无线传感网络的端到端时延感知跨层优化研究

无线传感网络近年来获得全球范围内越来越多的关注。在实际应用当中,无线传感器网络的通信时延约束是网络QoS评价标准中非常重要的一项性能指标。在传统的无线传感网络吞吐量优化问题模型基础上,考虑网络端到端时延约束条件,并引入网络编码概念。最终采用李雅普诺夫优化算法将吞吐量优化问题转化成若干个子问题并进行分布式求解。该算法在保障网络稳定性和端到端时延约束的同时,得到一个接近最优的原始问题优化解。     

基于最小路集的网络可靠性分析方法研究

基于最小路集的网络可靠性分析方法是研究网络可靠度的重要算法之一,研究表明,在最小路集基础上求解网络可靠性是一个典型的NP-hard问题,其主要计算方法有三类：容斥原理法、不交积和法以及二叉决策图法。该文重点阐述了这三类计算方法的研究进展,并对其进行总结,对网络可靠性的未来发展方向进行了展望。     

网络可靠性评估的一种新方法

网络可靠性分析是一个难题。目前人们仅对典型几类网络进行可靠性分析。本文定义了网络的可靠性，引入布尔交量，把网络G（N，M）转为带布尔权值的网络G1（N，M，W），并定义最小路集和传输矩阵，依据图论提出网络的最小路集计算方法，并给出网络可靠度的估算公式。最后给出一个示例以说明评估方法。     

基于改进的不交化最小路集的网络系统可靠性算法

本文根据不交化布尔代数及BDD原理提出了一种简化的求解不交化最小路集的改进算法。对最小路集的路长进行排序,按最小路集的不同路长分两种方法不交化:对于长度为n-1的最小路集,在保持原有弧不变外,将网络图中其余未包含在该条最小路内的弧取逆加入,直接获得不交化运算结果;其余最小路集采用BDD方法进行不交化。最后的实例计算表明,改进的算法有较小的分枝树、较高的计算效率和精度,为大型网络系统的可靠性分析提供了一种新的途径。     

计算网络两端可靠性的不交化改进算法

针对现实网络图的非封闭性特点,对可靠性不交化算法进行了改进,其主要思想就是根据网络图的最小路集把网络图分解成数个子图．求出这些子图的最小路集并对它们进行不交化运算求出所有子图的可靠性,进而求出整个网络图的可靠性。最后对改进前后的算法效率做了比较。     

基于多源的NDN端节点拥塞控制算法

文章以NDN网络现存拥塞控制算法的端节点拥塞信号获取不准确为研究问题,提出一种基于端节点的拥塞控制算法。这种算法从源头上控制拥塞,并依据多个拥塞信号进行端节点速率调整,以更贴近全局网络状态的方式进行端速率调整以保证吞吐量。文章考虑NDN多源特性,结合累积排队时延信息,设计端节点重传定时策略,避免过多重传加重网络拥塞,进而确保网络的稳定性。     

多信道多跳无线网络端到端时延最小化路由评价指标的研究

提出一种适用于多接口多信道无线网络的路由评价指标,DSRM.与传统的评价指标单纯注重网络吞吐量相比,DSRM采用整条路径的端到端时延作为评价指标,以适应日益频繁的时延敏感的应用需求.在DSRM中,综合考虑了网络传输过程中的竞争接入时延、基于等效带宽计算的传输时延、节点内的信道队列因素,并分析了整条路径的端到端重传时延.通过Qualnet仿真,证明了DSRM较WCETT、WEED等路由评价指标在平均端到端时延等网络性能参数上有了明显提升.     

双源单宿共享链路计算机网络的数据传输可靠性评估

在多态网络中, 数据可以通过不同路径来传输. 之前研究多集中于路径不相交之情形, 较少考虑路径含有共享链路情形. 本文考虑计算机网络两个源点通过各自的最小路集向各自宿点传输数据的情况, 其中, 不同的最小路集含有共享链路. 各源点产生一数据序列, 其产生数据的时间间隔随机分布, 不同时刻产生的数据量也随机分布. 时间间隔和数据量可通过Monte-Carlo模拟方法获得. 由于所有数据都通过共享链路进行传输, 数据需要竞争使用链路的优先权, 而这可能会导致冲突. 本文考虑路径连通情况下, 各数据在传输时间限制下成功传输的可靠度评估问题. 仿真结果显示冲突会延长数据的传输时间并由此影响网络可靠度. 本文研究结果为管理者调整时间间隔和数据量以达到理想的网络可靠度提供了参考.     

FTA在核电站超压保护系统故障诊断中的应用

以核电站超压保护系统为例,阐述了故障树的定义、建树流程,并在此基础上根据最小割集、最小路集的数学描述提出了综合利用最小割集、最小路集的新型诊断推理策略,实践表明该诊断策略可以缩短故障诊断的时间,并可同时诊断多个故障源,提高故障诊断的可靠性。文章最后针对上述方法提出了测点配置及优化的建议。     

基于最低开销模型的传感网络通信优化仿真

当传感网络中某条链路发生变化时,需要重新计算最短路径树,一旦传感网络规模较大,传统的算法采用抑制链路改变的方法提高传感网络通信容量,但这大幅抑制通信节点周期内路径选择灵活性,通信延迟明显.提出一种改进的A-OSPF算法并应用到传感网络通信优化中,该算法在原始的OSPF基础上融人了最低开销节点机制,增强了传感网络中节点构建的概率,考虑了节点移动性,将更加平稳的链路当成节点,按照链路代价原理得到源节点到目标节点的最佳路径,确保数据包可在链路质量最高的路径上进行传递,降低传感网络数据传送的平均端到端延时.仿真结果表明改进算法在传感网络生存周期以及平均端到端延时方法优于原始的OSPF算法,实现了延长传感网络生存周期以及能量均衡的目标.     

带长度约束的k端网络可靠性分析

在网络视频和实时通信应用中需要研究带长度约束的k端网络可靠性分析问题,即任意两端点之间在给定时间延迟D约束内的k端网络可靠性。对带长度约束的k端网络可靠性问题进行了研究,主要是在传统不带路径约束的双端和k端网络可靠性研究基础上,提出了基于截断的路径约束方法;并根据该方法构造二元决策图BDD模型进行带约束的k端网络可靠性分析。该算法针对k端点对点信息流在一定时间延迟下完成传输问题,具有较强的实际意义。实例分析结果验证了本方法的可行性和有效性。     

一种求解最少时间最小费用路问题的算法

针对同时带有弧费用和弧时间的运输网络中最少时间最小费用路的问题,本文提出了一种算法。该算法能高效地求出此类网络中从源节点到目的节点的双目标最短路（最少时间最小费用路）。实例计算表明,该算法是有效的。     

基于故障树最小割集和最小路集的诊断方法研究

利用故障树的原理和方法,对基于故障树最小割集和最小路集的诊断方法进行了研究。首先给出了故障树最小割集和最小路集的数学描述,在此基础上开发了基于故障树最小割集和最小路集的诊断推理策略,最后提出了测点配置和优化的方法。     

多能源系统的最小控制节点集合辨识

本文提出了一种构建能源互联网实际能控的最小控制节点集合方法.考虑到能源互联网中的负载具有随机变化且无驱动能力特性,在忽略节点特性获取的最小驱动节点集合的方法基础上,本文计及网络的节点特征和能控性需求,首先通过优先匹配算法尽量确保获得的最小控制节点集合不存在无效的驱动节点.进而,针对由于网络的拓扑结构原因而导致的部分无效的驱动节点仍旧存在于最小控制节点集合这种情况,本文提出了增加恰当有向边的算法,保证最终获得的最小控制节点集合不存在无效的驱动节点.最后, 48节点耦合多能源系统的最小控制节点集合和最小驱动节点集合节点类型的比较,验证了我们提出的方法的有效性.     

基于时空网络的自动化集装箱码头自动化导引车路径规划

针对自动化集装箱码头水平搬运作业中自动化导引车路径冲突问题,提出一种基于时空网络的路径优化方法。对于单个运输需求,首先,将路网离散化为网格网络,设计依据时间可更新的时空网络;其次,以任务完工时间最短为目标,基于时空网络下可用路段集合来建立车辆路径优化模型;最后,在时空网络上运用最短路径算法求解得最短路径。对于多个运输需求,为避免路径冲突,根据当前运输需求的路径规划结果更新下一个运输需求的时空网络,并通过迭代最终获得满足规避碰撞和缓解拥堵条件的路径规划。计算实验中,与基本最短路径求解策略（求解算法P）相比,所提方法的碰撞次数降低为0并且最小相对距离始终大于安全距离;与停车等待求解策略（求解算法SP）相比,所提方法最多减少任务总延误时间24　s,且明显降低延误任务占比以及路网平均拥堵度,最大降低程度分别为2.25%和0.68%。实验结果表明,所提方法能够有效求解大规模冲突规避的路径规划问题,并显著提高自动化导引车的作业效率。     

一种时延保证的QoS路由协议

针对无线传感器网络中多跳视频传输实时性难以保证以及节点失效造成的传输中断问题,本文在比较分析了考虑时延的路由协议基础上,提出并设计了一种保证时延QoS要求可自我修复的路由协议(Self Repaired and Delay Guarantee Routing Protocol)。该协议选择时延最短的节点作为路由节点,缩短了多跳传输时间;在路由表中增加备选路由节点,当某个路由节点失效时,自动启用备选节点修复路由,节省了路由重新建立的时间,保证了视频传输持续性。仿真结果表明该路由协议能够较好地满足无线传感器网络中多跳视频传输的时延要求。     

面向快递终端的物流配送服务系统设计

针对传统的物流配送服务系统存在物流路径开销大、配送效率较低等问题,提出一种面向快递终端的物流配送服务系统改进设计方法。结合路径优化控制进行物流路径规划,建立物流配送服务网络移动快递终端节点分布模型,采用智能路径规划方法,实现物流配送服务系统的快递路径规划优化。在算法设计基础上,结合C/S面向对象模型进行物流配送服务系统的软件开发设计,物流配送服务系统的软件包括数据库管理模块、信息集成处理模块、人机交互控制模块和终端服务模块等,结合RFID射频识别和APP技术,实现系统优化设计。测试结果表明,采用该方法进行物流配送服务系统设计,降低了物流路径开销,提高了物流配送的效率。     

基于最小路集的系统可靠性综合方法

单元不同分布时的系统可靠性综合问题虽已解决并在工程中得到了应用，但传统模型并不能描述系统的整体特性。基于最小路集理论，综合由Monte-Carlo法产生的各单元寿命随机值，提出了一种模拟仿真模型，可以有效地求出系统的整体寿命分布特性。经过对比验证，仿真结果理想。统计推断过程可以在计算机上实现，方便工程应用。     

Transmission reliability of k minimal paths within time threshold

The quickest path problem involving two attributes, the capacity and the lead time, is to find a single path with minimum transmission time. The capacity of each arc is assumed to be deterministic in this problem. However, in many practical networks such as computer networks, telecommunication networks, and logistics networks, each arc is multistate due to failure, maintenance, etc. Such a network is named a multistate flow network. Hence, both the transmission time to deliver data through a minimal path and the minimum transmission time through a multistate flow network are not fixed. In order to reduce the transmission time, the data can be transmitted through k minimal paths simultaneously. The purpose of this paper is to evaluate the probability that d units of data can be transmitted through k minimal paths within time threshold T. Such a probability is called the transmission reliability. A simple algorithm is proposed to generate all lower boundary points for (d, T), the minimal system states satisfying the demand within time threshold. The transmission reliability can be subsequently computed in terms of such points. Another algorithm is further proposed to find the optimal combination of k minimal paths with highest transmission reliability.