SpaceFibre网络服务质量时隙资源分配算法

为保证SpaceFibre星载数据网络大量实时数据流的超高速确定性传输,提出一种包含两个子算法的SpaceFibre网络服务质量时隙资源分配算法。形式化描述网络服务质量机制,给出调度矩阵相关定义;创建网络服务质量排队模型,定量分析时隙资源分配对网络时延性能的影响;考虑网络兼容性和算法鲁棒性,给出改进二进制序列调度子算法;采用提高初始种群进化程度和增加遗传算子等方法,给出改进混合单亲遗传调度子算法;利用Opnet网络仿真平台建立网络服务质量仿真模型,对比不同算法下网络时延性能。仿真结果表明,该时隙资源分配算法与其他算法相比,网络平均延时降低,网络性能得到显著改善,对构建低延时SpaceFibre网络具有参考意义。     

基于排队论的JTIDS网络接入算法

研究了JTIDS网络时分多址技术及4种接人模式的算法,并基于通信网络排队论对揍人算法延时进行了理论推导,提出了一种简单且高效的时隙重分配接入算法RPD-TDMA,对推导的延时性能公式进行了性能仿真,验证了推导的正确性,并且得出了4种接人算法的关键影响因素、性能特点以及适用战术环境等一系列结论.     

SpaceWire网络混合路由机制设计

针对星上系统总线多元性导致的星载网络接口和协议不能标准化的发展瓶颈,基于SpaceWire总线协议,通过将静态路由(时间触发)与动态路由(事件触发)机制结合,实现了控制数据和载荷数据共用网络。静态路由完全遵循SpaceWire-D协议,在保证确定性传输的同时,通过启发式调度算法首次实现了多时间窗并行调度,并提出利用最大公约数法设计时间窗,以提高网络吞吐量;动态路由通过对随机事件和载荷数据分配优先级,实现传输路径冲突时对紧急任务的优先处理。在OPENT中搭建网络系统仿真模型,对所提出的路由机制进行了仿真。实验结果表明,静态路由时段网络吞吐量较现有调度算法有明显提高,动态路由实现了紧急事件优先传输。     

一种用于SpaceWire网络的混合路由机制设计*

针对星上系统总线多元性导致的星载网络接口和协议不能标准化的发展瓶颈,本文基于SpaceWire总线协议,通过将静态路由(时间触发)与动态路由(事件触发)机制结合,实现了控制数据和载荷数据共用网络。静态路由完全遵循SpaceWire-D协议,在保证确定性传输的同时,通过启发式调度算法首次实现了多时间窗并行调度,并提出利用最大公约数法设计时间窗,以提高网络吞吐量；动态路由通过对随机事件和载荷数据分配优先级,实现传输路径冲突时对紧急任务的优先处理。最后在OPENT中搭建网络系统仿真模型,对所提出的路由机制进行了仿真。实验结果表明,静态路由时段网络吞吐量较现有调度算法有明显提高,动态路由实现了紧急事件优先传输。     

适用于link22超网结构的时隙分配算法

通过分析link22战术数据链超级网络的结构特点,在典型时隙分配算法的基础上,提出一种新的时隙分配算法,该算法能较好地应用于link22超级网络.通过仿真分析,该算法在处理大容量、快响应业务以及在强电磁干扰的情况下,性能良好.     

STDMA数据链系统的动态时隙分配

针对典型的STDMA时隙分配方案进行了改进,实现地面主控站可根据用户的紧急或优先级高低的预约请求进行实时分配,并支持用户占用时隙块发送较长报文的需求.仿真表明,该方案改善了延时性能,适合突发应急报文的传输需要.     

车电系统TTCAN网络调度设计与分析

针对传统CAN总线无法满足车电系统进一步发展对总线实时性和确定性要求的难题,引入具有时间触发机制的TTCAN (Time-Triggered Controller Area Network)网络,给出了一种车电系统TTCAN网络调度算法.在此基础上,构建了一种新的车电系统TTCAN网络调度设计方案,并以消息的最差响应时间、最大发送周期抖动和总线带宽利用率为性能指标分析了该方案的性能,分析表明:该方案具有良好的实时性、确定性和高的总线带宽利用率.     

Link16数据链时隙冲突概率分析

基于S-TDMA协议的Link16是美军目前广泛使用的一种战术数据链.时隙预约选择算法是基于S-TDMA协议的数据链实现自组织特性的关键;而时隙冲突概率则是衡量时隙预约选择算法优劣的重要指标,也是S-TDMA数据链重要的性能指标.一帧中的时隙个数、用户的报文报告率、候选时隙窗口调整因子等参数对时隙冲突概率都有重要影响.采用经典概率方法对时隙冲突概率进行分析,得到了冲突概率的数学表达;针对美军Link16 数据链的一些参数,分析了它们对时隙冲突概率的影响;就如何控制时隙冲突得出了一些结论.     

基于遗传算法的TDMA战术数据链时隙分配算法

时隙分配技术是战术数据链系统设计的关键技术,合理的时隙分配算法可以有效减小网络时延,提高网络效率。针对时隙分配的均匀性要求,提出了一种基于遗传算法的时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)战术数据链时隙分配算法。该算法旨在通过遗传算法在所有的时隙分配的解空间中找出最优的分配方案,并通过实验仿真验证了该算法的正确性和有效性。     

SpaceWire网络热点通信模式的缓存资源分配算法

基于SpaceWire网络在热点通信模式下的工作特点,研究缓存资源的分配算法。给出均匀通信模式和热点通信模式的释义;推导网络路由节点的满负荷概率和平均延时的解析方法,计算网络中的关键通信节点;再给出SpaceWire网络缓存资源分配算法。利用Opnet网络仿真平台建立SpaceWire通信模型,仿真了不同通信模式中采用缓存优化策略前后的关键性能指标。研究结果表明:在热点通信模式状态下,该缓存资源分配算法在保证总资源一定的前提下,网络系统的平均延时降低,优化了SpaceWire网络性能。     

高速SpaceFibre总线节点的系统设计

为了实现SpaceFibre总线节点的高效数据传输,针对网络协议中关键问题和技术提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的SpaceFibre总线节点系统设计方案。其中,采用了轮询仲裁算法,解决了多路虚拟通道中流量控制字的申请冲突;设计了基于服务质量机制的高效处理状态机,实现了多路虚拟通道的服务质量调度;提出了一种并行的分区存储架构和重发控制算法,实现了基于错误检测隔离恢复机制的错误恢复;采用了不同的数据并行处理方案,实现了多种数据格式的循环冗余校验和伪随机序列的计算。通过ModelSim仿真平台对节点系统进行功能仿真,并在Virtex-6 FPGA上完成了系统验证。结果表明,该设计实现了SpaceFibre总线节点的功能,串行传输速度可达3.125 Gbit/s,能够满足高速数据传输需求。     

基于ARUDP的指挥控制网络数据传输协议

针对目前指挥控制网络采用UDP协议进行大数据传输时存在长时延及高丢包率的问题,提出了一种基于UDP改进的ARUDP(Augmented Reliable UDP)协议。该协议针对UDP传输过程中存在的乱序到达问题,提出了基于乱序重构的管理机制,降低了丢包率;在接收端根据网络相对单向队列时延检测网络状态,并利用改进的A-AIAD控制方法自适应调整数据发送速率,减小了队列排队时延,提高了数据传输效率。仿真实验表明,ARUDP协议发送速率平滑,在保持UDP高效的前提下,提高了传输的可靠性和实时性,降低了网络的丢包率,提高了网络资源利用率。     

基于Pareto排序法的战时装备维修任务多目标调度方法

针对战时武器装备维修保障问题,建立了包括最大完工时间、延迟时间和维修单元负荷在内的多目标优化调度模型。为提高解的多样性和收敛性,构建了一种基于Pareto排序法和小生境技术相结合的遗传算法用于模型求解,引入Pareto排序和拥挤距离进行适应度计算,通过混沌系统随机生成权重系数,并使用小生境技术改进选择方式。通过实例验证表明,该方法能够有效地解决装备维修多目标调度问题。     

轻量级SpaceFibre节点高速传输系统的优化设计

为满足卫星有效载荷间SpaceFibre链路的高带宽、高可靠性和轻量化的应用需求,提出一种SpaceFibre节点传输系统的优化设计。该设计采用基于帧累计的增量化计算方法减少了计算电路的冗余;通过四级流水架构满足了错误检测操作的时序要求,使用循环冗余校验共享机制平衡了硬件资源的使用;采取基于完整应答的双层控制策略提升了系统的可靠性,通过构建面向资源优化的控制状态机和存储架构简化了确认重传算法的实现逻辑。使用型号为XC7Z100FFG900-2的FPGA搭建双节点系统,板级验证表明:该设计满足协议规范,与同类设计方案相比,最高工作频率提高1.5倍,支持最高6.25 Gbit/s的传输速率,查找表资源和存储资源降低,寄存器资源相近,为开发具有自主知识产权的高速可靠SpaceFibre编解码器提供了参考。     

A stochastic programming approach for chemotherapy appointment scheduling

Chemotherapy appointment scheduling is a challenging problem due to the uncertainty in premedication and infusion durations. In this paper, we formulate a two‐stage stochastic mixed integer programming model for the chemotherapy appointment scheduling problem under limited availability of nurses and infusion chairs. The objective is to minimize the expected weighted sum of nurse overtime, chair idle time, and patient waiting time. The computational burden to solve real‐life instances of this problem to optimality is significantly high, even in the deterministic case. To overcome this burden, we incorporate valid bounds and symmetry breaking constraints. Progressive hedging algorithm is implemented in order to solve the improved formulation heuristically. We enhance the algorithm through a penalty update method, cycle detection and variable fixing mechanisms, and a linear approximation of the objective function. Using numerical experiments based on real data from a major oncology hospital, we compare our solution approach with several scheduling heuristics from the relevant literature, generate managerial insights related to the impact of the number of nurses and chairs on appointment schedules, and estimate the value of stochastic solution to assess the significance of considering uncertainty.     

高性能路由器中的分组非精确调度技术

随着网络带宽的不断提高,分组到达路由器的时间间隔不断缩短,对路由器处理分组的速度提出了新的要求。传统的分组调度算法,如WFQ,由于性能和可扩展性等问题,难以在高性能核心路由器中实现。为此,提出了分组非精确调度技术,在不影响应用QoS的前提下对经典的调度算法进行修改,通过简化硬件设计提高调度器的服务能力。模拟分析表明,采用非精确调度技术的SLQF算法的延时特性与传统算法LQF基本一致。     

提供有界延迟服务的网络结构

将来的计算机网络必须支持具有不同通信量和不同服务质量（ＱｏＳ）要求的应用，有界延迟服务保证所有应用包的延迟都不超过给定延迟上界。本文首先提出有界延迟实时服务网络的框架，详细说明了其关键部件的功能和工作原理，并阐述了分析它们性能的技术，最后讨论了设计有界延迟服务网络在性能与实现复杂性之间的折衷。     

支持并行工程的造船分段作业计划系统

针对传统造船模式下,车间作业计划与工艺设计串行工作方式的缺点,基于并行工程的原理,提出了分段作业计划与工艺设计的集成运行模式,为实现造船CAPP系统与PPC系统的集成化和并行化提供了实现的基础。针对集成模式的特点,建立了分段作业计划系统资源优化的数学模型,应用遗传算法解决了针对任意分段装配工艺方案的多资源平衡优化问题,可以得到每项作业最优的开工时间,同时能够给出多种资源的最优分布结果,满足了多工艺方案之间资源利用率的比较。最后,给出了计算实例,计算机模拟结果说明了这一方法的有效性。