基于时间敏感软件定义网络的工业互联网时延优化方案

大规模工业通信网络中不同优先级的数据流量共同传输会导致网络拥塞、时延增大等问题，基于时间敏感软件定义网络(time sensitive software defined network, TSSDN)框架，提出一种网络时延优化方案。在数据链路层对工业网络中不同优先级的数据流量设计分类整形调度的增强型时间感知整形器(enhanced-time awareness shaper, E-TAS)算法，缩短网络排队时延，将最高优先级同步实时数据采取流预留的方式、将次优先级非同步实时数据采取帧抢占的方式进行调度，将低优先级非实时数据按其调度权重进行公平调度，同时在网络层结合使用基于时延的Dijkstra算法，缩短网络数据的传播时延。仿真结果表明，所提方案有效保证了不同优先级数据流量的时延要求，实现了网络总时延性能的优化。     

IEEE 802.11e无线局域网中改进信道接入的简单策略

针对IEEE 802.11e在高负载下性能降低的问题,提出了一种改进信道接入的策略,这是一种不需要通过实时测量来估计网络状态的简便策略.该策略根据竞争窗口(CW)的大小改变各业务流的仲裁帧间间隔(AIFS),从而使各业务流能适应网络状态动态调整其优先级,同时结合减慢CW在成功传输时更新速度的措施以降低高负载下的冲突概率.仿真结果表明该策略不仅能提升各优先级业务流的吞吐量、时延和抖动等性能,而且能改善高负载下各优先级业务流之间信道的不公平分配,明显减轻了低优先级业务流的饥饿现象,同时提高了相同优先级业务流的公平性.     

基于网络演算的无线自组网端到端延迟上界研究

为保证无线自组网的服务质量(Qos),对进入无线自组网络节点的数据流进行漏桶管制,节点为数据流提供基于速率-延迟(Rate-Latency)模型的服务保障;在已有无线自组网链路吞吐量模型的基础上利用网络演算理论推导出了无线自组网端到端的延迟上界模型.对具有特定拓扑的无线自组网,仿真的延迟结果都在数值计算的延迟上界范围之内,表明基于网络演算理论的无线自组网端到端延迟上界模型具有较好的性能.     

基于网络演算的远程测试系统实时性能分析

为了衡量存在复杂竞争数据流的远程测试通信网络是否满足测试数据流实时性的要求,建立了远程测试系统的网络演算模型,并在非抢占式静态优先级服务策略下,利用网络演算理论推导了远程测试业务数据端到端延迟上界的数学计算方法。最后通过对比分析仿真延迟和计算延迟,验证了该方法的有效性。在此基础上,运用该方法分析了竞争数据流对测试业务数据实时性的影响。     

基于信道状态判决的随机接入协议退避算法

针对二进制退避(binary exponential backoff, BEB)算法存在的“饥饿效应”及其与数据链网络作战场景不匹配的问题，通过对现有信道状态判决方法进行改进，结合数据链网络的作战应用场景，提出了基于信道状态判决的退避算法，使退避窗口的设置与节点数据的优先级以及当前信道负载密切相关。对系统的吞吐量和端到端时延进行了理论分析和仿真验证，通过分析仿真结果可知，无论是在系统吞吐量或是在端到端时延方面，所提算法的性能明显优于现有退避算法，保证了高优先级数据链信息发送的实时性。     

基于模糊逻辑的跨层调度与功率控制

提出一种基于模糊逻辑的跨层调度与功率控制机制(WDPFPC),在MAC层执行加权时延优先(WDP)调度策略,根据用户权重和业务时延要求确定调度优先级;在物理层使用模糊功率控制机制FPC,根据用户权重、业务时延和信道衰落状态,利用模糊推理方法进行自适应功率调整.WDPFPC机制较好保证了用户业务的QoS需求,提高了功率控制的准确性和有效性,运算复杂度低.仿真表明,WDPFPC能有效减少业务阻塞率,提高系统吞吐量,同时能节省功率使用.     

一种基于优先级的卫星网络AQM算法

针对卫星网络大带宽、长时延、高误码等特点,结合控制理论,提出了一种基于优先级的卫星网络主动队列管理（active queue management, AQM）算法。首先,借鉴控制理论中比例-积分-微分（propertional integral derivative, PID)控制器设计方法计算总的报文丢弃概率-然后,针对IN和OUT两种不同优先级报文定义不同的丢弃概率,以实现不同优先级业务流量的区分服务。仿真实验表明,相对于低优先级流量,高优先级业务在保持高吞吐量的同时具有较低的报文丢失率,且整体队列长度抖动小,从而实现高优先级流量报文的有效保护。     

同步卫星多用户接入控制及切换的优化算法

主要研究在同步轨道卫星中的多用户接入控制方案,分析了现有时分多址接入（time division multiple access, TDMA）的优缺点,在基于TDMA的情况下给出了改进的自由接入/优先级按需分配接入方式（free access/priority demand multiple access, FA/PDMA）,保证多用户接入时的公平性,以及在业务量不断增大的过程中,如何在大传播距离下通过优化现有的多址接入算法来确保用户的接入时延和端到端时延;并提出了用户在高速移动过程中卫星之间的切换策略算法。最后用OPNET仿真软件搭建网络平台,和TDMA进行对比仿真分析,得出结论,实现在大时延情况下,用户的实时接入和不同卫星之间的有效切换。     

边缘计算下基于深度强化学习的车联网任务调度

针对边缘计算下车联网中时延约束型计算任务的卸载执行问题，提出一种基于深度强化学习的任务调度方法。在多边缘服务器场景下，构建软件定义网络辅助的车联网任务卸载系统，给出车辆计算卸载的任务调度模型；根据任务调度的特点，设计一种基于改进指针网络的调度方法，综合考虑任务调度和计算资源分配的复杂性，采用深度强化学习算法对指针网络进行训练；运用训练好的指针网络对车辆卸载任务进行调度。仿真结果表明：在边缘服务器计算资源相同的情况下，该方法在处理时延约束型计算任务的数量方面优于其他方法，有效提高了车联网任务卸载系统的服务能力。     

有单一虚拟领导者的时延编队一致性

引入一种有单一虚拟领导者的存在通信时延的二阶多智能体编队控制模型,分析了时延对编队一致性的影响。通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,综合运用LMI方法,推导证明了有单一虚拟领导者的时延编队系统取得一致的条件。证明过程中引入自由权矩阵的思想,得到了系统取得一致性的时延的上界和相应的自由权矩阵。数值实例和仿真结果表明了方法的有效性。     

一国碳减排的最小费用研究

本文研究一国碳排放量的最优控制问题. 假设这个国家的总碳排放量由国内生产总值（GDP）和人口决定，而GDP满足几何布朗运动模型，国内人口数量满足Logistic模型. 国家采取一些策略降低国内的碳排放量，这些措施也会产生相应的成本. 这个国家需要在降低碳排放量的同时，使得控制过程中的总费用最小. 利用随机控制理论的相关结论，可以对这一问题进行建模，并得到相应的Hamilton-Jacobi-Bellman（HJB）方程. 由此得出的半线性方程可以通过Cole-Hopf变换变为线性并得出显式解，从而得出相应的最小成本和最优控制策略的表达式. 我们对解进行数值计算，得出了值函数与不同参数的关系图.     

基于深度强化学习的应急通信网络规划方法

针对应急通信网络规划传统算法对先验知识要求高、时效性不强等问题,提出一种基于深度强化学习的应急通信网络拓扑规划方法。研究了基于蒙特卡罗树搜索与自博弈相结合的网络规划样本数据生成方法,设计了基于残差网络的策略网和价值网,在此基础上使用Tensorflow库对模型进行构建和训练。仿真结果表明,提出的规划方法能够有效实现网络拓扑的智能规划,且具有较高的时效性和可行性。     

基于深度强化学习的应急通信网络规划方法

针对应急通信网络规划传统算法对先验知识要求高、时效性不强等问题,提出一种基于深度强化学习的应急通信网络拓扑规划方法。研究了基于蒙特卡罗树搜索与自博弈相结合的网络规划样本数据生成方法,设计了基于残差网络的策略网和价值网,在此基础上使用Tensorflow库对模型进行构建和训练。仿真结果表明,提出的规划方法能够有效实现网络拓扑的智能规划,且具有较高的时效性和可行性。     

随机动态多车辆装卸混合问题及求解策略研究

将随机动态装卸混合问题的车辆数由单车辆推广至多车辆,针对其中存在的排队现象,运用排队论推导出需求密集情况下期望系统时间的下界,提出了一种求解的堆栈策略,并推导出了堆栈策略期望系统时间的上界,分析了堆栈策略的渐近性.仿真结果表明,堆栈策略是一种适用于需求密集情况下随机动态多车辆装卸混合问题的求解策略.     

基于双层规划的攻击无人机协同目标分配优化

针对攻击无人机编队协同作战的背景,提出了基于双层规划的攻击无人机协同目标分配模型。分别以打击效果最大化和飞行航线最短作为模型的上下层目标,并贴近战场环境将目标优先程度、目标打击效果上下限以及打击时间窗口等因素作为模型约束。利用直觉模糊双层规划(intuitionistic fuzzy bilevel programming, IFBLP)理论对构建的协同目标分配双层混合整数规划模型进行了转化,并采用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)方法对其进行求解,给出了具体求解步骤。算例结果证明IFBLP理论能够有效解决所构建的双层混合整数规划模型。     

缓冲算子是否新信息优先的判别方法

考虑到新信息优先原理在灰色系统理论中的重要性,本文提出一种判别缓冲算子是否新信息优先的方法.利用线性最小二乘问题的扰动理论证明了常用的强化缓冲算子未能体现新数据的优先性,反而体现了老数据的优先性.即在扰动相等的情况下,越新的数据发生扰动,参数估计值的扰动界越小;越老的数据发生扰动,参数估计值的扰动界越大.实例表明了本判别方法的实用性.     

基于回卷恢复的容错硬实时系统可调度性分析

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因此硬实时系统必须具有实时性和可靠性保障。为了提高硬实时系统的容错能力,基于回卷恢复模型提出了允许容错优先级提升的分配策略。为了获得系统中容错优先级分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,提出了一种最优的容错优先级配置搜索算法(fault tolerant priority configuration search algorithm, FTPCSA)。该算法能够将搜索空间由O(n!)减少到O(n2)。最后给出了该算法的最优性证明。经过深入分析和实验证明,允许容错优先级提升的分配策略能够在容错优先级继承策略的基础上,进一步提高系统的容错能力     

中国环保产业高质量发展的异质性政策驱动研究

为了剖析环保产业高质量发展的政策驱动机制,将环保产业高质量发展的内涵具化为5个维度,同时构造环保产业高质量发展的系统动力学模型,通过4种政策情景仿真考察不同政策工具对环保产业高质量发展各维度的影响。结果表明:政策工具对环保产业高质量发展的5个维度指标存在较为显著的目标差异性和时效差异性,其中税收政策对产出的激励效果最好,金融政策具有长效性,科技政策对产值利润率的驱动作用最强,环境规制的治污减排效应最为突出;同时,政策工具之间存在较强的互补性。     

A linear programming model based on network flow for pathway inference

Signal transduction pathways play important roles in various biological processes such as cell cycle, apoptosis, proliferation, differentiation and responses to the external stimuli. Efficient computational methods are of great demands to map signaling pathways systematically based on the interactome and microarray data in the post-genome era. This paper proposes a novel approach to infer the pathways based on the network flow well studied in the operation research. The authors define a potentiality variable for each protein to denote the extent to which it contributes to the objective pathway. And the capacity on each edge is not a constant but a function of the potentiality variables of the corresponding two proteins. The total potentiality of all proteins is given an upper bound. The approach is formulated to a linear programming model and solved by the simplex method. Experiments on the yeast sporulation data suggest this novel approach recreats successfully the backbone of the MAPK signaling pathway with a low upper bound of the total potentiality. By increasing the upper bound, the approach successfully predicts all the members of the Mitogen-activated protein kinases (MAPK) pathway responding to the pheromone. This simple but effective approach can also be used to infer the genetic information processing pathways underlying the expression quantitative trait loci (eQTL) associations, illustrated by the second example.