数据链通信实时数据传输QoS控制研究

目前基于数据链通信的服务器节点大多采用FCFS的服务模型进行实时数据传输,并没有根据实时数据的时效性及优先级提供良好的QoS控制。提出一种基于数据链通信的实时数据传输QoS控制算法,其通过在应用层对实时数据进行QoS分级并采用一种最早截止时间优先的优先级可控制算法(PC-EDF)进行调度,以保障在数据链通信带宽受限的条件下实时数据端到端传输的低时延以及可靠性。实验结果也验证了该方法的有效性。     

优先队列在实时混合数据传输中的应用

使用同一数据通道对实时流和非实时流数据进行并发传输时,通过定义数据传输优先级可以提高实时流数据的传输性能。当非实时流数据短时间内变化较大时,固定码流的实时流受当前优先级较高的非实时数据传输流量和丢包率影响会较大。为了解决这一问题,在分析了数据传输过程中优先级队列传输信息瞬时变化、网络丢包率、带宽预估等因素的基础上提出了一种混合数据传输方法。实验结果表明方法具有自适应性,且在提高带宽利用率的同时还可以提高实时流的传输效果。     

AFDX虚连接自适应调度策略设计与实现

研究了航空电子全双工交换式以太网端系统虚连接调度方法;针对AFDX网络的不确定性问题,提出了一种基于混合优先级的动态抢占式的虚连接调度策略,该算法在调度的过程中,实时地动态计算混合优先级,综合考虑了航电紧急数据和流量整形的要求,能动态地自适应调整调度算法,平衡网络负载;通过OPNET仿真工具对实例进行仿真,结果显示此算法能明显地减少网络延迟,抑制传输过程中的抖动现象,提高AFDX数据传输性能,较传统FCFS算法具有较高的优越性,能满足航空电子数据传输实时性要求。     

面向紧急数据的异步多信道工业无线网络调度方法

针对现有时分多址(TDMA)调度方法在面对异步多信道条件下工业紧急数据调度时表现出的时延大、控制信道(CC)饱和、能耗过高等问题,提出一种基于接收端的紧急数据调度方法--EOAM.首先,采用基于接收端的策略,解决了异步多信道调度中存在的控制信道饱和问题;其次,采用特殊信道(SC)结合优先级指示的方法保证紧急数据快速切换信道进行实时传输的同时,允许非紧急数据基于优先级指示标志采用退避机制占用信道,保证了特殊信道的利用率.该方法既适用于单播通信,也适用于广播通信.仿真实验结果表明,相比分布式控制算法(DCA),EOAM的传输延时最低可达8 ms,可靠性可达95%以上,能量消耗降低了12.8%,能满足工业紧急数据的传输需求.     

考虑链路重传的工业无线网络确定性调度算法

作为工业网络的关键技术, 确定性调度通过合理安排网络传输资源, 满足工业数据在规定时间内到达目标设备的实时性要求. 工业网络往往部署在环境恶劣、电磁情况复杂的工业现场, 与有线网络相比, 工业无线网络还面临着严重的丢包问题. 考虑到重传是克服链路丢包的简便高效方法, 本文提出了支持持续重传和区间重传两种策略的确定性调度算法. 基于链路时槽松弛度和动态优先级, 调度算法在每个时槽按照调度规则为重传链路配置通信资源, 缓解丢包对数据传输的影响, 并围绕对应重传策略进行相应的时槽、频点优化分配, 保障数据端到端按时到达. 仿真结果表明, 所提调度算法在满足传输确定性的前提下, 有效提升了数据传输的可靠性.     

基于优先级分类的工业无线网络确定性调度算法

确定性调度技术对于工业无线网络数据的实时性和确定性传输有着重要意义.本文针对工业无线网络数据流本身存在优先级分类属性的情况,基于多信道时分多址接入(TDMA)技术,在分析高优先级数据流对低优先级数据流造成的链路冲突延时和信道竞争延时基础上,对网络进行调度预处理,进而排除参数不合理的网络,并向网络管理者反馈.对于通过预处理的网络,调度算法优先为高优先级数据流的链路分配时隙和信道资源,而对属于同一类优先级的数据流,提出一种基于比例冲突空余时间的调度方案,在满足可调度性条件的前提下,根据各链路的比例冲突空余时间值从小到大依次分配时隙和信道资源.实验结果表明,所提出的调度算法可以取得较高的网络调度成功率.     

工业以太网中IEEE802.1p优先权调度协议改进

以交换式工业以太网网络控制系统为研究对象,针对采用IEEE 802.1p优先权调度的交换机内部排队延迟,提出了调度改进构想,对硬实时数据流和非硬实时数据进行区别处理.构建了一个典型的树形拓扑交换式以太网模型,计算了优先权调度改进后周期性实时数据帧在各个传输环节的最大延迟,同时推导了优先权调动改进方案应满足的基本条件.最后通过OPNET软件进行了仿真验证,结果表明IEEE 802.1p优先权调度协议改进可以提高工业以太网中硬实时数据传输的实时性.     

关于动车通信网络高可用性无缝冗余研究仿真

动车启动运行期间,其通信网络应该具备高速度、高吞吐、且可靠的数据传输性能,为了改善现有通信网络存在的数据传输缺陷,提出了关于动车通信网络的高可用无缝冗余传输协议.考虑到数据报文传输的高可用性,采取主从热备机制的冗余设计,同时采用双层通信拓扑ETB和ECN对传输报文进行处理.考虑到所有传输数据间存在的优先级问题,以及实时性要求与重要程度,设计了优先级调度策略,根据数据的优先级区别处理,优先级高的数据采用并行快发送,优先级低的数据采用串行慢发送,由此把带宽与时间让给重要数据.另外,协议在传输报文的尾部加入了冗余参数,利用其包含的网络标志决定其路由拓扑,从而达到冗余设计的目的 ;采用冗余参数包含的序列码判定报文的有效性,并确定抛弃窗口,从而达到网络的高可用.通过实验分析,验证了提出的高可用无缝冗余协议能够快速实现大量异构数据的网络实时传输,并且高可用与冗余设计显著提高了动车通信网络的可靠性.     

VANET中流调度与路径选择联合优化的传输策略

由于车辆节点与路边设施的强大存储与计算能力、良好的无线通信能力以及不间断的能量供应，车载自组网（vehicular ad-hoc network，简称VANET）可检测车辆行驶环境的变化，评测危险路况并预警，如前方事故现场预警、交叉路口防碰撞预警等，预估司机的反应时间，为安全驾驶及驾驶体验提供技术支持.但VANET中，数据传输面临无线信道质量不稳定、网络拓扑瞬息万变、无线链路寿命短、带宽受限、通信负载量大等多重挑战.因此，如何将数据及时而可靠地传输到"城市大脑"，已成为一个研究热点.考虑存储成本、丢包惩罚与传输奖励，首先提出了面向VANET的混合流调度策略，为不同优先级的数据流分配传输资源；结合链路状况，接着提出了VANET中混合流调度与路径选择联合优化的数据传输策略，满足了强实时数据流对传输时延的需求，同时提高了弱实时数据流的传输可靠性.大量的仿真实验与性能分析表明，这些策略能够为VANET中数据传输提供QoS保障.     

实时监测的混合式无线传感器网络多路径路由研究*

在考虑节点从环境获取能量的基础上,提出了一种用于实时监测的混合无线传感器网络的多路径路由算法。分析了货运列车脱轨车载式无线监测这类实时监测的混合式无线传感器网络系统的应用需求,在设计路由协议时根据节能和传输延时来选择路由。节点通过环境振动采集能量的同时对其能量水平进行等级划分,将传输的数据划分为不同的优先级,每个节点根据自身的能量水平对不同优先级的数据包采用不同的路由策略。仿真实验表明,该路由算法在满足了网络应用需求的基础上具有节能特性,并缩短了传输延时。