DDS在分布式系统仿真中的应用

提出了数据分发服务(DDS)在分布式系统仿真中的一种应用.DDS是OMG组织的数据分发服务规范,可以应用于对数据传输性能要求高的领域.它定义了一种以数据为中心的数据发布-订阅模型,提供了一个与平台无关的数据模型,以简化分布式系统中数据的有效发布.通过使用DDS,可以实现分布式系统仿真环境中各个仿真节点之间高效、高速地进行数据交互.该方法与基于服务器的数据传输方法相比,DDS具有简单高效、传输时的服务质量(QoS)可控、数据的传输不依赖于服务器等优点.     

探索基于DDS模型的数据分发中间件

介绍了对象管理组织发布的数据分发服务(DDS)新规范,描述了DDS规范两个层次的接口DCPS和DLRL,阐述了DDS数据分发的基本思想,分析了QoS策略及其特征,探讨了DDS适用的场合和未来的发展。     

面向信息物理融合系统的多源异构数据交互模型

在信息物理融合系统（Cyber-physical system，CPS）中，传统多源异构数据集成模型难以通过中间件实现异构系统间的概念层关系映射，存在系统难以扩展和传输性能低等问题。基于上述问题和挑战，提出了一个面向CPS的异构数据交互模型。设计数据对象模型实现物理系统和仿真系统高层概念映射；定义监测类和控制类元数据，针对不同的数据类型使用增量或全量字段更新以降低网络负载；基于Protobuf协议设计系统的通信模型，提高系统的扩展能力。基于该数据交互模型和高层体系结构（High level architecture， HLA）/数据分发服务（Data distribution service， DDS）系统中间件实现了一个CPS原型系统，验证了模型的可用性并对比了报文的压缩性能。     

数据分发服务在指控系统中的应用设想

本文提出了将对象管理组织(OMG)的数据分发服务(DDS)技术应用于指控系统(Command and Control System)中实现系统在时间、空间、数据流上的松耦合达到降低系统耦合度和集成难度的目的. 同时结合对现有按照标准DDS规范编写的商用DDS软件不足的分析, 提出了在将DDS应用于指控系统中的基础上, 同时采用服务质量(QoS)控制, 带宽自适应性, 可扩展二进制变长编码, 多优先级队列, 以及信息可靠传输等技术方法进一步提高数据在指控系统中传输的高效性, 可靠性. 文章最后将DDS以及相关技术方法应用于指控系统后的综合效果与现有指控系统的各项技术指标进行了对比分析, 结果表明将DDS应用于指控系统中能够有效的解决现有指控中存在的诸多问题.     

面向分布式网络的信息按需分层分发系统框架

由OMG组织提出的数据分发服务(DDS)采用发布/订购工作机制,它为分布式应用系统提供了实时、高效的按需数据分发模型.首先分析了以数据为中心的按需分发工作机制,结合分布式网络环境的特点,构建了信息按需分层分发系统框架;然后具体给出了框架的组成要素及其功能,并设计了各成员之间按需分发的行为方式以及两层信息分发的交互策略;最后阐述了发布/订购的数据模型及信息过滤方案.该框架为分布式网络构建按需分发系统提供了参考模型,同时也为系统的进一步研究和应用奠定了基础.     

基于DDS规范的航行通告分发服务

航行通告是以电信方式发布,有关任何航空设施、状况或变化的情报通告,及时了解此类通告对与飞行活动有关的航务人员是至关重要的。数据分发服务（Data Distribution Service,DDS）是对象管理组织（Object Management Group,OMG）颁布数据发布服务规范,它定义了以数据为中心的发布／订阅（Data-Centric Publish-Subscribe,DCPS）服务。为提高情报交换的效率,确保飞行的正常、安全与效益,文中将DDS规范运用到航行通告数据交换中,对航行通告分发服务的主题结构进行设计,并利用DDS丰富的QoS策略,控制航行通告数据的质量,基于DDS规范的航行通告分发服务可有效地避免单点失败,提高系统可靠性。     

远程教学资源管理与分发系统的研究与实现

结合现代远程教学的特点,分析了远程教学资源管理与分发系统的功能结构.着重阐述了基于J2EE软件架构的系统实现关键技术和主要数据库结构.在具体实现过程中引入了基于J2EE构架的业务代理层设计模式,阐述了业务代理层与表示层、业务逻辑中间层之间的数据交互策略以及业务代理模式效果,并阐述了Struts-Spring-Hibernate框架在具体实现中的应用.最后,阐述了教学资源分发的策略及所采用的分发技术--CDN(内容分发网络).     

基于策略的异构网络多层QoS管理体系研究

目前通信网络呈现出多样化、冗余化、异构化的特点,在这样的网络环境下存在端到端的传输质量问题。在研究QoS管理和策略管理框架的基础上,介绍了常见的QoS管理框架和基于策略的QoS管理的概念及基本思想;分析了异构网络环境下端到端QoS保证面临的问题;提出了基于策略的异构网络互联多层QoS管理体系,通过在无线网络中设置无线域策略决策点和无线域策略执行点来支持新的独立的策略域,并着重对策略域层次间的协商交互过程进行了描述。     

基于天基信息系统的数据分发技术研究

针对在天基多域信息系统中,各类电子设备不断增加和推陈出新,进而使得天基多域信息系统中数据量更大、数据类型更多、数据复杂性更高的特点,对数据分发服务(DDS)技术进行研究,提出了一种应用在天基多域信息系统网关上的基于国产操作系统的数据分发服务实现技术;基于PowerPC P1022平台,完成对国产化自主可控嵌入式操作系统风云翼辉(AIC-OS)嵌入式操作系统的移植适配,同时联合VxWorks、Windows平台,搭建起一套基于DDS技术的天基多域信息分发系统;之后针对天地网络一体化通信的背景需求,分别对该系统的联通性、可靠性、在线感知能力、通信时延等多方面能力进行实验测试;实验结果表明,可以有效实现天基多域信息系统的互联互通,实现数据在不同用户间的发布和订阅。     

基于属性加密的DDS访问控制方案

数据分发服务（Data distribution service,DDS）是一种可靠的实时数据通信中间件标准,它是面向基于发布/订阅模型的分布式环境,在各个领域得到了广泛应用,但现有研究涉及DDS安全技术的成果较少,而在实际应用中发布订阅系统存在多种安全威胁。为了建立灵活可靠的安全机制来确保发布订阅信息的安全性,提出一种以数据为中心的访问控制方案。在属性加密的基础上,对访问树结构进行优化处理,结合发布订阅环境增加属性信任机制。之后采用制定属性连接式与授权策略的方式对发布订阅信息进行加密匹配,并建立DDS访问控制模型来控制发布订阅系统内信息的交互,实现数据的安全分发。经过实验验证,该方案既能够应对DDS存在的几种安全威胁,保障发布订阅信息的机密性,也能够实现系统对特定信息的访问控制,并且发布者订阅者不需要共享密钥,减少了密钥管理的开销。     

Supporting end-to-end quality of service properties in OMG data distribution service publish/subscribe middleware over wide area networks

Assuring end-to-end quality-of-service (QoS) in distributed real-time and embedded (DRE) systems is hard due to the heterogeneity and scale of communication networks, transient behavior, and the lack of mechanisms that holistically schedule different resources end-to-end. This paper makes two contributions to research focusing on overcoming these problems in the context of wide area network (WAN)-based DRE applications that use the OMG Data Distribution Service (DDS) QoS-enabled publish/subscribe middleware. First, it provides an analytical approach to bound the delays incurred along the critical path in a typical DDS-based publish/subscribe stream, which helps ensure predictable end-to-end delays. Second, it presents the design and evaluation of a policy-driven framework called Velox. Velox combines multi-layer, standards-based technologies—including the OMG DDS and IP DiffServ—to support end-to-end QoS in heterogeneous networks and shield applications from the details of network QoS mechanisms by specifying per-flow QoS requirements. The results of empirical tests conducted using Velox show how combining DDS with DiffServ enhances the schedulability and predictability of DRE applications, improves data delivery over heterogeneous IP networks, and provides network-level differentiated performance.     

异构无线网络中基于QoS业务感知的信任管理模型

针对异构无线网络中的信任评估问题,提出了一种基于用户QoS感知的信任管理模型。该模型基于异构网络中业务交互及由此产生的用户QoS感知,刻画节点间的信任关系与信任度;并针对QoS感知的主观性和网络欺骗行为,给出了相应的信任策略。理论分析和仿真结果表明:该模型不仅能够有效地完成异构网络环境下的节点信任评估,并能抵御虚假欺骗、振荡服务等恶意行为。     

有向移动异构传感网分布式部署策略

针对移动异构有向传感网的覆盖增强问题,提出了一种基于虚拟全向感知圆的节点分布式部署策略DDS（Distrib?uted Deployment Strategy）。DDS采用等面积虚拟全向感知圆替代有向节点感知扇形,根据不同感知圆之间的位置与半径大小关系为每个有向节点合理构建区域覆盖子区间,最后由该子区间多边形的形心确定节点的候选位置坐标。同时,DDS策略充分利用有向节点的旋转特性,计算节点视角方向使其面向检测区域外侧。节点通过视角调整和合理移动,不断提高网络覆盖率。仿真结果表明,DDS在提高网络覆盖率,增强节点分布均衡性方面具有明显的优势。     

Supporting SIP-based end-to-end Data Distribution Service QoS in WANs

Assuring end-to-end QoS in enterprise distributed real-time and embedded (DRE) systems is hard due to the heterogeneity and transient behavior of communication networks, the lack of integrated mechanisms that schedule communication and computing resources holistically, and the scalability limits of IP multicast in wide-area networks (WANs). This paper makes three contributions to research on overcoming these problems in the context of enterprise DRE systems that use the OMG Data Distribution Service (DDS) quality-of-service (QoS)-enabled publish/subscribe (pub/sub) middleware over WANs. First, it codifies the limitations of conventional DDS implementations deployed over WANs. Second, it describes a middleware component called Proxy DDS that bridges multiple, isolated DDS domains deployed over WANs. Third, it describes the NetQSIP framework that combines multi-layer, standards-based technologies including the OMG-DDS, Session Initiation Protocol (SIP), and IP DiffServ to support end-to-end QoS in a WAN and shield pub/sub applications from tedious and error-prone details of network QoS mechanisms. The results of experiments using Proxy DDS and NetQSIP show how combining DDS with SIP in DiffServ networks significantly improves dynamic resource reservation in WANs and provides effective end-to-end QoS management.     

Heterogeneous Distribution of Computations Solving Linear Algebra Problems on Networks of Heterogeneous Computers

This paper presents and analyzes two different strategies of heterogeneous distribution of computations solving dense linear algebra problems on heterogeneous networks of computers. The first strategy is based on heterogeneous distribution of processes over processors and homogeneous block cyclic distribution of data over the processes. The second is based on homogeneous distribution of processes over processors and heterogeneous block cyclic distribution of data over the processes. Both strategies were implemented in the mpC language—a dedicated parallel extension of ANSI C for efficient and portable programming of heterogeneous networks of computers. The first strategy was implemented using calls to ScaLAPACK; the second strategy was implemented with calls to LAPACK and BLAS. Cholesky factorization on a heterogeneous network of workstations is used to demonstrate that the heterogeneous distributions have an advantage over the traditional homogeneous distribution.     

基于Parlay APIs的QoS能力提供技术

针对支撑现代服务业的异构融合通信网络适配层对QoS能力的要求,设计基于Parlay APIs的QoS SCF接口,分析该接口在现代服务业中的应用。给出的QoS SCF接口能够保障网络切换时业务的连续性,实时反馈网络的资源使用状况,支持用户对QoS的偏好设置。仿真结果表明了该接口的功能实现。当网络负载较大时,在保证正常运行情况下,QoS SCF可以使业务吞吐量提高近50％。     

Service level agreements (SLAs) parameter negotiation between heterogeneous 4G wireless network operators

We are currently witnessing a growing interest of network operators to migrate their existing 2G/3G networks to 4G technologies such as long-term evolution (LTE) to enhance the user experience and service opportunities in terms of providing multi-megabit bandwidth, more efficient use of radio networks, latency reduction, and improved mobility. Along with this, there is a strong deployment of packet data networks such as those based on IEEE 802.11 and 802.16 standards. Mobile devices are having increased capabilities to access many of these wireless networks types at the same time. Reinforcing quality of service (QoS) in 4G wireless networks will be a major challenge because of varying bit rates, channel characteristics, bandwidth allocation and global roaming support among heterogeneous wireless networks. As a mobile user moves across access networks, to the issue of mapping resource reservations between different networks to maintain QoS behavior becomes crucial. To support global roaming and interoperability across heterogeneous wireless networks, it is important for wireless network operators to negotiate service level agreement (SLA) contracts relevant to the QoS requirements. Wireless IP traffic modeling (in terms of providing assured QoS) is still immature because the majority of the existing work is merely based on the characterization of wireless IP traffic without investigating the behavior of queueing systems for such traffic. To overcome such limitations, we investigate SLA parameter negotiation among heterogeneous wireless network operators by focusing on traffic engineering and QoS together for 4G wireless networks. We present a novel mechanism that achieves service continuity through SLA parameter negotiation by using a translation matrix, which maps QoS parameters between different access networks. The SLA matrix composition is modeled analytically based on the G/M/1 queueing system. We evaluate the model using two different scheduling schemes and we derive closed form expressions for different QoS parameters for performance metrics such as packet delay and packet loss rate. We also develop a discrete event simulator and conduct a series of simulation experiments in order to understand the QoS behavior of corresponding traffic classes.     

一种联合QoS约束及波束形成准则的蜂窝网络高效协作传输技术

针对由于通信干扰严重导致的蜂窝网络数据传输效率不高、能耗较大的问题,提出一种联合QoS约束及波束形成准则的蜂窝网络高效协作传输技术。该技术采用了由宏蜂窝、飞蜂窝组成的蜂窝网络系统模型,分析了网络通信过程中的信号干扰及功率情况。基于QoS约束的高效协作传输算法,采用QoS约束把数据传输的能量效率问题优化成波束成形和功率分配问题,并将Qos约束考虑进波束形成准则,从而改善网络的干扰状态,提高能量效率。实验仿真结果的对比情况表明,该技术可以提高蜂窝网络进行数据传输的能量效率,并减少通信干扰。     

异构无线网络多网资源优化管理研究

针对异构无线网络多网协同的特点,从分析多个无线网络共存的资源管理优化体制构建思想出发,建立了新的异构无线网络资源统一管理优化模型,实现了协同信息的控制和管理,同时保证了异构数据呼叫业务的服务质量,解决了多网间资源管理优化问题。首先,该模型在对呼叫服务请求做优化决策时,不仅考虑了本网络服务域的可用资源、服务请求的速率以及本系统的长期收益,同时也考虑了其他网络服务域的整体长期收益;其次,通过对所提出的基于异构无线网络多网资源优化管理模型的性能进行理论分析,得到其重要服务质量参数——新呼叫阻塞率;最后,通过仿真比较可以看出,通过该模型获得的优化决策策略能充分利用异构无线网络中各个网络域的资源,不仅提高了资源的利用率,而且在提高网络整体长期收益的同时,也保证了移动服务的服务质量。与资源完全共享算法相比,本方法降低了新呼叫阻塞率。理论分析和实验证明了异构无线网络资源域间资源优化管理方法的有效性、适应性。