基于时间自动机的AADL端到端流的延迟分析

对复杂嵌入式系统的端到端信息流进行延迟分析是一种有效的实时性评估方法.体系结构分析与设计语言(AADL)是描述复杂嵌入式系统的标准语言,其中端到端流描述组件间的通讯.目前针对AADL模型中端到端流的延迟分析,手工方法能够深入剖析流语义,分析精确度高,但耗时且低效;自动化方法虽有较高的效率,但在延迟属性的覆盖度及语义精细度上都远远不足,导致分析结果精确度低.另外,这两类方法多只关注于最坏情况等典型场景,而无法分析不确定因素的影响.本文提出一种基于时间自动机的端到端流延迟分析方法,首先总结端到端流延迟的影响属性,并建立延迟属性的元模型,在此基础上提出面向流延迟分析的时间自动机模型生成方法,通过对时间自动机的仿真实现流延迟的分析.最后通过案例说明了该方法能够正确表达流的传输语义及延迟属性语义,即有足够的表达能力;展示了方法能灵活分析多样交互场景以及随机时间因素,即有灵活的分析能力;另外仿真过程的状态变迁及时间变量变化过程也为改进设计模型提供依据与建议.      

移动IP中移动主机定位方法研究

当前的网络互联协议(如IP、IPX等)不支持移动主机与网络上其他主机之间进行互操作.移动IP协议为Internet上的主机提供移动性支持,并保证主机在子网间移动过程中不改变家乡地址及对IP层之上协议的透明性.移动Internet中移动主机定位策略是对移动IP协议的重要扩展.介绍了移动IP的基本构架和代理发现机制,在此机制基础上提出"地址滑动窗口"方法来进行主机定位,并且定义了蜂窝移动Internet.     

基于HLA的协同仿真运行管理集成环境

基于HLA的协同仿真运行管理集成环境主要解决复杂分布仿真系统设计中的仿真问题.通过定义支持仿真运行管理环境的开放接口,使所有符合仿真运行管理环境规范的仿真工具和仿真应用都可以在仿真运行管理环境的支持下,集成起来.协同仿真运行管理集成环境支持不同类型仿真应用子系统的互操作,支持仿真工具的集成,具有仿真运行管理、仿真时间管理、仿真数据管理等功能.协同仿真运行管理集成环境的应用领域十分广泛,具有很大的实用价值.      

高空平台通信系统中基于预测的小区切换算法

在平流层的环境中,高空平台(HAPS)的扰动特性严重影响了通信系统的小区切换性能。在平台扰动和终端移动的场景中,基于固定门限的切换算法容易增加不必要的切换次数,切换性能较差。建立HAPS覆盖模型,用户终端根据其速度动态选择切换检测周期,提出基于接收信号强度差分最小均方预测的自适应切换算法,推导了无线链路失败率的上限。仿真结果表明,相比传统固定门限的切换算法,本文算法有效降低了不必要的切换,同时还可将无线链路失败率控制在1%以下,能够适应多种通信场景。     

基于三维光场的静态场景前景分割

为解决复杂场景中的前景提取问题提出一种基于三维光场分析的静态场景前景分割方法.首先,通过在一条直线等间距的不同视点上拍摄场景的序列图像构建密集采样的三维光场.其次,用线段检测(LSD)直线检测算法从对极平面图(EPI)中分析提取出场景边缘及其深度信息.借助分段三次Hermite多项式(PCHIP)快速插值算法恢复整个场景的深度信息.最终,通过阈值法实现对不同深度的前景物体的分割.初步实验结果表明,本方法能够较准确地恢复场景中多个物体之间的空间关系,前景分割结果较好地克服了现有基于区域聚类和数学形态学等方法在复杂场景应用中存在的过分割问题.      

基于随机路径点模型的Ad hoc网络复杂统计特性

为了采用复杂网络理论指导Ad hoc网络拓扑结构特性研究,首先介绍复杂网络结构统计特性和随机路径点模型,并从理论上分析基于随机路径点模型的Ad hoc网络的度分布和聚类系数.利用仿真试验的方法产生基于随机路径点模型下的Ad hoc网络各种移动场景,得出Ad hoc网络在这些移动场景下的平均最短路径长度、聚类系数和度分布等复杂统计特性.通过分析仿真试验数据回答Ad hoc网络是否具有小世界效应、Ad hoc网络度分布形态如何以及是否具有无标度属性等问题.      

电子车钥匙环境下的口令认证密钥交换协议

车联网的快速发展促进了电子车钥匙的研发，为解决基于智能手机的电子车钥匙与车锁之间的通信安全问题，提出了电子车钥匙场景下的安全模型和口令认证密钥交换协议。所提协议通过智能手机的协助，完成车钥匙与车锁之间的认证，即使智能手机被恶意代码侵袭或者丢失，所提协议也能保护用户的隐私。在安全模型下进行的安全性证明和性能分析表明，所提协议能够抵御字典攻击、中间人攻击、重放攻击、用户伪装攻击、内部攻击等。在计算消耗方面，所提协议性能优于同类型其他协议，减少了50.7%的计算消耗总量。      

多媒体流处理器中缓冲器的体系结构设计

传统微处理器体系结构不能很好地匹配媒体处理应用的特点.针对处理器与存储器之间日益增长的性能间隙问题,分析了传统微处理器对媒体处理应用的通讯瓶颈;通过分析Cache存储器的特点,得出了传统的Cache结构并不适合现代媒体处理应用的结论,讨论了目前针对处理器通讯瓶颈的一些解决办法;提出了一种以大容量流寄存器堆替代Cache作为中间缓冲器,并能适合于媒体处理应用的金字塔存储层次体系结构设计.该体系结构具有三级并行数据带宽存储层次,即片外SDRAM、全局寄存器堆和局部寄存器堆.三级并行存储层次所能提供的带宽依次提高一个数量级,带宽之比为1∶16∶256,从而可以有效地支持卫星遥感图像预处理对数据带宽的需求.      

IPSec设计及实现

IP安全协议IPSec是一种可无缝为IP引入安全机制的协议套件,是目前唯一一种适用于所有Internet通信的安全技术,它除适用于目前的IP版本(IPv4)之外,也适用于下一代IP(IPv6).分析了IP安全协议的体系结构,对IP安全协议的实现方式、各个组成部分进行了讨论,给出了IP安全协议的实现机制及其应用方式,最后简单地探讨了IP安全协议的局限性和未来发展的方向.      

航空电子AFDX与AVB传输实时性抗干扰对比

为满足未来航电系统音视频信息传输的需求,考虑车载嵌入式系统的候选实时多媒体网络AVB在航电环境中的应用,并对AVB与AFDX的传输进行了对比研究。首先构建AVB与AFDX标准对比;其次提出基于网络演算的AVB和AFDX端到端延迟计算方法;然后通过定义不同的消息传输场景,采用理论方法分析消息传输实时性的干扰要素;最后利用仿真方法予以验证。在典型1 000条虚拟链路的组网规模下,结果显示:AFDX高优先级流量的端到端延迟优于AVB,对于低优先级流量端到端延迟,则AVB和AFDX各有优劣;但受突发的流量影响,在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的低优先级流量干扰情况下,高优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为0.25%,在AFDX中为0.38%;在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的高优先级流量干扰情况下,低优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为5.17%,在AFDX中为10.25%。结果表明:时间敏感消息在AVB网络中传输实时性的抗干扰能力优于AFDX。     

IPSec VPN误码传输控制的研究与应用

IPSec VPN为网络创建安全连接的虚拟私网提供了灵活的实现手段,使用户可以避免租用昂贵的专线而采用公网就可以实现广泛的电子商务活动;在IPSec隧道通信协议实现VPN的基础上,详细研究了VPN双极性信号误码率的传输控制,得出了提高带宽B比增加信噪比S/N更有效的结论,并讨论了数字密钥在提高通信系统安全的应用前景。     

基于可编程控制网关的一体化网络体系结构

当前IP网络和非IP网络长期共存,协议体系和通信体制互不相同,异构网络的互联互通困难.针对这个问题, 首先从异构网络间连接的关键节点——网关出发,通过将网关底层的数据转发和控制功能分离,并将网关上层的管控功能和应用服务功能抽取出来,提出了一种基于可编程控制网关的一体化网络体系结构.该系统结构将网络分为一体化网络协同管控单元、子网间可编程控制网关节点和异构子网3层,设计了基于典型异构网络的互联协议栈,以集成不同的网络协议.进一步在一体化网络构架的基础上,给出并分析了异构网络的抽象与描述、基于可编程网关的异构子网智能适配技术、一体化网络的资源管理与协同优化理论等关键技术.最后基于民用航空通信给出了一个异构互联示例,表明一体化网络体系结构的可行性.      

基于稳定分簇的移动自组织网络路由协议

移动自组织网络的动态拓扑特性给其分簇路由协议的设计带来了一定的挑战,而分簇算法作为分簇路由协议中重要的技术手段,如何建立一种有效稳定的分簇机制,对分簇路由协议的性能至关重要。本文在大规模网络环境下,提出一种稳定的分簇算法,并在此基础上提出一种分簇路由协议。为提高网络性能,该分簇路由协议簇间采用被动模式,簇内采用主动模式,并且各个分簇由簇首、网关、访客和普通簇节点组成。仿真结果表明:该分簇算法减少了簇的数量和簇成员在簇间的切换次数,提高了分簇的稳定性。相应的分簇路由协议较该类协议也降低了网络的平均端到端时延和平均路由开销,提高了数据包接收的成功率。      

航天器内环境监测的无线传感器网络应用研究

无线接口技术是航天器电子系统技术发展的前沿和热点之一, 具有广泛应用前景. 提出了用于监测航天器内部及其设备环境参数的无线传感器网络设计方案, 详细介绍了构建航天器内无线传感器网络的通信协议、网络架构、软硬件设计方法, 并给出一个将ZigBee Pro技术应用于航天器内的典型设计实例, 以TI公司最新的CC2530芯片和ZigBee协议栈Z-Stack为基础, 用于监测航天器内部及其设备的温度、湿度、电压、电流等参数. 实验证明, 本设计具有低功耗、 传输可靠、网络鲁棒性及组网灵活等优点.      

自组织网络中UPMA协议的群间仿真

基于有效竞争预约接入、无冲突轮询传输的思想,结合分层分布式网络结构为自组织网络提出了依据用户妥善安排的多址接入(UPMA)协议,UPMA协议可以支持节点移动性和多跳网络拓扑,并使用网络仿真工具OPNET仿真评估了它的群间通信性能.该协议利用分群算法将多跳网络拓扑形成轮询所需要的两跳分群结构,包括预约接入和无冲突的轮询服务阶段.有分组发送的节点在每帧的竞争接入时隙中竞争接入.如果成功,则进入轮询服务过程;否则,在本帧重新开始的接入阶段中进行冲突避免和分解的预约接入过程.仿真结果表明,UPMA协议显著提高了多跳群间的业务传输效率,可以提供较高的端到端信道利用率、较低的端到端平均消息时延和较小的平均消息丢弃率.      

基于活动预测和能耗均衡的WSN路由算法

无线传感网络（WSN,Wireless Sensor Network）中节点触发与数据传输往往会呈现出某种活动模式,基于活动模式特性提出了基于活动的节点分簇算法（AACP,Activity-Aware Clustering Protocol）,将网络中的传感器 节点分成多个活动簇,并通过对节点的历史触发数据进行分析,结合分簇结果对当前发生的活动进行预测.基于活动预测结果,综合能耗均衡、节点剩余能量、传输能耗等影响因素,提出了基于活动预测和能耗均衡的WSN路由算法（AEBRP,Activity-aware and Energy Balanced Routing Protocol）.仿真实验中与低功耗自适应集簇分层型协议（LEACH,Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）、基于跟踪的动态节点分簇算法（HCMTT,Hybrid Clustering for Multitarget Tracking in wireless sensor networks）和传感器信息系统中的高能效采集算法（PEGASIS,Power Efficient Gathering in Sensor Information System）进行比较,验证了AEBRP算法在维持网络能耗均衡、延长网络生命周期方面具有明显优势.      

基于细胞吸引子选择机制的网络选择算法

随着无线通信技术的发展,物联网、车联网和体联网等同类型的无线网络之间共存、相互补充和异构融合。任何单一的通信技术不能完全满足人们对网络服务的多样化需求。如何在移动过程中选择可靠高效的网络连接成为学术和工业界的研究热点。基于细胞吸引子选择模型,提出了一种面向群体终端网络选择的决策方法,并通过车联网环境数值实验比较了该生物启发式决策方法与基于效用函数方法的性能,结果表明:基于细胞吸引子选择机制的生物启发式决策方法在网络选择决策中具有较好的性能。      

LEO卫星通信网络的移动性管理

近年来,低轨道LowEarthOrbit,LEO）卫星通信网络以全球覆盖、低传输时延、低功耗链路、较强的抗毁性等特点而受到广泛关注,是未来全球移动通信系统的重要组成部分。移动性管理是构建LEO卫星通信网络的关键技术,为推动移动性管理问题的研究,文章从LEO卫星通信网络的结构和特点入手,阐述了LEO卫星通信网络中移动性管理的分类,并分析了其相比地面移动无线网络的特殊性。从链路层、网络层、传输层三个协议层次综述了近年来LEO卫星通信网络移动性管理研究的国内外现状,重点介绍了移动IPv6（MobileIPv6,MIPv6）和无缝IP分集通用移动性结构（SeamlessIP-diversitybasedGeneralizedMobilityArchitecture,SIGMA）在LEO卫星通信网络中的应用。最后,指出了移动性管理的发展趋势。