IEC 61850新型网络冗余报文捕获解析工具开发

以设计解析新型报文工具为目的,分析了网络冗余下的新型并行冗余双网原理,在解读新型报文格式的基础上,采用Wireshark网络开发包,基于Windows平台,结合GTK界面设计工具,开发出含有并行冗余双网的采样值报文捕捉、解析工具。并采用WinPcap库接口函数模拟装置发送报文,验证协议解析工具的可行性。结果表明,该解析工具能正确地分析数据包的负载内容,对IEC 61850第2版的推广具有重要意义。     

基于Compact PCI／PSB总线的冗余系统设计

基于PSB（Packet Switching Board）术,设计了Compact PCI高可靠性硬件平台。该系统内的任意板卡都可以通过PSB实现数据的交换,并利用主控CPU板卡对其数据包进行侦测。系统平台可以对包括主系统板的所有插件提供冗余备份,故障板可以被自动隔离,备份件可以被自动连接,可以在线插拔系统板及其它插件。由于采用热备冗余设计具备高可靠性,在现代通信、航天、军事等领域具有广阔的应用前景。     

基于DSS的直播系统研究与实现

本文设计并实现了一个基于达尔文流媒体服务器(darwin streaming server,DSS)的直播系统,首先对DSS服务器的软件核心架构进行了研究分析,针对直播系统中UDP传输导致的网络拥塞现象和丢包问题,采用了基于RTCP反馈的拥塞控制方案,经过系统测试表明直播时的平均延时约为100 ms,画面质量总体清晰流畅,有效减轻了网络拥塞、降低了丢包;且通过CPU占用率测试表明随着用户的增多CPU占用率并未呈现明显增加,单用户情况下CPU占用率稳定在1％～3％,20个用户情况下CPU占用率稳定在6％～9％,说明系统并发处理性能较好.系统总体具有较好的性能,能够满足实际应用需求.     

有限负载下IEEE 802.11 DCF机制时延分析

当前对于IEEE 802.11 DCF(distributed coordination function)机制的性能分析主要集中在吞吐量及接入时延,而对实时应用更为关心的端到端时延研究不足。利用概率母函数及M/G/1/∞排队理论,建立了有限负载下MAC(medium access control)层的接入时延和端到端时延分析模型,研究了分组到达率和站点数对接入时延和端到达时延的影响。仿真表明,该模型能够有效地对有限负载下DCF机制的时延性能进行预测。     

几种典型Ad hoc路由协议的仿真分析

路由算法是无线自组网的重要组成部分,路由的好坏直接影响网络的性能.文章以无线自组网在电力系统通信中的应用为出发点,研究了DSDV,DSR,AODV和OLSR四种典型的路由协议,采用定性比较和仿真实验的方法,分析了静止节点在不同规模和负载流量场景下,路由协议的分组投递率、时延、吞吐率以及路由控制开销的变化情况,并在此基础上,对4种协议的性能进行了比较和评估,为基于无线自组网的电力系统通信提供了路由选择参考.     

Linux下高速卡驱动的高效实现

本文针对测控系统中的数据采集模块,讨论基于Linux操作系统的PCI高速实时数据采集卡设备驱动的高效实现方法。以数据交换量大且实时性要求高的视频图像采集卡为实例,提出了一种优化的数据传输机制——优化DMA方式和MMAP内存映射,该方法能在提高视频数据吞吐量的同时降低CPU系统资源的占用率。     

Lightweight proactive queue management

The quest for better resource control has been the driving force behind Active Queue Management (AQM) research. Random Early Detection (RED), the defacto standard and its variants have been proposed as simple solutions to the AQM problem. These approaches, however, are known to suffer from problems like parameter sensitivity and inability to capture input traffic load fluctuations accurately, thereby resulting in instability. This paper presents a proactive queue management algorithm called PAQMAN that captures input traffic load fluctuations accurately and regulates the queue size around the desirable level. PAQMAN draws from the predictability in the underlying traffic by employing the Recursive Least Squares (RLS) algorithm to forecast the average queue size over the next prediction interval using the average queue size information of the past intervals. The packet drop probability is then computed as a function of this predicted average queue size. The performance of PAQMAN has been evaluated and compared against existing AQM schemes through ns-2 simulations that encompass varying network conditions for networks comprising of single as well as multiple bottleneck links. Simulation results demonstrate that PAQMAN maintains a relatively low queue size, while at the same time achieving high link utilization and low packet loss. Moreover, the computational overhead of PAQMAN is negligible (lightweight) which further justifies its use.     

基于网络资源分配模型的有状态功能处理加速架构分析

本文提出了一种基于可编程硬件的有状态加速架构，此架构的加速平台是通过可编程硬件构建得到，实现对数据平面的状态管理，以此实现把有状态VNF数据传输至独立硬件加速器之后再对其统一处理。通过性能分析得到，当对更多的VNF并行处理时，有助于提高SFPA架构的吞吐量。对4个VNF进行并行加速时，将使硬件加速平台发生满负荷运行。使用资源分配优化算法之后，在SFPA中的SliCE资源消耗总量发生了降低的现象，对于不同数量的VNF，采用此算法得到的优化率也存在明显的差异，对两个VNF实施并行加速时，可以获得的最高优化率等于42%。     

基于负载感知和伪流言机制的高稳定性路由协议

通过建立无人机自组网可以有效满足无人机集群作战的组网通信需求,但相较于传统移动自组网,无人机自组网具有节点移动速度更快,网络拓扑高度动态变化的显著特征.针对链路频繁断开带来网络性能下降严重的问题,提出了一种基于负载感知和伪流言机制的高稳定性路由协议.网络拥塞和节点移动性是影响路径稳定性的两个主要因素.针对网络拥塞问题,提出了基于节点负载预测的伪流言受限洪泛机制,在发起路由请求过程中,通过动态调整节点转发概率,均衡了网络负载的同时降低了控制开销.针对无人机节点的高移动性特征,基于接收到分组信号功率强度,提出了链路稳定性的联合度量指标.仿真结果表明,与AODV协议及其他改进型协议相比,该协议有效减少了网络的控制开销,提高了分组投递率,降低了平均端到端时延,显著改善网络性能,增强了数据传输的实时性和可靠性.     

高通量筛选摇床在线自适应动平衡系统设计

针对高通量筛选摇床的在线测量和负载不平衡量校正的需求,设计了在线自适应动平衡系统。首先针对菌种筛选摇床载荷实时动态变化的特性,提出了高效率的在线自适应动平衡方案;然后考虑系统组成和结构功能,提出了改进的窄带跟踪滤波和动平衡校正方法以及自适应控制策略;最后自主研制了实验装置,进行了系统调试,测试结果表明,系统实验装置可行且有效。     

Scheduling algorithms for high-throughput packet data service in cellular radio systems

This paper examines the performance of a number of scheduling algorithms for the wireless packet data access evolution of third-generation cellular systems. The algorithms are analyzed using three different wireless channel models (two pedestrian, one vehicular). For each channel model, a comparison of the performance of the algorithms using outdated channel state information plus margins tuned to provide an average 1% packet error rate, as well as using perfect channel prediction in order to determine the supportable bit rate and transmission format for each user, has been carried out. The performance of the algorithms is evaluated in terms of the average throughput per sector as a function of the number of users. The average delay per packet and per user versus the number of users per sector and the distributions of allocated slots per user are also determined as a measure of the fairness of each algorithm. It is also shown that the use of outdated information and margins can be an effective substitute for prediction, provided that the outdated measurements are reasonably accurate.     

基于SoC FPGA的数字荧光算法实现

数字荧光技术给电子工程师提供了一个全新的视角,相较于传统方法,它能够有效地减少波形观测的死区时间。由于波形捕获率得到极大提升,一些偶发的信号也更容易被捕获到。本文以SoC FPGA为平台构建了三维波形,并在片上系统上实现了整体设计。系统使用FPGA实现数字荧光核心算法,并通过片上总线与硬核 ARM CPU构成片上系统,最后,在ARM上加载Qt界面实现波形显示和用户交互。经过测试,系统波形捕获率可以达到50000 wfms／s以上,并能直观地观察到传统测量方法中难以看到的突发信号。     

基于任务紧迫度的多处理器任务调度算法

调度算法是多核处理器操作系统设计的核心所在,如何合理地将众多任务分配给不同的资源以使整个多核处理器系统达到最佳性能,是调度要解决的首要问题.在经典多处理器任务调度算法——ONERT算法的基础上,提出一种基于任务紧迫度的改进算法,较好地弥补了ONERT算法在处理器轻载时负载不均衡的不足.通过python程序实现了该算法,并通过实验验证了该方法在处理器轻载时实现比ONERT算法更好的负载均衡.     

特高压输变电设备状态监测数据通信仿真研究

针对特高压输变电设备状态监测系统主站转发数据时效性低、负荷重的问题,提出从特高压变电站直接获取输变电设备状态监测数据的获取方式,并利用OPNET建立仿真模型,对比了转发方式与直采方式下,输变电设备状态监测系统主站数据中心服务器与特高压端数据服务器系统负载、CPU使用率、业务处理时间的异同。结果表明,通过直采方式获取特高压变电站设备状态监测数据效率较高,对服务器影响较小。     

Rate control for streaming media transmission over WLAN

In order to solve the problems of link layer retransmission and packet fragment strategies for IEEE 802.11, this paper proposes a variable packet TCPfriendly rate control (VPTFRC) scheme for streaming media transmission over wireless local area network (WLAN) by researching on the policy of packet size adjustment in transport layer based on the minimum retransmit-delay constraint. Unlike other proposals, this process considers the impact of wireless packet error ratio (PER) on the packet size adjustment and the performance of rate control. Simulation results demonstrate that our proposed process can simultaneously achieve higher throughput, better fairness, shorter transmission delay and less jitter than TFRC. Among them, the ratio of delay, jitter and packet loss rate can reach a maximum improvement ratio of 58%, 42% and 85% respectively. __________ Translated from Journal of Huazhong University of Science and Technology (Nature Science Edition), 2007, 35(1): 1–3 [译自: 华中科技大学学报(自然科学版)]     

基于改进拉格朗日松弛算法的电力通信网络负载均衡优化策略研究

针对传统电力通信网络路由策略存在的负载分布不均和丢包率较高等问题,基于软件定义网络,提出了一种基于改进拉格朗日松弛算法的电力通信网络QoS路由策略。以链路时延、可用带宽和丢包率为约束建立路由模型,并采用改进的拉格朗日松弛算法进行路径选择。通过仿真与传统路由方法进行对比,验证了该方法的可行性。结果表明,与传统路由策略相比,该方法能够规划出符合QoS要求的路径,负载分布更加均衡,有效降低了业务丢包率,丢包率由45%降低到0.1%,具有一定的实用价值。     

基于最优功率分配原则的无线网络D2D用户通信质量分析

构建了一种基于最优功率分配原则的D2D用户通信质量分析算法,能够促进通信网络吞吐量获得明显提高,从而为D2D用户提供最佳资源分配方案。研究结果表明:研究构建得到的资源分配算法实现了吞吐量的显著提高,表现出比其它两种算法更优的计算性能。当D2D用户不断变多后,所有算法都获得了更高的吞吐量。在同样的D2D用户数情况下,采用资源分配算法可以获得比其它算法更优的运算性能。当最大发射功率提高后,吞吐量也明显上升,显著改善了算法性能。当蜂窝用户在系统中的最小速率需求持续提高后,将会引起整个系统出现吞吐量持续减小的情况。     

DBU-GAC型CO2吸附剂性能研究

为了实现烟气CO2的低成本、高效捕集,研究负载1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯（1,8-diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene,DBU）的颗粒活性炭（granular activated carbon,GAC）吸附剂对CO2捕集性能。DBU负载率越高,吸附剂比表面积、总孔容积和微孔容积越小,平均孔径与负载率呈明显的负相关性;Langrnuir模型是拟合DBU在GAC上吸附行为拟合优度最佳的模型,DBU在GAC上单分子层吸附要多于多分子层吸附;DBU-GAC吸附剂在低于140℃时具有良好的热稳定性,DBU能抑制吸附剂水分蒸发,有利于DBU与CO2耗水反应;DBU溶液对CO2具有很高的捕集效率,是常用-乙醇胺-甲基二乙醇胺（monoethanolamine-methyl—diethanolamine,MEA-MDEA）复合胺溶液的2．6～3。3倍;GAC负载适量DBU对模拟烟气CO2具有良好的捕集效率,消除膜封效应能提高DBU-GAC吸附剂对CO2的吸附容量。     

一种高吞吐率自治布尔网络真随机数发生器

真随机数发生器在硬件与信息安全领域具有广泛的应用前景。为提高真随机数发生器的吞吐率与降低硬件开销,以相互耦合的基本逻辑单元构成自治布尔网络做熵源,利用一阶高频振荡环增强网络刷新频率和多级非线性放大,从而获得高熵值混沌信号,结合DFF和XOR组成的后处理电路,设计构成真随机数发生器并在FPGA平台上实现。通过数据的采样和实时提取,然后对数据执行NIST SP800-22和SP800-90B随机性测试,并对其偏移度、自相关性及最大李雅普诺夫指数等性能进行评估。结果表明,真随机数发生器能够以600 Mbit/s的吞吐率产生熵值0.994 847 bit/sample的随机数序列,而且具有低的偏移度和自相关性及较低的硬件开销。     

高性能微机式母线保护装置研制

针对母线保护的高要求构造了利用高性能数字信号处理器（DSP）芯片为CPU的微机式母线保护装置硬件平台。在此高性能平台下提出了对母线保护装置启动、抗区外故障电流互感器饱和及母线运行方式自适应识别的新算法。这样可提高母线保护的速动性、灵敏性、防误动和抗拒动的能力。并在工程应用中验证了新型母线保护装置的有效性。