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基于DTN保管传送机制的空间网络数据可靠性传输研究

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基于DTN保管传送机制的空间网络数据可靠性传输研究

作者：焦龙宇国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着我国航天技术和空间应用的发展,特别是建设空间实验室和空间站目标的确立,空间任务呈现出多样性、长期性和复杂性等特点。从组网的角度看,空间信息网络具有网络拓扑变化剧烈但有规律、网络节点距离远时延大、链路短时中断恢复多等特... 详细信息

随着我国航天技术和空间应用的发展,特别是建设空间实验室和空间站目标的确立,空间任务呈现出多样性、长期性和复杂性等特点。从组网的角度看,空间信息网络具有网络拓扑变化剧烈但有规律、网络节点距离远时延大、链路短时中断恢复多等特性,空间数据如何在这样的网络环境下进行可靠的传输,直接影响空间信息网络的有效性。本文首先分析了空间网络的发展需求及国内外发展状况,研究了空间信息网络的结构组成,并从组网的角度对其网络特征进行了归纳总结。而后结合DTN网络的相关研究和空间通信的网络特征,针对空间网络的数据可靠传输问题,阐述了在空间信息网络中使用基于DTN的网络协议和保管传送机制的合理性和可行性。在此基础上,我们提出了一种“基于混合筛选策略的存储器路由算法”,简称SR-HFS算法。该算法能够适应空间网络通信节点存储资源十分有限的特点,通过将报文筛选控制机制与缓冲管理策略进行融合,使节点存储器管理策略从路由选择问题中分离出来,依据基于“混合筛选(Heterogeneous Filtrations)”、“环形搜索(Ring Search)”的“Push”操作和“报文取回(Content Retrieval)”的“Pull”操作,延伸本地存储器资源,有效地融合网络资源,实现通信节点缓冲管理的优化配置,提高空间网络数据传输的可靠性。最后,通过改进the ONE(Opportunistic Networking Environment)模拟器,依据空间网络通信特点和相关通信节点参数,设计构建了模拟实验环境,结合DTN网络中Direct Delivery、First Contact、Spray-and-Wait、PRoPHET、Max-Prop和Epidemic六种典型的路由算法,重点针对较易导致网络资源紧张的Epidemic协议,从模拟时间、报文生存期、报文大小、节点生成报文速率等几个方面进行了对比分析。实验结果表明:同等条件下,加入SR-HFS算法后,报文传输比能够提高10%左右,丢包比和网络开销比能够下降约50%,网络平均延迟增长了不到1%。从仿真角度对比验证了在高延迟、常中断的空间网络环境中使用SR-HFS在解决报文可靠性传输问题上的普适性和有效性。

关键词：空间网络保管传送可靠性传输混合筛选存储器路由

视频数据的自适应不平等保护及可靠性传输策略研究

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视频数据的自适应不平等保护及可靠性传输策略研究

作者：王薇华中科技大学

学位级别：硕士

21世纪将是信息时代,多媒体通信则是这个时代的主题。作为多媒体通信业务的重要一类,视频业务怎样在不同网络环境中高效、稳定地开展成为当前研究的热点。在传统的视频通信系统中,信源编码和信道编码的设计是完全分开的,但通过目前的研... 详细信息

21世纪将是信息时代,多媒体通信则是这个时代的主题。作为多媒体通信业务的重要一类,视频业务怎样在不同网络环境中高效、稳定地开展成为当前研究的热点。在传统的视频通信系统中,信源编码和信道编码的设计是完全分开的,但通过目前的研究来看,这种分离设计方法的理论基础-香农分离原则的假设在现实情况下不能成立,因此需要联合考虑信源与信道,实现信源信道联合编码,信道编码和保护机制就是联合编码中的一个重要研究方向。本文在国家863重大项目——“数字视音频编码、传输、测试与应用示范系统”(No. 2002AA119010)的资助下,对视频数据的不平等保护及可靠性传输技术进行了深入讨论。在视频数据的不平等保护方面,本文首先针对划分了重要级别的H.264视频编码数据提出五种可能的不平等保护策略,即将可用的信道带宽用不同的方式分配给不同重要级别的数据,实现对不同重要级别数据的自适应不平等信道保护,这里包括对信道编码粒度选取、自适应信道编码技术以及不平等保护机制的讨论。然后通过测试和比较,最终获得在高误码率下无线视频可靠性传输的全局最优不平等保护策略。仿真实验表明,在无线网络带宽和信道误码率不同的情况下,这种最优策略都能使接收端信源解码后的视频图像峰值信噪比既稳定又具鲁棒性。基于信道保护粒度,本文进而研究如何合理地对保护后的数据进行数据分包,以及采用何种端到端的收发策略,减少网络拥塞等带给视频恢复质量的影响。在分析了网络中的数据丢包模式之后,针对UDP数据报传输的可靠性一问题,本文提出一种主动防止数据报丢失的策略。该策略在编码端分片传输UDP数据报;在接收端利用环形缓冲区接收并重组各数据报分片。这种策略不仅有效地避免了接收端多个数据报片冲突以及接收缓冲区溢出等现象的出现,而且减小了数据报片丢失和乱序对解码图像质量的影响,使得恢复的图像质量有明显改善。上述研究成果在开发出的“易学多媒体实时远程教育系统”中得到了应用,特别是主动防止数据报丢失的策略让视频数据在网络条件比较恶劣的情况下也能取得较好的恢复质量。该应用软件已在华中科技大学等单位的实际教学中得到了应用。

关键词：视频传输差错控制信道编码不平等保护数据打包可靠性传输远程教学

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高密集物联网中CoAP可靠性传输研究

高密集物联网中CoAP可靠性传输研究

作者：黄昌鑫重庆邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着物联网(Internet of Things,Io T)技术的高速发展,人们对物联网服务的需求不断增长。物联网设备的部署越来越密集,保证高密集物联网中的可靠性传输成为当下研究热点。受限应用协议(Constrained Application Protocol,CoAP)... 详细信息

近年来,随着物联网(Internet of Things,Io T)技术的高速发展,人们对物联网服务的需求不断增长。物联网设备的部署越来越密集,保证高密集物联网中的可靠性传输成为当下研究热点。受限应用协议(Constrained Application Protocol,CoAP)是一种物联网中常用的应用层协议,运行于用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)之上。由于UDP不保证数据的可靠传输,为保证物联网中数据传输的可靠性,CoAP实现了基于二进制指数退避(Binary Exponential Backoff,BEB)的停止等待重传机制。但该机制使用固定的网络参数,无法适应物联网不同的网络场景。本文在CoAP默认拥塞控制机制的基础上进行改进,并引入深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL),减少网络拥塞,提高系统吞吐量。本文主要工作如下:首先,本文提出一种CoAP增强的拥塞控制机制,在CoAP帧结构中设置一个传输次数(Transmission Count,TC)字段,用于匹配可靠(Confirmable,CON)与确认(Acknowledgement,ACK)消息,从而准确测量往返时延(Round Trip Time,RTT)。同时利用历史传输信息对初始重传超时(Retransmission Timeout,RTO)计算方式以及可变退避因子(Variable Backoff Factor,VBF)阈值进行改进,并对重传次数上限以及NSTART进行自适应调整。该算法能够有效降低网络拥塞程度,保证传输可靠性。其次,针对上述拥塞控制机制中节点无法感知整体网络状况的问题,提出一种基于深度Q网络(Deep Q Network,DQN)的CoAP拥塞控制机制,该机制引入DQN算法,使用集中式的方式对网络中所有节点的VBF扩增倍数进行分配。此外,利用重复ACK消息对上述拥塞控制机制中的初始RTO更新方式进行改进,从而减少重传次数、降低网络丢包率。最后,对提出的两种算法在Cooja仿真器中进行实验仿真验证,证明了本文提出的算法能够保证CoAP传输可靠性,减少网络拥塞,提高网络吞吐量。

关键词：物联网受限应用协议可靠性传输深度Q网络

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水下无线传感器网络的可靠性传输研究

水下无线传感器网络的可靠性传输研究

作者：于美铭吉林大学

学位级别：硕士

地球表面约71%被海洋覆盖,随着陆地资源的不断开采,人们对海洋资源的需求逐步增大。海洋观测是一切海洋活动的开始,作为一种有效的海洋观测手段,水下无线传感器网络(UWSN)已被应用于防灾预警、科学研究、污染监测、海底环境勘探、军事... 详细信息

地球表面约71%被海洋覆盖,随着陆地资源的不断开采,人们对海洋资源的需求逐步增大。海洋观测是一切海洋活动的开始,作为一种有效的海洋观测手段,水下无线传感器网络(UWSN)已被应用于防灾预警、科学研究、污染监测、海底环境勘探、军事监视和定位导航等诸多领域。不同于以电磁波为通信方式的陆上无线传感器网络(WSN),以声波为主要通信媒介的UWSN具有高能耗、长延迟、低带宽及高误码率等通信特性,这使得UWSN中传输的可靠性面临着巨大挑战。同时节点移动性导致的拓扑变动进一步加剧了这一挑战:1.在链路层上,节点移动性导致的链路状态变化,使得静态配置或依据经验设计的全局统一的FEC编码方法无法高能效的保障数据传输的可靠性。同时,基于重传的可靠性保障机制中,重传数据包和控制包占用了宝贵的水声信道,加剧了网络中的冲突和拥塞现象。2.在网络层上,关键节点频繁参与路由,使得能量消耗不均衡,进而降低了整个网络的生存周期。同时,节点移动性导致的拓扑变动引发了路由空洞的产生,该现象加剧了网络中的丢包现象,降低了数据包的送达率。针对上述挑战,本文提出了基于BCH动态编码的链路层可靠通信算法。该算法通过对信道状态的感知/估计,计算出当前数据发送的误码率期望,进而设计出能够容忍该误码率的BCH编码集合。该算法使用动态规划的手段,选取冗余位总数最小的BCH编码组合,对当前数据包进行编码,进而提升端到端传输的可靠性。基于上述算法,本文对水下认知无线电(UCAN)动态BCH编码问题进行了研究。提出了E-DPSO算法,通过感知信道状态并对能耗建模,进而动态配置发送端的发送频率、功率及BCH编码的组合,在保证数据正常解码的前提下,减少发送每个数据包的能量消耗。在网络层上,本文提出了一种基于能量瓶颈和深度信息的路由协议EBDRP。能量瓶颈为经过该节点所有正向路径中节点能量限制的最佳值。对于能量瓶颈的考虑使得节点进行路由决策时可以考虑多跳范围内的能量限制,以更有远见的选择能量较多的节点路径(而不是直接选择能量多的节点)作为下一跳。这极大的避免了由于能量不均衡导致的关键节点过早死亡,进而提高网络的生存周期和传输的可靠性。本文依次对提出的算法进行了验证。通过将BCH动态编码算法的有效数据比例与固定BCH编码进行对比,验证了本文算法的高传输效率。应用水下认知无线电网络中E-DPSO算法,计算出最优发送功率频率组合,并验证了相比于其他功率频率组合,该最优组合单位数据位能耗最小。且该算法可以快速收敛。将EBDRP路由协议与DBR和VBF路由协议的能量消耗、送达率和延迟等参数进行对比,验证了本文协议的高效性。此外,本文一并探讨了能量瓶颈与深度信息的权衡取值对该路由协议性能的影响。

关键词：水下无线传感器网络可靠性传输 BCH编码水下路由协议

基于SDN的资源定价算法及可靠性传输策略研究

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基于SDN的资源定价算法及可靠性传输策略研究

作者：傅晗文浙江工商大学

学位级别：硕士

软件定义网络(SDN)控制与转发分离和可编程的特点使得网络资源能够定义一个动态的价格。从SDN网络资源合理分配的角度,利用价格因素来抑制SDN网络资源的浪费,可以达到SDN网络资源合理分配的目的。本文通过在网络资源元模型化的基础上,... 详细信息

软件定义网络(SDN)控制与转发分离和可编程的特点使得网络资源能够定义一个动态的价格。从SDN网络资源合理分配的角度,利用价格因素来抑制SDN网络资源的浪费,可以达到SDN网络资源合理分配的目的。本文通过在网络资源元模型化的基础上,对网络资源进行建模拍卖。将底层物理资源抽象成元能力,通过不同资源类型的拍卖策略来确定不同元能力的价格。而元服务通过分析不同场景下的资源需求,对不同元能力的按需组合,来确定其资源价格。并通过检查拍卖过程中纳什均衡的存在性和唯一性,来验证拍卖的合理性。其次本文基于网络资源定价的基础上,提出一种实时可靠性传输策略:对网络流量进行分类,对不同流采取不同的传输策略。通过采取不同优先级队列以及基于价格因素的多服务链传输策略保证数据传输的实时可靠性。通过仿真表明,对资源的合理定价,能够使得资源能够保持在一定的低负载率,同时,采取合理的传输策略能够有效的保证数据传输的实时可靠性。

关键词：软件定义网络资源定价负载均衡可靠性传输

机场基于WEB服务业务系统的消息可靠性传输的研究

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民航科技 2011年第1期 127-129页

作者：赵春风南京禄口国际机场动力部南京210029

1Web服务与可靠性Web服务提供了隔离消息交换的细节与业务逻辑的机制。其基本构想是通过服务的方式定义业务（例如：“浏览机场资产目录”，“申请资产采购”，“检查申请状态”等等）。

关键词：可靠性传输 WEB服务业务系统消息交换机场 Web服务业务逻辑资产

维普期刊数据库评论

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基于CAN总线的数据可靠性传输

电子设计工程 2017年第24期25卷 105-108页

作者：万其君江苏科技大学江苏镇江212000

基于保证CAN总线网络传输数据时可靠性的目的,采用了从包内数据的可靠性、数据包的可靠性传输两方面进行验证的方法,通过多次对比使用文章设计的算法、不使用文章设计的算法时CAN总线网络传输数据的准确率的试验,得出文章设计的算法可... 详细信息

基于保证CAN总线网络传输数据时可靠性的目的,采用了从包内数据的可靠性、数据包的可靠性传输两方面进行验证的方法,通过多次对比使用文章设计的算法、不使用文章设计的算法时CAN总线网络传输数据的准确率的试验,得出文章设计的算法可以保证CAN总线网络传输数据的准确率达到100%,保证了CAN总线网络传输数据时的可靠性的结论。

关键词： CAN总线可靠性传输海明校验三次握手三次告别

西班牙采用PROFIBUS的专用机器实现信号的可靠性传输

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中国仪器仪表 2012年第9期 45-45页

作者：王静卢祁

项目西班牙Gorosabel公司专注于生产光电和光伏热能板专用机，其独特的应用程序要求灵活的自动化解决方案才能顺利地集成到系统中。因此，Gorosabe采用了全球通用的PI的FIBUS通信技术。采用支持PROFIBUS（如，魏德米勒的SAI有源／现场... 详细信息

项目西班牙Gorosabel公司专注于生产光电和光伏热能板专用机，其独特的应用程序要求灵活的自动化解决方案才能顺利地集成到系统中。因此，Gorosabe采用了全球通用的PI的FIBUS通信技术。采用支持PROFIBUS（如，魏德米勒的SAI有源／现场总线）的主流远程I／O系统。Gorosabel定制了一套仅用1根线就可数字化传输所有传感器和执行器信号的传输解决方案，满足了机器的专用需求。

关键词： PROFIBUS 可靠性传输机器实现西班牙信号远程I/O系统数字化传输应用程序

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基于冗余备份的协作感知数据传输方法研究

空军工程大学学报（自然科学版） 2010年第6期11卷 38-41,51页

作者：王寅贺李彦牛德智空军工程大学理学院陕西西安710051

为了进一步提高频谱的利用率,增强协作频谱感知的实用性和准确性是十分必要的。对协作频谱感知的关键技术中可靠的数据传输方式加以改进,通过冗余数据多路径的方法增加数据传输过程中的可靠性和实时性。这样可将各感知节点的数据准确的... 详细信息

为了进一步提高频谱的利用率,增强协作频谱感知的实用性和准确性是十分必要的。对协作频谱感知的关键技术中可靠的数据传输方式加以改进,通过冗余数据多路径的方法增加数据传输过程中的可靠性和实时性。这样可将各感知节点的数据准确的,可靠的,实时的传输到中心节点,使中心节点做出精准快速的判决。文中仿真结果证明了该方法的可行性,并且一定程度上克服了干扰和噪声等因素对数据传输过程中的影响,对协作频谱检测技术的实际应用打下了基础。

关键词：认知无线电协作频谱感知可靠性传输多路径