网络演算理论及应用研究

网络演算理论是最近发展起来的一种新的网络QoS理论,它是最小加代数(Min-PlusAlgebra)和最大加代数(Max-PlusAlgebra)在网络分析中所取得的一系列应用结果的集合。文章主要对网络演算理论及应用研究进行了全面系统的综述。     

基于网络演算的CAN总线延迟上界计算方法

以网络演算为理论工具,提出一种基于网络演算的CAN总线延迟上界计算方法.参考漏桶模型,建立了CAN总线的到达曲线模型,参考速率延迟模型,建立了CAN总线的服务曲线模型,推导得出了CAN总线延迟上界的计算式.通过仿真实验得到了各个数据帧的到达曲线、服务曲线和延迟上界,验证了所提方法的有效性,该方法具有输入参数少、计算量小和求解速度快的特点.与相关研究比较分析,该方法综合考虑了总线通信速率和各个数据帧的优先级、产生周期和数据长度对延迟上界的影响,因而具有更好的适应性和通用性,可以为CAN总线系统分析、设计与优化提供理论依据.     

胖树的网络演算模型

网络演算近年来已成为网络领域重要的性能分析工具之一,但是,传统的网络演算主要关注网络的QoS性质,通过计算数据流的最大数据积压、最大端到端延迟、服务曲线等来分析网络的性能。在高性能计算系统中,则主要关心网络系统的吞吐率、通信延迟以及网络的饱和参数等,传统的网络演算理论无法有效计算这些参数。将网络演算与排队论结合,定义和推导了网络演算下的通信延迟和吞吐率,构造了一套适合高性能网络分析的网络演算分析方法。基于设计的方法,通过对胖树网络下均匀流量模式的分析,表明本文所设计的方法能够有效分析高性能网络的通信延迟、吞吐率等参数,并能有效捕捉网络的饱和状态,与模拟器的对比结果也表明本文模型能够基本吻合仿真结果。     

基于统计网络演算的融合网络网关节点时延性能研究

为分析融合网络网关节点统计时延性能,根据最小加代数理论中的统计网络演算的相关知识,提出了一种基于改进的GPS调度系统模型,然后利用网络演算理论求解出网关节点统计时延上界。数值结果分析表明,改进的调度模型有效地改善了自相似特性对网关延迟上界所造成的影响,与未改进的模型相比,网关统计延迟上界更具有良好的紧致性,为下一步由单节点扩展到端到端节点延迟上界研究提供了参考。     

基于双子代数理论的网络建模与分析

本文研究了双子代数尤其是极大代数理论在计算机网络建模与性能分析中的应用。采用极大代数分析了令牌桶的输入输出特性,得到了(b,ρ)令牌桶在极大代数下的状态空间方程组与传输矩阵;提出了基于极大代数的网络演算,定义了极大到达曲线与极大服务曲线,利用这两个概念得出了极大代数下有关延迟以及输出流突发性的定理。最后采用基于极大代数的网络演算对非抢占优先级多路复用以及保证速率服务器两个模型进行了分析,得出了两种模型各自在极大代数网络演算下的服务曲线。本文还把基于极大代数的网络分析方法与基于极小代数的分析方法进行了比较,阐明了基于极大代数方法的优点与适用场合。     

基于网络演算的GPS系统性能边界模型与分析

网络演算是一种用来求解网络性能确定性边界问题的定量分析新工具。该文归纳网络演算基本理论,给出了基于漏桶调节器的通用处理器共享系统框架。基于网络演算推导并建立了该系统框架下的队列长度、延迟/延迟抖动以及有效带宽等性能边界模型。对它们进行了实例分析,结果表明,利用网络演算理论分析提供保证服务的网络性能边界问题时,具有较好的实用性和有效性。     

基于网络演算计算保证服务端到端延迟上界

归纳总结了网络演算,阐明了网络演算的两个基本工具——进入曲线和服务曲线,得出了服务曲线存在瓶颈效应、端到端延迟的理想与近似确定性上界、提供保证服务网络节点的服务曲线需求等结论,计算了服务曲线以速率等待时间及PGPS(packetizedgeneralizedprocessorsharing)形式表示的保证服务端到端延迟确定性上界.     

网络控制系统中的调度问题

网络控制系统（NCS）的控制性能受限于共享的计算资源和网络资源,如何对NCS中的周期和非周期的复杂信息流进行有效的调度成为影响系统控制性能的关键因素。从实时控制角度,分析了NCS中的时态特性和NCS的实时调度问题。同时从实时CPU调度策略、NCS网络调度方法、调度诱导问题及其补偿方法、可调度性分析和调度优化、控制与调度协同设计等方面综述了现有的NCS中的调度理论和方法,并讨论了今后进一步的研究方向。     

网络控制系统研究综述与前景展望

介绍了网络化控制系统（networked control system, NCS）出现的背景，综述了NCS面临的基本问题和现状，整理了近年来NCS分析与综合方面的研究成果和最新进展．描述了NCS的模型、特点、时延、丢包、稳定性、网络调度等内容，归纳了现有的研究方法．对TrueTime和NS2等仿真工具做了比较详细的阐述．最后，论述了NCS研究中尚待解决的问题，展望了网络控制系统未来的发展前景．     

基于双子代数理论的网络建模与分析

本文研究了双子代数尤其是极大代数理论在计算机网络建模与性能分析中的应用.采用极大代数分析了令牌桶的输入输出特性,得到了(b,ρ)令牌桶在极大代数下的状态空间方程组与传输矩阵;提出了基于极大代数的网络演算,定义了极大到达曲线与极大服务曲线,利用这两个概念得出了极大代数下有关延迟以及输出流突发性的定理.最后采用基于极大代数...     

基于模糊预测的网络控制系统研究概述

从分析网络控制系统(NCS)的基本问题入手，探讨了基于模糊和预测控制思想解决网络延时、网络拥塞、队列管理等NCS问题的途径和方法。通过对新型网络控制算法的分析，指出将模糊和预测控制技术有机结合是解决NCS问题的有效方法之一，并给出了几个有价值的研究方向。     

A High Performance Message-Passing System for Network of Workstations

With the proliferation of Network of Workstations (NOW) environment, there has been a great demand for a high performance message-passing system to implement High Performance Distributed Computing (HPDC) applications over NOW environment. NYNET (ATM wide area network testbed in New York state) Communication System (NCS) is a multithreaded message-passing system developed at Syracuse University that provides low-latency and high-throughput communication services over the Asynchronous Transfer Mode (ATM) based HPDC environment. NCS provides High Performmance Application Communication Interface (HPI) to support applications that demand high-throughput and low-latency communication services.This paper outlines the general architecture of NCS and presents the implementation approach of NCS HPI over an ATM network. This interface has been developed by modifying Fore Systems' ATM Application Programming Interface (API) and its device driver. NCS HPI uses read/writetrap routines to bypass traditional operating system calls and kernel-level communication interface (e.g. UNIX System V Streams). It reduces latency, data transfer time, and avoid using traditional communication protocols (e.g., TCP/IP). This substantially improves the communication performance.     

基于Linux的网络计算机服务器的设计与实现

由于Linux在电子政务,企业,教育等等方面的推广应用,为网络计算机(NC)提供Linux上的各种应用服务的需求日益迫切,在Linux上实现网络计算机服务器(NCS)可以满足这种需求。文章通过从用户会话管理,Linux应用服务的输入输出传输,图像像素的压缩编码方式,及对不同NC运行环境的自适应性及系统安全配置几个关键方面深入研究与实现了Linux上的网络计算机服务器,使网络服务器能够为NC提供可用的应用服务。NCS为X客户程序的X服务器,目前已有的Linux应用可以不需修改为NC提供服务。另外,为提高系统的适应范围,提出了在会话服务中加入针对NC运行环境和网络属性的反馈式(Feedback)适应策略。文章最后指出了当前方案的不足和今后的研究方向。     

网络控制中基于DR模型的预估算法

针对网络控制中的延迟问题,提出了一种基于DR模型进行预估的新的网络控制设计 方法,并深入分析了以实际模型作为DR模型的预估算法的稳定性.该方法通过对状态进行基 于DR模型的预估,克服了传输延迟对网络控制的影响,使得不考虑网络延迟的控制律能够应 用于具有网络延迟的网络控制系统中,同时该方案能够有效地解决网络控制过程中数据包超时 到达或者数据包丢失的问题.     

网络控制系统的安全域研究

基于网络控制系统(networked control system,NCS)的网络空间特性,对NCS信息安全的时空特性和NCS的安全域进行了研究,在此基础上提出了一种具有自律可控性和自律可协调性的NCS安全域的新型体系结构,并对新构建的NCS安全域体系的一些关键问题进行了探讨。     

网络控制系统的网络安全研究

基于网络控制系统(networkedcontrolsystem,NCS)的基本概念,分析了NCS网络安全体系结构和动态需求,讨论了确保NCS网络安全的各种安全机制,提出了自律分散NCS安全体系策略,指出了如何设计具有自律可控性和自律可协调性的NCS安全体系的思想方法,并给出了相应的模型结构。     

一种网络实时控制的仿真系统设计

目前，最常用的控制系统的仿真工具是MATLAB仿真软件，它是目前研究NCS的主要仿真手段之一。但仅仅采用MATLAB仿真对于研究NCS存在一定的局限性。本文在C/S编程及VC与MATLAB接口编程实现以及时钟同步等技术的基础上，设计开发了一个基于Ethemet的NCS实时仿真系统，并进行了仿真实验。     

基于Matlab的网络控制系统仿真

网络控制系统中的延迟不仅具有随机性,而且很大程度上与控制网络所采用的MAC层通信协议是相关的,因此需要一个能反映实际网络控制系统特点的仿真平台。本文介绍了两种分别基于TrueTime和OpcToolBox工具包的仿真平台实现方法。前者TrueTime是根据网络MAC协议对通信延迟机理进行建模的仿真软件包,功能非常强大;后者是针对网络控制系统通信模型仿真困难的缺点而提出的一条新思路,该方法通过OPC技术实现了对象模型和控制器通信,可为网络控制系统的理论研究提供有效的检验平台。最后对两者进行了比较,指出两种方法的优缺点。     

网络控制系统的性能优化研究

网络控制系统(NCS)是基于网络的分布式控制系统。文章结合网络调度和系统控制,以网络的可调度性和系统稳定性为约束条件,给出了NCS的性能优化模型,并利用基于Matlab/Simulink的实时控制系统仿真软件包True Time对其进行了仿真。仿真结果表明:该方法既提高了控制系统的性能,又优化了网络调度性能,提高了网络资源的利用率。     

NCS网络协议分析

针对网络控制系统(NCS)中存在的不同网络负载时,系统会出现很严重的失真,提出通过利用更合适的网络协议来减少系统失真。对4种网络协议(以太网、CAN、令牌环网、交换式以太网)的特点作一个概括性的说明,然后通过建立网络控制系统仿真模型,编写代码,调节网络干扰占有率和选择不同网络协议,从实验角度证实这4种网络协议在低负载和高负载情况下各自所具有的网络特性。通过选取合适的网络类型可以使得网络控制系统具有更好的动、稳态性能。