCP确认包及在长期演进网络中的应用

为避免传输控制协议（TCP）机制因确认包丢失而引起的不必要的数据包重传,提出通过增加确认包重传定时器来重传丢失的确认包,利用较小的初始重传时间和固定的重传间隔使接收端的确认包重传比发送端的数据包重传发生的更早.为验证重传确认包机制的有效性,用网络仿真工具NS 2构建了一个长期演进网络模型.基于此模型的仿真结果表明,系统的性能得到了显著的提高：在150个有效用户下,平均延迟下降了16%,平均抖动下降了14%,平均丢包率下降了10%,总吞吐量上升了17%.     

GEO/LEO卫星网络的数据传输与抗毁性技术

针对低轨卫星网络对地传输时实时性不足的问题,提出了一种双层卫星网络协同的数据传输与抗毁性技术．在技术中以高轨卫星网络作为通信骨干网,负责卫星网络中数据的中继与转发,低轨卫星层则负责数据的收集和辅助路由．通过高轨卫星层与低轨卫星层的联合通信,实现了低轨卫星数据的实时传输．采用多路径传输策略,提高了卫星网络的抗毁性．通过仿真,对提出的技术在吞吐率、传输时延、时延抖动以及丢包率等方面的性能进行了分析．在遭受攻击环境下,对网络的数据交付能力变化进行了研究．多层卫星协同的数据传输方法能够很好地解决单层低轨卫星网络在数据传输方面的不足,满足卫星节点多业务的实时传输需求．     

分层分组无线网络性能分析

在考虑大规模分布式分组无线网络（PRN）前提下，对能量减小网络控制业务量的一种分层网络组织协议进行了分析，并与分布式分组无线网络的性能进行了比较，在分析分组无线网络采用TDMA延时传输协议的网络平均延时特性时，提出了网络节点平均传输概率的指标，并且提出了一种改善分层分组无线网络平均延时性能的方法，使分层分组无线网络在减小网络控制业务量与提高网络性能之间达到了更好的折中。     

Beta-Binomial删除信道中的喷泉码文件传输协议

由于命名数据网络(NDN,Named-Data Networking)无环路、逐包、逐跳转发的特点,使得数据包回传成功率降低,而传统的TCP/IP协议中的ARQ和ACK机制对于多播会话不再适用.由于NDN中的传输信道可以等效为二进制删除信道,因此可以通过应用层编码来实现文件的可靠传输.传统的信道编码技术如卷积码、级联码和RS码等复杂度较高,而将NDN与低复杂度的喷泉码的结合可以实现分布式的存储架构,因而可通过喷泉编码在应用层协议中实现可靠的纠删机制,保证整体文件的传输可靠性.以往的研究一般是基于确定的删除概率信道模型,但是由于网络的异构性和信道噪声等因素影响,可能会造成信道丢包概率呈随机性分布.因此,本文在Beta-Binomial分布模型的前提下,根据贝叶斯统计的先验信息和中心极限定理,对随机概率下的纠删信道的文件可靠传输协议进行了数学建模和理论推导.仿真结果显示此模型更具有普适性,此传输协议可在信道状况未知的前提下从理论上求出最小发包数,减少冗余编码包,提高文件整体的投递成功率,在保证传输可靠性的同时有效提升协议传输效率.     

Design of the D2D multicast transmission scheme in the LTE communication system

In order to improve spectrum efficiency and transmission reliability of the LTE communication system, its terminal users can be divided into the D2D communication cluster. Specially, the multicast transmission of data packets in the LTE system can be realized through two hop transmissions, namely, the base station multicasts data packets to all cluster-heads and each cluster-head in the D2D communication cluster broadcasts the received packets. Considering that the links may be unreliable in the D2D communication cluster, the ARQ retransmission algorithm based on network coding is adopted. By establishing the lost-packet list, the cluster-head operates the lost-packets by network coding, and broadcasts the encoded packets to reduce the number of retransmission. Performance analysis and simulation results show that the proposed scheme can achieve almost the same transmission efficiency as the existing scheme, but has a lower computational complexity. Compared with the traditional multicast retransmission scheme based on network coding in the cellular communication mode, the scheme only retransmits the lost-packets in D2D cluster, to reduce the pachets transmission number of base stations and decrease the spectrum resource consumption of the cellular network effectively at a high packet loss rate.