基于在线时延辨识的网络控制系统调度

基于在线网络时延的辨识方法,提出一种对网络控制系统的周期信息、非周期信息和消息的实时动态调度算法.所提出的利用一种滤波器的辨识方法能够实时在线辨识网络时延,而且基于该时延辨识的调度算法能够动态地调整采样周期和分配带宽,并保证系统的性能和提高网络资源的利用率.仿真实例说明了辨识方法的有效可行性.     

OFDMA下行链路混合业务调度算法

提出了一种基于正交频分多址接入系统的混合业务分组调度算法.在调度过程中,对信道状况好的实时业务用户的数据包采用推迟发送的策略.先对缓冲区中累积数据包较多的实时业务用户分配资源,随后对非实时业务用户采用正比公平算法分配剩余的资源.仿真结果表明,提出的算法较好地满足了实时业务的延迟需求,并提高了非实时业务的系统吞吐量.     

一种高信道利用率的分簇传感器网络数据聚合协议

为了避免分簇无线传感器网络中簇内数据聚合时产生的簇间干扰,提高簇的信道利用率,提出了一种基于时分多址的无冲突数据聚合协议(IFDA).IFDA的帧分配算法采用一种概率调度策略.通过调度簇头进行广播,即在每个时隙中进行簇帧号分配,为相邻簇分配不同的时间帧聚合数据,与已有的协议的帧分配算法相比可降低广播的次数.同时,IFDA通过信道扩充(CE)算法来提高各个簇的信道利用率.CE算法中采用了一种基于时钟退避的调度策略,可均衡簇头间的信道利用率.仿真结果表明,IFDA协议中簇的平均信道利用率较已有的协议提高了约90%.     

混合实时任务的两级调度策略

面向混合实时任务应用,提出一种两级结构调度策略:对周期性实时任务采用时间触发,非周期性实时任务则采用事件触发.先建立任务模型并定义相关概念,然后给出调度策略的架构,并对调度算法、可调度性、抖动、时标间隔及调度策略优化等进行研究.结合windows CE.NET进行的调度策略实验验证结果表明,该方法能提高混合实时任务的确定性,减小抖动.文中最后讨论了时标间隔对处理器利用率和周期分辨率的影响.     

基于模糊反馈的网络控制系统分层调度策略

针对基于工业以太网的网络控制系统中控制回路数据、非实时数据和紧急数据共享有限优先队列和网络带宽的特点,综合考虑了控制回路的控制性能要求和非实时节点的网络服务质量要求,提出了基于模糊反馈的分层调度策略。各控制回路和非实时节点的带宽范围由指定的调度节点定时集中分配。在分配的带宽范围内,控制器节点利用系统误差及其变化动态地设定采样周期和数据优先级,非实时节点利用时延和丢包率动态地调整数据包的长度及优先级。与线性最早时限优先、线性最早时限优先+死区调度策略、线性混合业务调度和线性混合业务调度+死区调度策略的对比仿真实验,验证了该调度策略的有效性。     

多核平台下一种新的实时调度模型

针对当前嵌入式多核平台下的实时调度模型没有考虑实时周期任务之间的制约关系这一不足,提出了一种能够描述实时周期任务之间存在简单制约关系的任务时序图(TTOG)模型,该模型不仅能体现任务实时性需求,还能反映周期任务之间的依赖关系.根据该模型,提出了一种剩余执行时间越短越优先(RETSF)的调度方法.该方法将根据某个周期任务距离时限的剩余执行时间动态地调整调度方案,与先来先服务(FCFS)算法相比较,在提高系统利用率,以及降低时限丢失率方面有很大改善.     

基于Kuhn-Munkres算法保证认知用户QoS的动态频谱分配

本算法采用图论方法解决认知无线网络动态频谱分配(DSA)问题.首先,根据认知用户的服务质量(QoS)以及空闲信道的状态,分别为认知用户和信道划分优先权.然后,提出一种新的计算方式预计认知用户使用信道可获得的带宽效益.最后,将划分优先权后的认知用户、信道建立二分图,将带宽效益作为图的权重.在兼顾考虑认知用户的带宽效益和频谱利用率的前提下,使用Kuhn-Munkres算法将信道分配给认知用户.实验仿真结果表明,本算法可以同时优化带宽效益和频谱利用率,在认知用户等待分配信道时间方面也能取得较好服务质量要求.     

纯电动汽车TTCAN网络消息调度策略研究

为提高纯电动汽车通信网络的带宽利用率和实时性,针对网络中随机性消息和周期性信息并存的特点,提出了一种TTCAN混合调度策略,以自主研发的双电机驱动电动车动力控制系统为对象,结合消息的周期性和重要程度,对通信网络内消息的调度策略进行了设计优化。最后,通过在CAN网络硬件测试平台上的验证,结果表明,所设计TTCAN网络与普通CAN网络相比,对网络的带宽利用率和随机性消息的实时性都有显著的提高。     

基于时间触发和事件触发的混合实时任务两级调度策略研究

针对混合实时任务应用, 提出一种两级结构调度策略：对周期性实时任务采用时间触发, 非周期性实时任务则采用事件触发．先建立任务模型并定义相关概念, 然后给出调度策略的架构, 并对调度算法、可调度性、抖动、时标间隔及调度策略优化等进行深入研究．结合Windows CE.NET进行了调度策略实验验证, 结果表明, 该方法能提高混合实时任务的确定性, 减小抖动．最后, 讨论了时标间隔与处理器利用率及时标间隔与周期分辨率的关系．     

多信道下基于ZIPF分布的调度策略研究

针对偏斜访问的多信道环境中广播周期过长导致平均访问时间太大的问题,提出一种基于ZIPF分布的多信道数据分配策略,通过缩短热数据项的广播周期来降低平均访问时间;为进一步优化访问时间,各信道内部分别用接近理论值的log-time算法调度数据项.实验结果表明,该算法有效地降低了用户的平均访问时间,提高了广播性能,特别适用于偏斜访问模式的环境.     

Study on the network delay of periodic information in the NCS based on EPA

The network delay of the periodic messages transmission in the network control system (NCS) based on Ethernet for plant automation (EPA) is analyzed from the theoretical and experimental perspective in this paper. The composition and the characteristics of the network delay of EPA periodic messages transmission in a subnet is studied through analyzing the information transmission regularity and EPA deterministic scheduling mechanism. On this basis, the queuing delay at communication schedule management entity (EPACSME) that is the most important component of network delay is analyzed, during which the formulas for the queuing delay of periodic messages and other real time parameters are proposed. Furthermore, an experiment is developed to test each component of network delay of periodic messages transmission in a EPA subnet. According to the experimental and the theoretical analysis, the conclusion is drawn that the delay during which the periodic messages wait for the periodic messages transmission time slice is the main factor that causes considerable network delay, and improvement method is presented.     

基于遗传算法的MVB周期调度表优化

提出一种基于遗传算法的多功能车辆总线（MVB）周期信息实时调度算法. 先根据IEC61375 1国际标准确定约束条件和优化目标, 再以MVB周期信息群体为操作对象, 通过调整调度表的宽度和梯度等参数, 获得优化调度表, 以解决现有调度算法在数据传输能力和总线利用 率方面存在的不足. 仿真实验表明, 该算法相比其他算法对周期调度表的构建具有更佳的优化效果, 并提高了总线利用率.     

改进的航电网络模型仿真与分析

研究了光纤通道技术的应用,使用OPNET建立了基于光纤通道的航电网络,并且按照协议标准建立了终端节点和交换机节点的有限状态机模型。交换机使用组合输入交叉排队(Combined Input-Crosspoint Queueing,CICQ)结构,在输入端口和输出端口使用差值轮询调度(Deficit Round Robin,DRR)算法,然后使用OPNET进行仿真,分析了网络的端到端延迟和吞吐量。结果显示在航电网络中,使用DRR调度算法,能够显著降低数据包的端到端延迟,满足一定的实时性,提高网络的吞吐量,表明此模型适合航电网络。     

Profibus和FF现场总线的性能分析与评价

在描述混合介质访问方式Profibus总线和集中介质访问方式FF(Foundation Fieldbus)总线通信协议特点的基础上,系统地定义了现场总线控制系统FCS(Fieldbus Cointrol System)的网络性能指标;从数据帧结构和包信息率,周期性信息时延的确定性和有界性,以及负载与实际周转时间、吞吐量、非周期性信息时延、网络利用率、网络效率和负载完成率的关系方面,进行了Profibus总线和FF总线的定量定性的对比分析.分析结果表明,在周期性信息具有严格实时性要求的应用场合,选用FF总线比较适合;反之,选用Profibus总线比较好,从而为Profibus和FF总线通信协议的改进和实际工程应用提供理论和方法的指导.     

基于改进烟花算法的以太网通信链路调度方法

针对工业以太网通信链路调度延时大及效率较低的问题, 提出一种基于改进烟花算法的实时周期消息任务调度(CVFWA)方法. 以降低网络传输时延为目标, 首先, 将传统烟花算法的连续解空间映射到实时周期序列调度问题的离散解空间； 其次, 为增加种群的多样性, 在高斯变异过程中引入变异系数； 最后, 采用基于中位数锦标赛的选择策略代替欧氏距离选择策略. 仿真结果表明, 该方法能使实时周期消息序列在最短时间内完成队列调度, 有效降低了网络时延, 提高了全局搜索效率.     

UNIX 实时 I/O 调度策略调试器的设计

分析了在实现ＵＮＩＸ的实时Ｉ／Ｏ调度策略时遇到的难点,阐述了一种在ＵＮＩＸ核心外进行调试的方法,并设计了用于在ＵＮＩＸ核心外调试实时Ｉ／Ｏ策略的调试器．在这种调试器的帮助下,很容易设计实现ＵＮＩＸ的多种实时Ｉ／Ｏ调度策略．     

基于负载均衡的大规模TTE消息调度表生成方法

在复杂拓扑条件下，机载网络存在大规模数据的高效传输需求.此时，传统的调度表生成方法存在高时间复杂度问题.为了有效解决这个问题，本文提出了一种基于负载均衡的时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet, TTE)消息调度表生成方法.该方法首先生成消息传输备选较短路径集，综合地考虑消息长度和链路负载来选择消息路径、得到具有负载均衡特性的路径规划结果，然后以提高时序规划效率为目标，基于静态优先级生成调度表，依据消息长度和周期进行消息排序，并使用“背靠背”规则进行传输调度分配，以保证消息的实时性和确定性.仿真结果表明，当可调度消息帧数超过6000条时，在保证消息实时性的前提下，该方法比传统的满足性模理论(Satisfiability Modulo Theory, SMT)时间规划方法减少90%以上的计算时间，计算效率提升10～100倍，可见该方法适合于求解复杂大规模数据调度表的生成问题.本文的研究为改善机载网络的消息调度性能提供了一种可行方案.     

Job-shop的实时调度

利用神经网络和启发式分派规则设计了一种Job—shop的实时调度算法，该算法首先在离线时用遗传算法训练神经网络得到调度的启发规则，在加工开始时根据一些动态特性对要执行的工件操作进行模糊分类，然后再根据启发规则对分类后的操作进行在线调度．基于这种算法，用模糊神经网络设计了一个Job—shop实时调度器，最后结合实时调度和重调度问题进行了仿真．通过与FIFO与LR(Lagrangian Relax)的比较，证明提出的算法是高效和可行的．     

面向时间敏感网络的安全感知调度方法

时间敏感网络（TSN）中信息的真实性是系统的关键安全要素,然而直接引入传统安全认证机制会导致系统可调度性和实时性大幅降低。现有的方法仍存在适用场景少、资源消耗高等问题。针对这些问题,文中提出了一种面向TSN的安全感知调度方法。首先基于TSN流量特性设计了一种时间有效的一次性签名安全机制,为消息提供高效的组播源认证;然后提出相应的安全模型对该机制进行评估,描述安全机制对任务和流量的影响;最后对提出的安全感知调度方法进行数学建模,在传统调度约束的基础上,增加了安全机制相关的约束,同时以最小化应用端到端时延为优化目标,使用约束规划进行求解。仿真实验结果表明：改进的一次性签名机制的引入可以有效保护TSN中关键信息的真实性,且对调度的影响有限;在多个基于真实工业场景生成的不同规模测试用例中,产生的应用端到端时延平均仅增加13.3%,带宽消耗平均仅增加5.8%;与其他同类型方法相比,文中方法的带宽消耗更低,更加适用于有严格带宽限制的TSN。