基于时控令牌协议的分布式系统临界区访问算法及其排队模型

本文结合在分布式光纤数据接口ＦＤＤⅠ中应用的时控令牌协议，对现有分布式系统临界区互斥访问的令牌环算法进行了改造，使得令牌循环一周的时间得以有效控制，从而为丢令牌的判断提供了理论依据。本文进一步对系统模型进行了分析，建立了相应的排队模型，并对一咱简化模型Ｌ／Ｄ／１／１／ＦＣＦＳ（相关）进行了解析和模拟实验。模拟实验结果显示时控令乍协议下的系统稳定状态是两个稳定状态交替出现形成的。     

无铅互连凸点电迁移失效的四探针测量

针对无铅互连电迁移失效这一高密度封装时面临的重要课题进行了研究.采用四探针法分别监测了电流密度为1.5×104 A/cm2和2.2×104 A/cm2时Sn3.5Ag0.5Cu互连凸点上电压的变化,发现电流密度为2.2×104 A/cm2时凸点的平均电阻变化率超过电迁移失效的临界值10 %,分析了其微观结构的扫描电镜照片,所提出的发生电迁移失效的电流密度值为凸点设计提供十分有用的数据.对无铅互连凸点的电迁移失效过程和四探针测量法的测量误差进行了分析,提出了采用四凸点结构提高测量精度的改进措施.     

基于最大时间阈值与自适应步长的时间相关性感知数据去冗余算法

针对传感器网络感知数据去冗余方法存在冗余度高的不足,提出一种基于最大时间阈值及自适应步长的时间相关性感知数据去冗余算法(TCDA).TCDA充分考虑了去冗余过程中,数据变动幅度大、局部最大值与最小值存在较大误差、局部特征值的丢失以及数据平稳时的数据相似阈值失效因素;TCDA在保证去冗余率的前提下,设置最大时间阈值防止数据相似阈值失效,确保数据的时效性;同时TCDA采用自适应步长机制降低计算复杂性,减少计算能耗.实验结果表明:TCDA与数据传输协议(DaT)方法相比,节约了3%的传输能耗和50%的计算能耗.     

光纤通道的高速低延迟RDMA协议研究

提出了一种FC-AE-RDMA(光纤通道-航空电子环境-远程直接内存访问)协议的实现方法,采用内存区域作为目标端设备以缩短I/O访问路径,同时取消写操作中的流量控制信息单元以减少延迟时间.根据FC-AE-RDMA协议所描述的特征,为采用现场可编程门阵列实现的定制光纤通道控制硬件设计了支持RDMA传输的发起端和目标端驱动程序,并进行了光纤通道RDMA和FCP I/O访问的对比测试.测试结果显示:光纤通道RDMA比FCP具有更短的延迟,当执行最小的I/O请求(512byte)时,光纤通道RDMA的I/O读请求延迟时间为FCP I/O读请求延迟时间的49%;光纤通道RDMA的I/O写请求延迟时间为FCP I/O读请求延迟时间的29%,其中取消流量控制信息单元令使得请求延迟时间减少22%.     

机群文件系统中一种文件迁移的客户端决策

为降低机群文件系统中文件访问的平均响应时间,提出了一种能反映机群节点上文件访问频繁程度的热量模型,在此模型的基础上给出了一种文件迁移的客户端决策,用于决定在非重负载情况下,单个文件在机群中的理想存放位置.模拟对比实验的结果显示,采用该策略,在总负载恒定的情况下,在4、8节点机群上文件访问的平均响应时间分别降低了21.6%和26.3%,在平均负载恒定的情况下,在4、8节点机群上文件访问的平均响应时间分别降低了22.2%和16.8%,结果表明该策略可以有效地降低文件访问的平均响应时间,提高系统的可扩展性,从而提高机群文件系统的性能.     

基于自适应特征融合的均值迁移目标跟踪

提出了一种基于自适应多特征融合的目标跟踪算法.分别利用RGB颜色和LBP纹理特征建立目标模型,通过线性加权将两类目标子特征模型代入目标相似性函数并用均值迁移算法进行目标位置优化计算.在跟踪过程中,引入S igmoid函数动态调整两类子特征权重,并利用子特征相关系数和可靠性指数对目标特征模型选择性自适应更新.实验结果表明,该算法能在跟踪场景和目标外观变化时自适应调整两种子特征权重,避免了特征失效导致的跟踪失败;特征模型选择性更新策略有效抑制了模型漂移.与单一特征和模型直接更新的跟踪方法相比,该算法在复杂跟踪环境更具有鲁棒性,能进行准确稳定的实时跟踪.     

基于访问相关性的空间数据副本控制策略

为解决地理信息系统面对用户大规模密集访问时由于缓存空间有限且热点数据较多,简单的根据数据的流行度选择副本难以适应用户突发性访问行为等动态需求的问题,提出一种综合考虑数据流行度及其相互关系的副本控制算法.首先,根据数据流行度确定热点数据集以减少热点数据规模和降低计算开销;然后计算热点数据之间的相互关系以得到其访问相关性;最后利用数据之间的访问相关性动态选择与当前正被访问数据相关性高的数据作为副本,从而为用户的下次访问提前准备数据,实现降低用户访问平均响应时间的目的.算法实验表明:相比于传统方法,所提出的综合副本控制算法可有效提高5.9%~29.9%的平均访问响应速度.     

一种基于两阶段封锁的分布式实时提交协议

分析了当提交状态参与者允许执行状态的参与者访问其数据时,由数据冲突访问而引起的各种依赖关系,提出了一种基于两阶段封锁的乐观提交协议(OCP).让参与者先发送一个WORKSTARTED消息来代替WORKDONE消息,考虑依赖关系,允许只包含提交依赖的访问者发送WORKSTARTED消息来解除阻塞,从而减少了事务提交的处理时间,也消除了级联撤销.     

基于PUSH机制的任务调度方法

为降低Hadoop Map Reduce环境中任务的数据访问延时进而提高系统性能,提出一种基于PUSH机制的任务调度方法。该方法根据输入数据分布,主动将任务推送到存储其输入数据的节点。当任务在这些节点执行时,可以直接从本地磁盘读取数据,从而避免远程数据访问延时。该方法已在hadoop-0.20.2中实现,并在真实集群中进行验证。研究结果表明:与原有调度方式相比,该方法可将作业执行时间平均降低8%,在最好情况下可降低14.3%。     

采用深度迁移学习与自适应加权的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承目标域数据中额外故障状态样本影响其故障诊断精度的问题，提出了采用深度迁移学习与自适应加权的滚动轴承故障诊断方法。建立特征提取模块，利用深度卷积神经网络将轴承样本映射到高维特征空间；利用迁移学习思想设计加权领域鉴别器，对样本进行自适应加权，并通过在特征空间的对抗训练，增大目标域与源域共有健康状态样本的领域相似性，抑制目标域额外故障状态样本与源域样本的领域相似性增强；依据样本权重，度量目标域与源域样本的相似性，设定阈值将目标域额外故障状态样本标记为未知故障；将源域故障诊断知识迁移到目标域共有健康状态样本的故障识别中。利用齿轮箱轴承数据、凯斯西储大学滚动轴承数据和机车轮对轴承数据对提出的方法进行验证，结果表明：所提方法在3个数据集上均达到89%以上的诊断精度，而对比方法的诊断精度均低于80%。所提方法能够克服额外故障状态样本的影响，有效实现滚动轴承故障诊断。     

一种基于网络编码的速率自适应多播MAC协议

针对现有IEEE 802.11协议在无线局域网多播应用中存在可靠性差、吞吐性能不佳等诸多缺陷,提出了一种基于网络编码的速率自适应多播MAC协议RAMPNC.该协议采用网络编码组传输模型发送多播数据,使多播接收节点通过对累积的编码帧进行解码操作恢复出所需的原始数据.此外,RAMPNC利用RTS/CTS 握手信号实现信道状态信息交换,并根据多播接收节点反馈的信道信噪比估值动态调整源端的物理层发送速率.通过使用NS-2模拟器评估RAMPNC协议性能,结果显示,该协议在多播吞吐量,平均帧传输延时和帧投递率等方面获得了比已有ELBP和ARSM协议更好的性能.     

Reliable and Energy Efficient Protocol for Wireless Sensor Network

Low-power design is one of the most important issues in wireless sensor networks (WSNs) , while reliable information transmitting should be ensured as well. Transmitting power (TP) control is a simple method to make the power consumption down, but excessive interferences from potential adjacent operating links and communication reliability between nodes should be considered. In this paper, a reliable and energy efficient protocol is presented, which adopts adaptive rate control based on an optimal TP. A mathematical model considering average interference and network connectivity was used to predict the optimal TP. Then for the optimal TP, active nodes adaptively chose the data rate with the change of bit-error-rate(BER) performance. The efficiency of the new strategy was validated by mathematical analysis and simulations. Compared with 802.11 DCF which uses maximum unified TP and BASIC protocol, it is shown that the higher average throughput can achieve while the energy consumption per useful bit can be reduced according to the results.     

一种应用于低轨卫星的APRMA MAC协议

针对低轨卫星通信信道碰撞检测能力弱,时延较长和大业务量的特点,提出一种具有接入控制机制的自适应APRMA MAC协议。通过对信道负载和业务优先级判断来确定不同业务的接入概率函数,并且接入概率在每个时隙中通过更新来动态适应系统资源的变化。该MAC协议确保多个终端合理共享有限的无线资源同时,系统能达到高容量。通过仿真对语音业务丢包概率、数据包平均时延和数据业务吞吐量三个衡量协议性能指标与传统协议进行分析对比,证明了APRMA协议的性能。     

无线局域网自适应安全管理框架及其应用

针对无线局域网易受攻击、入侵等诸多安全问题,提出一种分布式无线局域网(WLAN)安全管理框架(ASMF),并基于该框架实现了自适应的安全管理系统(ASMS).ASMF框架依据协议分析和测试理论,即:应用主动分析法,通过构造、执行攻击测试用例,与待测协议进行交互,模拟WLAN漏洞的攻击行为,分析WLAN的防御能力;应用被动分析技术,通过实时的网络报文分析、网络性能监测和自适应调整监测策略进行综合的WLAN安全分析和安全管理.与已有的安全系统相比,ASMF不仅能够被动地检测攻击,而且可以主动地探测未知漏洞与威胁,同时根据网络配置自适应调整防御策略,其良好的扩展性使得用户可针对新型攻击的测试、检测和自定制管理策略进行自由扩展.     

专用网OSPF协议性能优化研究

为了提升专用网在无线信道环境下的整体性能,该文对开放最短路径优先(open shortest path first,O SPF)协议进行了优化研究。研究主要包括单区域机制、相关数据包简化、状态机简化以及协议关键参数设置。仿真结果表明:在恶劣信道环境中,路由表平均计算次数可减少81%,协议带宽平均损耗可降低80%,而网络稳定工作时间可延长2倍。针对O SPF标准协议的优化设计简单可行,适应于专用网自身特点,可有效提高网络性能。     

基于IEEE802154协议的虚拟仪器的设计与实现

利用虚拟仪器技术,设计并实现了一套基于IEEE802154协议的无线传感器网络分析仪.采用MVC设计模式将系统软件模块的用户交互界面与业务逻辑处理分离开来,提高了应用程序的可扩展性,实现了数据帧解析,实时显示网络拓扑结构等功能.为了处理来自串口的缓冲数据,提高处理质量,使用了一种基于自适应线程池技术的数据处理方法.实践应用结果表明,该套分析仪器已经满足了系统设计的需求,对无线传感器网络的理论和应用研究具有一定意义.     

A three-dimensional spatio-temporal EEG pattern analyzing system

Spatio-temporal pattern analysis of EEG is an important tool in brain research. An EEG pattern analysis system based on a hierarchical multi-method approach is proposed here. The system consists of multiple steps including extraction of target signal, acquisition of intracranial electric activity distribution, adaptive segmentation of EEG and spatio-temporal pattern recognition. Some modern signal processing methods such as common spatial subspace decomposition, hidden Markov model are adopted. This paper also proposes an algorithm named LORETA-FOCUSS to estimate the current density inside the brain with a high spatial resolution. Microstate analysis of EEG is extended to the 3-D situation. The system was applied to the brain computer interface problem and achieved the highest accuracy of 88.89% with an average accuracy of 81.48% when classifying two imaginary movement tasks, while the data were not manually pre-selected. The result has proved spatio-temporal EEG pattern analysis is an efficient way in brain research.     

基于能量感知的传感网能量中性分簇路由协议

针对能量获取异构的无线传感器网络节点能量利用效率过低和网络无法保证持久运行问题,提出一种基于能量感知的能量中性分簇路由协议,该协议针对太阳能环境下节点获取能量异构的场景,将改进的天气条件移动加权平均算法引入能量收集预测过程,根据获取能量预测构建能量中性约束,在此约束下构建动态簇头集群机制和自适应时隙分配策略,保证了整个网络在能量获取下的持久运行,通过凸优化得到最优的网络分簇数量,最大化了网络数据吞吐量。通过模糊逻辑选择簇头节点,综合节点剩余能量,获取能量预测和节点相对位置等多种因素,提高了簇头选举的合理性。通过仿真分析,该协议能够保持能量获取下网络持久运行,在网络吞吐量和降低簇失败次数方面的性能具有明显优势。     

认知无线传感器网络中基于网络特性的单天线媒体接入控制协议

提出了一种基于网络特性的单天线媒体接入控制(STNC-MAC)协议用于认知无线传感器网络.该协议能使作为次用户的无线传感器节点有效地对主用户使用信道进行机会接入.STNC-MAC充分考虑了主用户和次用户的网络特性,通过定义数据传输单元和最大信道占用时间,设计出适用于STNC-MAC的数据传输方案和可用信道列表管理机制,克服多信道隐藏终端问题和“盲”状态问题;同时,在不对主用户造成严重干扰的情况下,实现了不同主用户信道利用率的数据信道支持不同长度数据包传输的功能.NS2仿真结果表明,STNC-MAC在吞吐量和平均时延方面比STDCA MAC和原始的IEEE 802.11 MAC更好地提高了网络性能.     

FEC编码在可靠Multicast中的应用分析

在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ差错恢复技术及前向纠错（ＦＥＣ）编码的基础上,分析了可靠组播（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）应用中采用ＦＥＣ进行差错恢复的性能,并提出一种基于ＦＥＣ的自适应可靠Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ协议．结果表明,在通常的网络环境中,采用结合ＦＥＣ编码的混合ＡＲＱ差错恢复方式,能够降低可靠Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ通信的平均分组传送次数,减小分组重传时间,从而提高数据吞吐量,而且在通信过程中根据网络状况动态地改变预发送纠错分组数,可以使得协议的有效性和可靠性较好地结合起来