基于局部对比度和全卷积网络的小空间碎片检测

近年来环绕地球轨道的空间碎片数量急剧增加，对在轨运行的航天器构成严重威胁。基于天基监视平台的空间碎片小目标快速检测对于航天器远距离规避具有重要意义，然而由于空间碎片小目标的快速相对运动和宇宙射线产生的噪声，空间碎片小目标快速检测极具挑战。提出了一种基于深度卷积神经网络的天基空间碎片小目标显著性检测方法，首先，使用局部对比度方法获得输入图像的空间对比度图；然后，通过全卷积网络结合上述对比度图捕获时空显著性信息；最后，基于仿真视频序列图像开展实验验证，可实现对最远距离为30km，最小为16像素的目标准确检测。通过设置不同的高斯白噪声方差参数模拟空间环境噪声，证明了在噪声背景条件下对空间碎片小目标检测的有效性和鲁棒性。     

Dynamic proxy-assisted scalable broadcasting of videos for heterogeneous environments

Periodic broadcasting (PB) is a scalable technique for providing video-on-demand services. It significantly reduces server I/O and backbone network bandwidth requirements at the expense of high storage space and high network bandwidth requirements for clients. Traditional protocols assume homogeneous clients with identical resources. Unfortunately, in practice clients have very different bandwidths, and these are usually insufficient to provide video-on-demand (VoD) service from a PB server. Existing work on heterogeneous clients has focused on devising broadcast schedules to cater to low-bandwidth clients, which inevitably requires an extra backbone network bandwidth between the server and the clients. In our previous work, we proposed to use proxies residing at the edge of backbone network to accommodate low bandwidth clients for PB-based VoD services. The server broadcasts a video using a PB protocol while the proxy receives and stores the data in its local buffer and broadcasts the stored data to the clients in its local network. It significantly reduces the waiting time of low-bandwidth clients without requiring any extra backbone bandwidth by using a proxy buffer and channels. However, although lots of PB protocols have been proposed, the scheme can be applied only to some old PB protocols based on a pyramid protocol. In this paper, we propose a proxy-assisted PB system that can be generally applied to almost all the existing PB protocols, by dynamically managing buffer space and channels in proxy servers. Thus, with our proposed system, PB VoD system can be optimized in terms of the resource usages in backbone networks, proxy servers, and clients, by adopting more suitable PB protocols.     

面向天地一体化卫星网络的高性能仿真技术

天地一体化网络规模庞大且协议多样,必须构建相应的仿真平台进行严格的评估和验证。针对主流卫星链路仿真逼真度与吞吐量不足的缺点,分别采用动态差分补偿和随机数算法实现卫星链路延时、数据分组丢失率的高逼真仿真;采用高通量路由仿真技术,提升天基骨干网间链路的吞吐量。构建了涵盖6颗天基骨干节点、66颗天基接入节点的天地一体化网络仿真场景,并对卫星链路延时、数据分组丢失率及卫星网络的吞吐量进行测试,相对于传统方法,仿真的卫星链路不仅具有高逼真性,而且具有高通量优势。     

基于一致性时钟同步方法的天基时频同步网建模与仿真技术研究

以卫星网络为核心的天基信息网络是现代通信网络的主要发展方向,卫星网络的高精度时频同步是天基信息网络正常运行的基础,也是卫星应用研究必不可少的前提条件;针对天基信息网络的时频同步问题,对基于一致性时钟同步方法的天基时频同步网建模与仿真技术进行了研究,通过相邻卫星节点建立的星间测量链路,实现了高精度时钟同步;进行了天基时频同步网建模与仿真系统的需求及功能组成的分析,完成了卫星网络场景仿真以及一致性时钟同步方法的仿真,仿真结果表明,逻辑时钟的时间偏差优于0.1 ns,相对频率偏差优于1e-10,时间间隔误差优于0.1 ns,时钟偏差优于10 ps@1000 s,阿伦方差优于1e-15@1 h。     

Ultra-HEVC using frame frequency error optimization technique for IPTV realization

Internet Protocol Television (IPTV) is an emerging network application in the internet world. One of the most reliable networks is IPTV which gives high speed for internet services. As IPTV offers many live services on user demand and it has many advantages. But still, some problem exists in the existing implementation such as degradation of quality and delay while maintaining limited frames and efficient bandwidth consumption over the network channel. The efficient bandwidth utilization is a major issue in IPTV platforms. Integrating the video processing on network platform is the challenging task in video on demand (VoD) application. This paper overcomes the drawbacks of existing IPTV by using Frame Frequency Error Optimization (FFEO) based HEVC approach which is called as U-HEVC. The FFEO method upgrades the video quality by interpolation of frames. U-HEVC delivers 50% better compression similar to the existing HEVC standard and it also provides better visual quality at half the bit rates. The Analysis of proposed U-HEVC attain better results compared to existing HEVC compression algorithms that higher number of packets get affected at different bit rate levels. In HEVC the Frame loss of 1 Mbps is 0.38%, 2 Mbps is 0.46%, 4 Mbps is 0.63% and 8 Mbps is 0.94%. When compared to the U-HEVC the Frame loss is somewhat high in HEVC. This paper presents the studies on IPTV environment based on U-HEVC using frame frequency error optimization technique.

     

基于DASH标准的码率平滑切换算法

针对现有的基于超文本传输协议的动态自适应流（DASH）码率自适应算法在无线网络环境中码率切换频繁以及平均码率偏低的问题，提出一种基于DASH标准的码率平滑切换（RSS）算法。首先，算法的带宽检测机制利用滑动窗口对历史下载速率进行取样以计算带宽偏移系数，根据带宽偏移系数的大小初步判断带宽的波动情况，并对波动较大的情况进一步确定是否存在一致性变化趋势，从而区分出带宽的持续变化和短暂抖动，同时计算出相应情况下的带宽预测值；其次，算法的码率决策模型综合考虑带宽波动情况、缓存占用和变化情况及带宽预测值等，并且分别采取快速缓冲（FB）、缓慢切换（SS）、快速上升（FR）、约束下降（LD）、稳定保持（SH）策略和休眠机制对码率选择过程进行动态控制。实验结果表明，与基于模糊逻辑的码率自适应算法以及吞吐量调节驱动的码率自适应算法相比，该算法在播放开始时能够在最短时间内将视频码率提升到最佳水平，提高视频播放过程中的平均码率，在播放过程中带宽骤变和交替性频繁波动情况下都能够很好地维持视频码率的稳定，将切换次数降到最低，从而获得良好的无线端视频体验质量。     

基于最小接入保证带宽的数据中心网络带宽分配机制

针对云计算数据中心（DC）网络中多租户间易相互干扰导致应用性能不可预测,预留带宽资源难以保证高网络利用率,从而导致云网络供应商收益损失等问题,提出了基于最小接入保证带宽的数据中心网络带宽分配（MAGBA）机制。MAGBA机制在发送端通过加权公平队列调度租户虚拟机（VM）流量,在接收端基于检测到的接收速率调节TCP流接收窗口,从而为租户VM提供最小接入保证带宽,同时充分利用闲置带宽资源。通过NS2平台仿真,MAGBA机制相比静态资源预留方式能够灵活分配带宽资源,网络吞吐量提升25%。当某些租户产生大量TCP流时,MAGBA机制中其他租户分得的带宽高于现有基于TCP流的带宽分配机制。仿真结果表明,MAGBA机制能够为租户VM提供最小接入带宽保证,避免租户应用受到其他租户通信模式的干扰。     

基于双维序路由策略的低能耗NoC网络分配

在片上网络(NoC)的网络分配与任务映射相配合的路径分配中,单维序路由策略会限制可行解空间。为此,提出一种基于双维序路由策略的网络分配方法。在路径分配步骤中采用双维序路由法,设计以带宽、延时和无死锁为约束条件、以降低动态及静态能耗为优化目标的遗传算法。实验结果表明,该方法可以扩大任务映射的可行解空间,求解最小所需带宽比单维序法平均减少6.3%,且在各种带宽场合时均能求得更低能耗解。     

基于SIMD的并行傅里叶空间图像相似度计算

在冷冻电镜三维重建计算模型中,傅里叶空间图像相似度算法被频繁调用,大量的计算开销导致模型整体运行速度变慢。针对该问题,提出一种基于SIMD的并行傅里叶空间图像相似度算法。通过手动负载均衡方式最大化CPU的线程使用率,添加AVX-512指令集增强CPU矢量寄存器的作用,同时设计高效的数据结构提升内存访问效率。在Intel Xeon Platinum 9242平台上的实验结果表明,与原始的OpenMP并行模型相比,经该算法优化后的程序可获得平均5.132倍的加速比,并且具有较强的鲁棒性。     

基于网络带宽非均匀划分的可分级码流无缝切换方法

提出了一种新的基于无缝切换技术的可分级码流切换方法.首先建立了可分级码流的不等份带宽划分模型.在此基础上,按照对网络拥塞影响的重要性,将视频服务器的向上切换和向下切换分别处理,另外结合网络带宽的平均变化特性和瞬时变化特性,判断码流如何切换.实验表明文中方法能够更好地适应网络带宽变化,降低网络拥塞,提高图像质量的平滑性,平均PSNR比简单的无缝切换方法高0.4dB.     

基于粒子群优化算法的模拟滤波器设计

采用传统的网络综合法设计计波器存在带宽不精确及阻带衰减过小的问题,为此,提出一种基于粒子群优化算法的无源模拟滤波器优化设计方法.在网络综合法设计的滤波器电路基础上,利用粒子群优化算法对滤波器的整个参数空间进行高效并行搜索直到获得最优的参数值.实例表明,采用该方法设计的滤波器带宽更加准确,且具有更加陡峭的阻带衰减.     

基于QoE感知的中继卫星带宽资源分配方法研究

为改善数据中继卫星的带宽分配对负载传输效率的影响，提出了一种基于用户体验质量QoE感知的中继卫星带宽资源分配方法。考虑到空间信息网络高动态链路情况下传输的可靠性，建立基于多个静止同步轨道卫星协同接入模型，研究了低轨道用户卫星进行多路数据上传的优势特点。通过设置链路效能函数，其将用户QoE满意度量化为链路反馈和链路成本，并用库恩塔克方法求解，实现最大化系统效能和带宽公平分配。研究结果表明，与Load-Balancing和Best-SNR-First方法相比，该方法不仅保证了用户QoE满意度，还提升了网络的接入性能。     

FlexRay网络静态段参数设计优化

FlexRay网络具有带宽高、确定性和可靠性等优势,能够很好地满足未来汽车线控技术发展需要.其消息和网络参数配置对FlexRay网络带宽利用率有重要影响.以静态段带宽利用率和静态段帧ID(FID)数目为约束条件,提出基于信号优先级的封装方法和基于两步的网络参数设计方法.实例验证该方法的有效性,FlexRay网络带宽利用率提高明显.     

嵌入式网络数字带宽测量监控系统设计与实现

网络带宽表征网络传输信息的能力,是衡量网络服务质量的重要指标;为了实现对网络数字带宽测量的低成本和网络化的需求,提出了一种基于嵌入式系统的网络数字带宽测量监控系统设计与实现方法,依据以太网为基础,由带宽测量模块、采用MIC29302BU芯片为核心的电源模块,基于EEPROM芯片的网络接入模块、嵌入式网络数字监控系统自检模块以及模数转换模块组成,分析了该系统进行网络数字带宽测量的流程以及具体的实现程序代码;实验结果说明,该监控系统实现了对海量数字带宽的准确测量,并且具有较高的监控效率和精度。     

主动自适应层次视频组播

针对异构、动态网络环境中的层次视频组播,提出基于归并反馈的层次视频编码自适应机制以解决网络带宽约束的动态变化问题,并提出网络中的主动过滤技术以解决网络异构性问题,分析了该自适应机制的响应特性、可伸缩性和带宽利用率,结果表明该自适应机制能支持高质量的、自适应的层次视频组播服务,而且具有很高的可伸缩性和响应特性。     

基于P2P的远程教学直播系统设计

针对目前基于客户机/服务器(C/S)模式的远程教学直播系统在大规模用户同时在线时的服务器瓶颈问题,提出了基于对等网络(P2P)的解决方案,并对一个现有的基于C/S模式的系统成功改造成基于P2P模式.改进后的系统对网络带宽和服务器处理能力要求明显降低,且容易部署,扩展性高,并发支持的用户数量大大增加.主要介绍了基于P2P系统的设计原理与体系结构,以及对现有一个基于C/S模式的远程教学直播系统的实现方法.     

基于最小二乘和EKF的伪卫星定位算法

空基伪卫星由于自身机动性以及受到诸如气流、压力、温度等外界因素的影响使得其位置存在着偏移。因此,精确确定空基伪卫星的位置是其增强现有导航系统或独立组网进行导航定位的前提。针对扩展Kalman滤波对初值的要求和最小二乘法估计性好的特点,提出了一种混合算法,该算法用逆定位原理建立伪距观测方程组并采用最小二乘法解算出初值,运用扩展Kalman滤波进行定位。仿真表明,混合算法优于最小二乘法,定位精度得到了提高。     

基于DHT的拓扑感知节点聚集算法

在文件共享、流媒体和协作计算等P2P应用模型中,节点间采用单播通信并构建出对应的覆盖网络.由于覆盖网络通常建立在已有的底层网络之上,节点随机加入系统将导致上下层网络拓扑不匹配,不仅增加了节点间通信延时而且给底层网络带来较大的带宽压力.当前的拓扑匹配算法尚存在可扩展性低、节点聚集时延长等问题.在网络坐标算法和DHT算法基础之上,提出一种分布式的拓扑感知节点聚集算法TANRA,利用等距同心圆簇对节点二维网络坐标平面进行等面积划分,并根据节点所处区域进行多层命名空间中区间的一一映射.由于保留了节点之间的邻近关系,从而可使用DHT基本的"发布"和"搜索"原语进行相邻节点聚集.仿真结果表明,TANRA算法在大规模节点数时能有效保证网络拓扑匹配,并且具有较低的加入延时.     

A high-performance and scalable multi-core aware software solution for network monitoring

In recent years, the need for high-performance network monitoring tools, which can cope with rapidly increasing network bandwidth, has become vital. A possible solution is to utilize the processing power of multi-core processors that nowadays are available as commercial-off-the-shelf (COTS) hardware. In this paper, we introduce a software solution for wire-speed packet capturing and transmission for TCP/IP networks under Linux operating system, called DashCap. The results of our experimental evaluations show that the proposed solution causes more than two times performance boost for packet capturing in comparison to the existing software solutions under Linux. We have proposed a scalable software architecture for network monitoring tools called DashNMon, which is based on DashCap. Multi-core awareness is a distinguished property of this architecture. Comparing to the existing cluster-based solutions, DashNMon can be used with COTS multi-core processors. In order to evaluate the proposed solutions, we have developed several prototype tools. The results of the experiments carried out using these tools show the scalability and high performance of the network monitoring tools that are based on the proposed architecture. Using the proposed architecture, it is possible to design and implement high-performance multi-threaded network intrusion detection systems (NIDSs) or application-layer firewalls, completely in the user space and with better utilization of the computational resources of multi-processor/multi-core systems.     

链路带宽测量方法改进

链路带宽是网络性能分析，容量优化规划的基本指标，链路带宽测量常用的方法是VPS（variable packet size),但VPS具有误差累计和背景流量影响的缺陷，对VPS方法进行改进，提出和实现一个任意链路带宽测量方法PTVS（packet train with variable size)，消除逐跳测量造成的误差累计和背景流量影响，测量实验表明，PTVS具有精确，高效，迅速的特点，PTVS可测量的其他性能指标还包括RTT，单向延迟，丢包率，端到端瓶颈带宽以及链路利用率。