具有优先级消息的AFDX建模与性能分析

以Petri网为工具,建立了基于具有优先级消息传输的AFDX(航空电子全双工以太网)网络模型,通过仿真,求解出消息发送时的平均等待时间,得到的指标结果验证了高优先级数据消息帧发送等待延时明显小于低优先级数据消息帧的发送等待延时,充分说明了优先级对紧急数据传输的重要性。模型有助于进一步理解航电系统不同优先级消息在AFDX网络中的传输机制,为以AFDX为总线的综合航电系统的设计和完善提供重要的理论依据。     

AFDX技术特点及在舰载武器系统中的应用分析

网络作为舰载武器系统互连的关键技术,其实时性能、容错能力将直接影响舰载武器系统的性能.首先分析了舰载武器系统对网络技术的要求,其次分析了广泛应用于舰载武器系统的以太网技术,指出了其存在的不足,最后介绍了AFDX的技术特点,分析了其在舰载武器系统中的应用优势,给出了采用AFDX互连的舰载武器系统的拓扑结构,可以为舰载武器系统网络性能的提高提供参考.     

分布式异构集群中节点优先级调优算法

节点优先级常用于评价异构集群中节点的性能,因此节点优先级评价指标权重的选择非常重要。采用层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)建立了节点优先级评价指标体系,计算得到各指标的初始权重,并使用BP神经网络对初始权重进行优化。训练时,BP网络输入为集群运行中采集的节点实时资源数据,输出为节点的优先级。分析网络训练完成后得到的权重矩阵可以获得各优先级评价指标的优化权重。实验表明,基于AHP和BP的节点优先级评价模型可以更加准确地分析节点性能。相比于Spark默认算法和权重未优化的对照算法,使用调优后的节点优先级可以有效提高集群性能。运行不同工作量的相同负载时,集群平均性能分别提高了16.64%和9.76%;处理相同工作量的不同负载时,集群的平均性能分别提高了12.49%和6.54%。     

分布式探测系统的时延估计和稳定性分析

分布式探测系统实现了探测控制系统的分布化和网络化,但由于网络信息传输时延的存在,使得信息传输实时性受到诸多条件的影响。为此,在分析分布式探测系统时延特性的基础上,利用MATLAB/Truetime工具箱实现系统的建模仿真,针对不同网络延时、丢包、干扰等情况对系统稳定性能进行了对比分析。仿真结果表明:网络时延增大是影响系统稳定性能的主要因素,仿真流程对于网络探测的硬件系统构成和通信协议设计具有指导性意义。     

基于网关转换与分域控制的数据传输技术

根据战术机动通信网络特点,满足在轻量化、高机动、高可靠和兼容性等方面的实际传输需求,提出一种数据传输技术。该技术实现战术子网自适应、不落地的网关数据转换和拓扑隔离代理转发,并根据作战编组等按规则自动分域,支持根据网络状态以及业务需求进行传输优先级自适调整,提供适用于弱连接环境下的数据可靠传输能力,支持信息系统的稳定运行。     

实时以太网核心调度模块设计及FPGA实现

随着我国军工科技在图像识别、人工智能、机器人技术和多传感器融合等一系列领域上均取得了先进的科研成果。这些科研成果的成功取决于网络的带宽和实时性是否满足传输要求。实时以太网技术以其高带宽、高可靠性、高实时性的特点,成为了取代其他总线网络的首要选择。实时以太网采用星型拓扑结构且拓扑结构中心是网络交换模块,网络交换模块核心是调度模块。运用FPGA技术实现核心调度模块,使实时网络在MAC层实现其存储转发的主要功能,进而提高网络实时性和可靠性,为实时以太网的在火控领域的应用打下坚实的基础。     

光互连网络中资源预留的多级光互连仲裁机制

基于资源预留策略提出一种多级光互连仲裁机制,通过将网络分级实现快速、高效的仲裁。多优先级数据缓存队列的传输节点设计,提供了不同类型流量的差异化传输;通过预约式两级仲裁机制,实现网络的完全公平与100%的高吞吐率。设计并对快速仲裁通道进行了合理布局,极大地缩短了仲裁延迟。仿真结果表明:采用基于资源预留的分级仲裁策略,在多种流量模式下所有节点均获得公平的服务。与Feather Weight相比,分级仲裁策略吞吐率提高17%;与2-pass相比,仲裁延迟减少15%,同时,功耗减少5%。     

临近空间平台探测导弹尾焰红外辐射算法研究

针对当前平均透过率计算方法在临近空间探测弹道导弹尾焰辐射衰减中的不足,建立了以波数η为参量的辐射传输算法;利用辐射传输程序Pc Modwin对大气中H2O,CO2,O3、气溶胶等因子的导弹尾焰红外辐射衰减能力进行了仿真,通过仿真数据并结合数学算法,采用多元统计分析的方法对结果进行分析。其结果与平均透过率方法相比具有较高的吻合度,同时该算法稳定性更高,计算过程更简单,实时性更好,具有很高的精度和可行性。     

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。     

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。     

延迟驱动的FPGA高扇出信号线快速布线算法

采用基本的延迟驱动Pathfinder布线器对FPGA高扇出信号进行布线,大部分时间会用于初始化寻路的优先级队列,而初始化工作主要是将已得到的布线树中的布线资源结点插入优先级队列.但是分析发现,并非所有被插入的资源结点对布线都是有帮助的.因此提出了一种基于树剪枝的优先级队列初始化算法,这种算法对已有的布线树中的资源点进...     

A robust queueing network analyzer based on indices of dispersion

We develop a robust queueing network analyzer algorithm to approximate the steady-state performance of a single-class open queueing network of single-server queues with Markovian routing. The algorithm allows nonrenewal external arrival processes, general service-time distributions and customer feedback. The algorithm is based on a decomposition approximation, where each flow is partially characterized by its rate and a continuous function that measures the stochastic variability over time. This function is a scaled version of the variance-time curve, called the index of dispersion for counts (IDC). The required IDC functions for the external arrival processes can be calculated from the model primitives or estimated from data. Approximations for the IDC functions of the internal flows are calculated by solving a set of linear equations. The theoretical basis is provided by heavy-traffic limits for the flows established in our previous papers. A robust queueing technique is used to generate approximations of the mean steady-state performance at each queue from the IDC of the total arrival flow and the service specification at that queue. The algorithm's effectiveness is supported by extensive simulation studies.     

混合排队规则的战术装备维修保障系统分析

首先将战术装备维修保障过程描述为M/M/c/k混合规则的排队过程,其损坏装备到达服从相互独立的泊松分布,维修时间服从相互独立的指数分布。同时考虑系统的到达率和维修率随系统中装备数量的变化,重要战损装备等待维修时的不耐烦性以及重要装备对一般装备的强占性优先权情况,结合战术装备维修保障系统的结构和规模,建立战术装备维修保障M/M/3/12排队模型。列出模型的平衡方程,采用矩阵的分析方法得到重要装备和一般装备的稳态分布表达式,并以队长为指标进行了系统性能的计算。     

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。     

基于优先级队列的多约束无线链路资源调度算法

针对海战场环境中指控数据以先入先出(FIFO)的方式排队发往数据链,当数据链中存在丢失率高和不可达节点时,会导致无线链路带宽资源综合利用率不高的问题,结合仿真模型分析了原因,提出了基于优先级队列的多约束无线链路资源调度算法。通过将该算法与FIFO、优先级队列算法(Priority Queue)进行仿真对比分析,结果表明该算法在存在排队报文时增加了丢失率较低链路上的发送速率,减少了目的不可达报文的发送量,最终降低了重要报文的延迟,提高了数据链的利用率。     

An HLA/RTI Architecture Based on Multi-thread Processing

In order to improve the real-time performance of the real-time HLA(high level architecture) in the application of massive data communication volume,multi-thread processing was adopted,thread pool structure was introduced into the system,different threads to handle corresponding message queues was utilized to respond different message requests.Furthermore,an allocation strategy of semi-complete deprivation of priority was adopted,which reduces thread switching cost and processing burden in the system,provided that the message requests with high priority can be responded in time,thus improves the system's overall performance.The design and experiment results indicate that the method proposed in this paper can improve the real-time performance of HLA in distributed system applications greatly.     

An approximate planning model for distributed computing networks

We develop an approximate planning model for a distributed computing network in which a control system oversees the assignment of information flows and tasks to a pool of shared computers, and describe several optimization applications using the model. We assume that the computers are multithreaded, and have differing architectures leading to varying and inconsistent processing rates. The model is based on a discrete‐time, continuous flow model developed by Graves [Oper Res 34 (1986), 522–533] which provides the steady‐state moments of production and work‐in‐queue quantities. We make several extensions to Graves' model to represent distributed computing networks. First, we approximately model control rules that are nonlinear functions of the work‐in‐queue at multiple stations through a linearization approach. Second, we introduce an additional noise term on production and show its use in modeling the discretization of jobs. Third, we model groups of heterogeneous computers as aggregate, “virtual computing cells” that process multiple tasks simultaneously, using a judiciously selected control rule. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2005.