基于排队论的UM-BUS总线性能建模与评估

UM-BUS总线是一种具有动态容错能力和远程穿透式访问能力的高速串行总线,其性能模型对UM-BUS的综合评估和优化设计具有重要意义。针对UM-BUS总线系统,提出基于排队论的性能评估的模型,该模型定性描述了总线上不同节点之间的数据流关系、数据包到达节点的特征以及在节点处等待处理的特性;定量分析了不同数据包在总线信道传输的最大延迟、最小延迟以及平均延迟。在MATLAB平台上测试了数据包在总线上的等待时间和传输时间。实验结果可以帮助设计者快速分析总线在实际应用系统中的特性并对其进行优化配置,提高总线的使用效率。     

CAN网络实时监控系统设计

提出了一种实时监控CAN网络的系统.本系统基于生产者/消费者设计开发模式,利用生产者循环响应用户操作,用消费者循环处理CAN网络中的数据及生产者产生的指令.整个系统有系统参数初始化、报文数据显示、报文图形显示、报文发送以及数据存储等功能.当CAN网络中有报文传输时,系统通过CAN接口卡采集报文,经过数据解析及统计,实时显示各种监控状态(如总线负载、各报文传输比率等).实验中,通过另测试CAN节点发送不同标识符、不同数据域的报文的方法验证本监控系统的有效性,经测试,本系统能够达到实时监控CAN网络的目的.     

PROFIBUS通信性能测试与参数设置分析

PROFIBUS现场总线协议的实时性是评价其性能的关键因素,因此,如何研究和计算实时性能参数显得尤为重要. 针对这一问题,在对PROFIBUS总线存取协议深入分析的基础上,设计了基于PROFIBUS-DP通信性能测试平台. 通过测试平台分析和计算了包信息率、传输效率、网络平均利用率、网络吞吐量、传输延迟和令牌循环时间等实时性能参数,并给出了总线循环时间与主站个数及报文数量之间的关系之间的关系,从而定性定量分析了PROFIBUS-DP现场总线的实时性能.     

LIN总线拓扑结构分析

LIN（Local Interconnect Network）总线是一种新型低成本汽车车身网络低端通讯总线。通过分析LIN总线的总线负载率,得出单个主节点和多个从节点组成的LIN网络传输报文帧的上限值,并得到实验验证,为如何使用LIN总线以及LIN总线的拓扑结构布局提供了依据。     

基于QEMU的外部总线仿真技术

综合嵌入式系统通过外部总线实现各个子系统之间的通信连接。为解决综合嵌入式系统的接口测试问题,采用系统虚拟机仿真综合嵌入式系统的连接方式,通过在虚拟机中创建外部总线仿真模块,配置仿真模块的连接,从而实现虚拟机之间的通信。提出一种基于以太网通信的外部总线仿真结构,以CAN总线仿真为例,在全系统虚拟机QEMU的内部总线上配置与注册外部总线设备,为读写总线设备数据的接口建立共享内存,组织总线协议报文。实验结果表明,通过网络收发报文,可实现总线仿真节点模块之间的数据交换,从而达到仿真总线的数据通信功能。     

基于总线网络的分布式一致性算法

为了解决总线网络中的分布式数据一致性问题,提出了基于总线网络的分布式一致性算法.该算法通过Mod运算将多节点仲裁问题转化为惟一节点仲裁,减少了所需的消息数,降低了系统的负荷;通过消息复用的方法减少了算法所需的消息种类,并缩短了响应延迟.理论性能分析和仿真试验表明,该算法较之传统算法具有较低的消息复杂度和时间复杂度.     

DLSOMAC:一个面向分布式无线链路调度技术的MAC协议

无线网络分布式链路调度技术通过发掘无线传输间的复用达到提高吞吐量的目的. 链路调度策略的形成需要节点间公平地交互含有如节点ID、队列长度等信息的短报文,并且这些短报文同步传输,导致信道拥挤.由于存在信道空闲侦听开销,在拥挤信道中频繁后退,以及隐藏终端和暴露终端的问题,传统的CSMA/CA (Carrier sense multiple access with collision avoidance)协议传输性能低下,难以为分布式无线链路调度技术服务. 针对链路调度策略形成期间报文短、信道拥挤以及公平性要求的挑战.提出了一个简单的随机MAC (Media access control)协议DLSOMAC (Distributed link scheduling oriented MAC). DLSOMAC协议没有信道侦听过程,以降低短报文的传输延迟开销;基于分布式息票收集算法,均匀分散传输时刻来降低冲撞概率和提高公平性,以满足分布式链路调度技术对MAC层的需求.用排队论分析了DLSOMAC的报文传输延迟性能.仿真实验表明, 在短报文情况下,无论网络负载轻重与否, DLSOMAC协议的报文传输延迟明显优于CSMA/CA,并且报文越短,性能相对越好.即使在长报文的情况下,当网络负载很重时, DLOSMAC协议也稍优于CSMA/CA协议,适合于为自组织网络的分布式链路调度技术服务.     

DDRLD：支持局部扩散的定向扩散算法*

在定向扩散协议中,中间节点以泛洪的机制向网络中的所有邻居节点转发接收到的兴趣报文,导致网络能源的浪费。为此,提出一种支持局部扩散的定向扩散算法DDRLD。它通过设置梯度扩散深度阈值,缩小了兴趣报文扩散的范围,降低了网络中传输的数据量;通过设置节点剩余能量门限值,增加了每个节点被选取为转发节点的概率,延长了节点的平均工作时间,改善了网络负载平衡。仿真结果表明DDRLD大大缩短了数据报文端到端的平均延迟,降低了网络功耗,增加了网络生存时间。     

最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法

针对无线传感器网络的节点能量有限,且在进行信息传输时存在数据冲突、传输延时等问题,提出基于最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法。该算法将整个网络中的节点分成多个簇,并根据节点的传输范围,将每个簇中的节点均匀分布,每个节点根据自己的本地信息和剩余能量选择通信方式向簇头节点传输数据,从而形成传输数据的最短路径;并根据集中式TDMA调度模型,运用基于微粒群的Pareto优化方法,使得网络在完成规定的信息传输时每个节点耗费的平均时隙和平均能耗最低。仿真结果表明,上述算法不但可以最大化网络的生存周期,还可以有效地降低数据融合时间,减少网络延时。     

一种嵌入式通信协议系统及在智能住宅网络中的应用

本文介绍的协议系统通过总线和耦合器，将家用电器组成家庭网络，运用组关联，来定义网络上末端节点复杂多变的逻辑关系，以组报文的形式，将数据在网络末端节点间传输。这种协议体现了智能家庭网络系统结构简单、实时性高、可扩充性好、家电设备间逻辑关系灵活多变等特点，并且在一些真正的家庭系统中得到应用，效果理想。     

带式输送机故障定位系统网关的设计

以带式输送机故障定位系统为应用背景,提出了一种基于STM32F103VE微处理器的CAN总线与Profibus-DP总线网关的设计方案。该网关在CAN网络中作为一个CAN通信节点,在Profibus-DP网络中作为一个从站;带式输送机沿线分布若干个CAN检测节点,每个节点负责检测其段内的4种传感器设备采集的实时数据,如果检测到故障信息,CAN检测节点就会向网关发送故障信息报文,网关接收CAN检测节点发送的报文并进行存储;当网关与Profibus-DP主站连通后,作为Profibus-DP从站的网关可以通过查询方式把故障信息报文传送到Profibus-DP主站中,从而实现故障定位功能。实际应用表明,该网关运行稳定、可靠,实现了带式输送机故障定位系统中CAN总线及Profibus-DP总线的互联。     

车载CAN总线脱离攻击及其入侵检测算法

CAN总线脱离攻击作为一种新型的攻击方式，通过CAN总线通信的错误处理机制，可以使节点不断产生通信错误并从CAN总线上脱离。针对上述攻击所引发的车载CAN总线通信安全问题，提出了一种车载CAN总线脱离攻击入侵检测算法。首先，总结了车载CAN总线脱离攻击发生的条件与特点，指出正常报文与恶意报文的同步发送是实现总线脱离攻击的难点，并利用前置报文满足同步发送的条件来实现总线脱离攻击。其次，提取了CAN总线脱离攻击的特征，通过累计错误帧的发送数量，并根据报文发送频率的变化实现了对CAN总线脱离攻击的检测。最后，利用基于STM32F407ZGT6的CAN通信节点模拟车内电子控制单元（ECU），实现了恶意报文和被攻击报文的同步发送。进行了CAN总线脱离攻击实验和入侵检测算法的验证。实验结果表明，检测算法对高优先级恶意报文的检测率在95%以上，因此可以有效保护车载CAN总线通信网络的安全。     

车载CAN总线脱离攻击及其入侵检测算法

CAN总线脱离攻击作为一种新型的攻击方式,通过CAN总线通信的错误处理机制,可以使节点不断产生通信错误并从CAN总线上脱离。针对上述攻击所引发的车载CAN总线通信安全问题,提出了一种车载CAN总线脱离攻击入侵检测算法。首先,总结了车载CAN总线脱离攻击发生的条件与特点,指出正常报文与恶意报文的同步发送是实现总线脱离攻击的难点,并利用前置报文满足同步发送的条件来实现总线脱离攻击。其次,提取了CAN总线脱离攻击的特征,通过累计错误帧的发送数量,并根据报文发送频率的变化实现了对CAN总线脱离攻击的检测。最后,利用基于STM32F407ZGT6的CAN通信节点模拟车内电子控制单元（ECU）,实现了恶意报文和被攻击报文的同步发送。进行了CAN总线脱离攻击实验和入侵检测算法的验证。实验结果表明,检测算法对高优先级恶意报文的检测率在95%以上,因此可以有效保护车载CAN总线通信网络的安全。     

移动社交网中基于兴趣社区的消息传输方案

节点对路由消息的存储-携带-转发是移动社交网中的一种短距离通讯方式,传输性能是影响用户交互体验的关键因素,如果用户能够根据彼此间的兴趣或社区来进行消息传输,则可提高传输性能。目前,针对移动社交网中的短距离通讯,已有的研究主要是基于兴趣或者基于社区的传输方式。为了使用户得到更好的交互体验,将用户兴趣与社区相结合,提出基于兴趣社区的消息传输方案InComT(Interest Community based Transmission)。对移动社交网中单个节点的兴趣进行度量,根据得出的节点兴趣值进行社区划分,从而确定社区整体的兴趣值,并根据兴趣值来选择中继社区和中继节点,实现消息的传输。仿真结果表明,该策略在传输负载率和平均延时较低的情况下能够拥有较高的传输成功率。     

水声通信网络设计与OPNET平台下仿真

水声通信网络是当代海洋研究、海洋资源勘探和开发、海洋环境立体监测、地震海啸监测和战术监测等水下系统无线信息传输的主要手段,但其性能受水声信道特性影响严重。采用OPNET对水声通信网络节点模型与分层协议进行设计与实现,包括基于MC-CDMA的多用户检测以及基本CSMA/CA机制的信道握手流程与网络分配向量（NAV）帧冲突处理机制等。同时建立并测试了一个包含1个主节点与4个传感器节点的水声通信网络,仿真结果表明设计的水声通信网络能够更好的克服冲突,减少数据包重发,从而获得更高水声通信网络的吞吐量,减少端对端传输延时与能量消耗。     

DTN中基于两跳ACK确认机制的备用副本转发算法

针对容迟容断网络(Delay/Disruption Tolerant Networks,DTN)在遇到路由空洞问题时缺乏有效回避路由空洞区域的方法,导致信息端到端传输时延较大的问题,提出一种基于两跳ACK确认机制的备用副本转发算法。消息在空洞区域无法传播时由上一跳节点寻找其他符合条件的节点,另辟路径转发消息,从而避开路由空洞区域。仿真实验结果表明,该算法在递交率、平均时延和网络开销方面表现优于Spray and Wait等对比算法,在车载自组网中具有很强的应用性。     

一种通用的移动智能网SCF排队网络模型

在分析移动智能网SCF（Service Control Function）软件功能模型的基础上，提出了一种通用的SCF排队网络模型．然后以移动智能网中的预付费业务和短消息业务为例，使用具有反馈的M／G／1排队系统分析了业务消息的时延与消息到达率之间的关系，同时通过仿真对结果进行验证．仿真和分析结果的一致性表明，该排队网络模型是一个有效的数学模型，能用于快速地预测SCP（Service Control Point）系统的性能．     

An overlapping communication protocol using improved time-slot leasing for Bluetooth WPANs

In this paper, we propose an overlapping communication protocol using improved time-slot leasing in the Bluetooth WPANS. One or many slave–master–slave communications usually exist in a piconet of the Bluetooth network. A fatal communication bottleneck is incurred in the master node if many slave–master–slave communications are required at the same time. To alleviate the problem, an overlapping communication scheme is presented to allow slave node directly and simultaneously communicates with another slave node to replace with the original slave–master–slave communication works in a piconet. This overlapping communication scheme is based on the improved time-slot leasing (TSL) scheme which modified from the original TSL, while the original TSL scheme only provides the slave-to-slave communication capability. The key contribution of our improved TSL scheme is to offer the overlapping communication capability. With the overlapping communication scheme, we developed an overlapping communication protocol in a Bluetooth WPANs. Finally, simulation results demonstrate that our developed communication protocol achieves the performance improvements on bandwidth utilization, transmission delay time, network congestion, and energy consumption.     

多跳移动Ad Hoc无线网络中UPMA协议的仿真

基于有效竞争预约接人、无冲突轮询传输的思想,该文改进了支持节点移动性和多跳网络结构的依据用户妥善安排的多址接人（UPMA）协议,然后利用网络仿真工具OPNET构建了UPMA协议的仿真框架,并仿真了由自组织分群算法所获得群的群内无线传输情况。该仿真框架为UPMA协议详细配置了物理层和数据链路层模型,可以设置不同的信道特性以及应用场景。在此基础上,该文分析了UPMA协议的信道吞吐量、平均消息时延和平均消息丢弃率,并将其与带冲突避免的载波侦听多址接人协议（CSMA／CA）、轮询协议进行了性能比较。仿真结果表明,UPMA协议可以提供较高的吞吐量、较低的平均消息时延和较小的平均消息丢弃率。