一、减小以太网传播延迟的方法及仿真研究(论文文献综述)
杨浩[1](2021)在《时间敏感网络应用层综合调度与调度机制研究》文中研究表明现代的互联网络面对日益激增的视频流量和工业机器应用,存在着大量的拥塞崩溃、数据分组时延等问题。对网络实时性要求比较高的应用,例如工业互联网、车载无人驾驶、航空航天等,需要低时延,微秒级的抖动。传统的网络只能将端到端时延减少到几十毫秒,在这样的背景下对网络端到端时延的控制尤为重要。已成为当前关注的热点领域。时间敏感网络(TSN)是一种具有有界传输时延、低传输抖动、极低数据丢失率的高质量实时传输网络。因此为时间敏感网络提供确定性的传输保证是一项具有重要意义的研究工作。本文首先针对时间敏感网路中时间触发流量的应用层调度问题进行了研究,定义了网络系统化模型。通过时间触发的流量类进行通信,将任务和网络通信视为同一调度问题,对整个解空间进行搜索。其次将设计目标设置为最小化所有应用程序的总延迟,使用定义的模型构造逻辑约束,正确的描述网络和任务调度的组合。同时减少不必要的约束条件简化调度模型。最后提出了一种在以太网通信中使用时间触发流量的分布式系统应用层调度综合方法。方法中考虑了不同的优化目标,工作集中在应用程序级优化。实验评估使用各种综合网络拓扑和系统配置,表明综合调度的方法可以有效地解决调度问题,满足时间关键型任务的要求。在TSN网络中如果忽略了优先级较低的实时流量,时间触发类的流量配置可能会增加优先级较低的实时流量的最坏情况下的延迟使其无法被安排。针对控制类和音视频类数据的最坏端到端时延进行计算分析,并以网络带宽和网络调度为限制条件建立约束。综合考虑数据传输的实时性以及网络带宽的利用率,使用遗传禁忌混合算法对网络带宽参数进行优化。本文使用基于OMNe T++的开源TSN仿真器Ne STi Ng搭建TSN仿真平台。应用最新的TSN仿真自动化配置工具构建TSN仿真拓扑,来验证本文对网络带宽优化参数的可行性。仿真结果表明:本文对网络带宽参数的配置可以满足对数据传输的实时性和系统可调度性的要求。
张宇航[2](2020)在《基于P4的实时传输技术研究》文中指出互联网技术日新月异,网络中的业务应用类型也随之不断丰富,其中诸多对网络传输实时性有着很苛刻的要求。因此,如何提供端到端的实时传输服务一直是一个研究的热点。传统网络架构灵活性较差的弊端导致关于这一问题的现有方案适用性欠缺。软件定义网络(Software-defined networking,SDN)这一新型网络架构通过将数据平面和控制平面分离增加了网络的灵活性和拓展性,P4作为一种SDN中诞生不久的面向数据平面的编程语言进一步提高了SDN的可编程性与灵活性。因此,利用P4技术解决实时性传输问题具有很大空间,本文针对利用P4提供的数据平面可编程性保障实时传输问题开展了研究,主要工作如下:(1)针对当前SDN中的优先级队列调度方法以数据流为调度单位调控粒度不够精细的问题,本文提出了以数据包为调度单位的基于已花费时间和基于队列延迟的优先级调度方法。本方法利用P4技术在数据包头部植入时间信息,交换机针对每个数据包的已花费时间或累计队列延迟动态调整优先级进行队列调度以保障传输延迟。(2)针对采取优先级调度之后由于随机流量仍可能存在延迟较高的数据包的问题,本文提出了基于已花费时间和基于队列延迟的重路由调度方法。通过Yen’s算法计算出比主路径更短的路径作为备用路径,在偏离点交换机处将数据流中延迟较高的数据包重路由至备用路径进行补偿。本文在实验环境中,对上述方法进行了验证,实验结果表明,相比于现有的SDN中的基于数据流的调度方法,该优先级调度方法能提供更细粒度的传输延迟控制且具有自适应能力,该重路由调度方法在优先级调度的基础上能进一步补偿延迟较高的数据包。
刘浩林[3](2020)在《面向智能生产线的TSN安全协议栈研究与应用》文中进行了进一步梳理随着工业4.0概念的提出,智能生产线在工业生产中的应用也越来越广泛。实现智能生产线中控制终端、制造设备的互连互通,已成为我国下一代智能制造业发展的重要方向之一。然而,当前应用于智能生产线的交换式工业以太网由于共享传输介质,当不同类型的数据流汇聚在交换设备上进行重新转发时,会在发送端口存在排队等待现象,对数据通信的实时性造成较大影响。其次,工业以太网所处的生产环境较为复杂,因设备故障和通信错误带来的安全问题频繁发生,现有的工业以太网难以对这些问题进行有效的检测和处理。因此,需要对工业以太网进行改进,以确保数据在网络中的传输具有较低的通信延迟和较高的通信安全性。针对现有的工业以太网存在的实时性和安全性问题。本文在交换式工业以太网的基础上,引入时间敏感网络(Time Sensitive Networking,TSN),设计了一种TSN安全协议栈。该协议栈包括TAS-WRR(Time Awareness Shaper-Weighted Round Robin,基于时间感知整形器的加权轮询)调度算法和SIEPC(Switched Industrial Ethernet Precheck,面向交换式工业以太网的预校验)安全机制。本文所做的贡献和创新点如下:1)为了对工业以太网中的周期性实时数据、非周期性实时数据和非实时数据在交换设备进行有效的调度转发,本文给出了一种通信时间的划分方法。将数据通信时间进行周期性划分,每个通信周期划分为两个时间片。在第一个时间片内对周期性数据进行转发;在第一个时间片周期性实时数据的发送间隙和第二个时间片内对非周期性实时数据进行发送,且可以对非实时性数据的发送进行抢占;在第二个时间片内对非实时性数据进行转发。以此来保证周期性数据通信的周期性和实时数据通信的实时性。2)为了满足工业以太网中不同类型数据的通信需求,本文基于时间敏感网络,对时间感知整形器的门调度算法进行改进,并结合加权轮询调度算法,提出了一种TAS-WRR调度算法,设计并实现了TAS-WRR调度机制。首先,该算法根据IEEE 802.1Q协议标准对数据划分不同的优先级。然后,对数据通信时间划分周期,并为高优先级的实时数据预留带宽,以保证其通信的实时性和周期性。最后,采用加权轮询调度的方式,在保证高优先级数据通信质量的同时,有效的减少低优先级数据的饥饿现象。通过与传统工业以太网的通信测试对比,可以看出TAS-WRR调度机制能很好的提高工业以太网通信的实时性。3)为了解决交换式工业以太网中因通信错误而带来的安全问题,本文设计了一种SIEPC安全机制。首先,该机制在数据通信终端和交换设备的协议栈中插入安全层,用于添加安全校验字段和对数据进行校验。其次,在交换设备对数据进行安全性预校验,丢弃错误数据使其不再继续向前通信,以减少带宽浪费。最后,在数据接收端进行安全性校验,保证用户层接收到的数据是正确的。通过测试,可以看出该机制可以有效的检测并处理具有安全问题的数据,能较好的提高交换式工业以太网的安全性。
李明[4](2020)在《基于EtherCAT的运动控制器研究与开发》文中进行了进一步梳理随着实时网络技术的快速发展,网络化运动控制已逐渐成为当代运动控制的主流。本文以Ether CAT通信技术为基础,通过总体方案规划、软硬件设计和高速高平稳运动控制技术研究,在嵌入式平台上完成了基于Ether CAT总线的多轴运动控制器原理样机研发。论文的主要工作与成果如下:(1)分析并设计了基于Ether CAT总线运动控制器的总体开发方案及软硬件架构,针对关键运动控制技术制定了研究方案。(2)通过改造并移植实时Linux操作系统,编译移植开源主站协议栈,搭建了Ether CAT通信主站,并对Ether CAT通信、TCP通信、运动控制等主要功能模块进行了流程设计与软件实现。(3)对高平稳加减速算法与直线段连续运动控制算法进行了重点研究。基于切比雪夫多项式构造了连续的加加速度方程,推导出新型高平稳加减速规划及完整的控制算法;基于动力学方法分析设计了一次规划拐角过渡算法,并进一步形成含有前瞻与动态调整的直线段连续运动控制算法,仿真验证了算法的正确性。(4)利用本文研发的控制器样机搭建多轴控制实验平台,对Ether CAT通信、单轴加减速控制、多轴直线插补等主要功能以及其他软件模块进行了测试。实验结果达到了预期设计目标,为进一步研究奠定了良好基础。
刘晗[5](2019)在《基于TDOA的分布式鲸目动物定位技术研究》文中研究指明利用鲸目动物叫声对鲸目动物进行水下声学定位,是研究鲸目动物生活习性和活动范围的有效手段,对鲸目动物的保护以及行为研究至关重要。鲸目动物的活动范围可达几十公里以上,利用长基线定位系统实现鲸目动物的大范围定位是一种有效的解决方案。然而,鲸目动物的定位面临如下特定问题:(1)鲸目动物叫声属于非合作信号,(2)鲸声信号经远距离传播后衰减严重导致信号采集节点接收的鲸声信号信噪比低,(3)长基线分布式定位系统信号采集节点间需要保证高精度的同步采样,以降低其对定位误差的影响。针对上述关键问题,本论文对鲸目动物定位的方法及系统进行了深入研究。主要研究工作如下:1.针对鲸目动物的大范围非合作定位需求以及鲸目动物叫声中多数点击信号与哨声信号自相关性好的特点,基于分布式长基线多节点定位系统拓扑结构,设计了基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)的鲸目动物定位方法。针对传统Chan算法对噪声敏感而鲸目动物叫声中多数点击信号重复频率高的特点,设计了Kalman滤波与Chan算法相结合的定位算法,有效提高了到达时间差定位算法的抗噪性能和定位精度。2.针对经远距离传播后鲸声信号信噪比低,从而影响定位精度的问题,设计了高信噪比、大动态范围的信号采集节点。针对水听器输出阻抗高的特点,利用自举电路结构设计了高输入阻抗的前置放大电路,实现了水听器与前置放大电路的阻抗匹配;基于电路噪声模型设计了低噪声信号调理电路,提高了信号采集节点的信噪比及动态范围。3.针对信号采集节点间同步采样误差影响目标定位精度的问题,提出了主从式双锁相环高精度同步采样方法。以卫星授时系统提供的秒脉冲为基准,基于数字锁相环技术设计主锁相环,实现了秒脉冲与采样参考信号的高精度同步;通过将模数转换器引入到从锁相环的环路中充当分频器,实现了模数转换器转换完成标志信号与采样参考信号的高精度同步;基于上述主从式双锁相环实现了分布式信号采集节点的高精度同步采样。4.搭建了鲸目动物定位系统原理样机,完成了水下目标定位验证实验。实验结果表明,相比传统的Chan算法,结合Kalman滤波与Chan算法的定位算法目标定位误差降低了34.9%,验证了本论文设计的定位方法及系统的有效性。
张如飞[6](2019)在《网络空间精准时空基准建立关键技术及应用研究》文中研究表明网络空间是建立在各种网络设备物理互通基础上的,通过TCP/IP等互联协议进行数据交换而构成的虚拟逻辑空间,并不具备欧式几何特征。而时空信息是各类网络信息具有的基础属性之一,传统互联网中无法充分使用网络信息所携带的时空信息。这一矛盾决定了传统互联网在信息路由、信息追溯和跟踪,以及通信效率等存在先天不足,在应用层面即表现为网络通信效率不高,易发生网络阻塞,网络信息安全性较差,容易发生信息泄露等问题。针对上述问题,本文在前人研究的基础上,尝试在不改变或最小改变现有网络物理连接等基础条件上,通过在个别节点上增加北斗高精度定位设备提高网络时间同步精度、优化信息路由方式,增加信息包时空戳等技术方法,在网络空间中建立具有欧式几何特征的精准时空基准,以期开辟一条解决网络空间信息安全的新的思路。全文的主要工作有:1、对互联网高精度时间同步关键进行了深入研究。主要是运用北斗精密单点定位技术为网络关键节点引入精准的位置信息,并实现高精度的时间同步,实现整网关键节点纳秒级的时间同步和厘米级的定位精度,为构建网络空间的精密时空基准打下基础。2、提出了在网络空间中按照空间位置信息的路由方法。提出将传统路由列表中的IP地址用精准空间位置信息进行辅助的方案,并给出了二维和三维模式下基于“空间地址”的最优路由选择方案;提出了通过欧式距离预测信息网络路径传播延迟的方法;提出了基于精准时空基准的网络负载动态分析模型,为网络负载均衡、智能路由提供参考依据。3、提出了一种对网络信息增加精准时空戳的方法,并在自定义的胖树拓扑结构中实现了标签添加和路径回溯。基于SDN的网络节点仿真攻击实验表明,引入精准时空基准后,可以准确找到受攻击节点的位置和时间段,可以有效解决常规网络只能确定攻击的时间段,不能确定受攻击的节点准确位置的问题。4、针对本文提出的理论方法,基于SDN构建了“网络警察”的仿真实验。针对不同路由处理的延迟和排队延迟环境,以及对时间和空间需求不同的实验方式,证明只有充分考虑时间和空间要求,才能实现对网络效率和安全性的整体提升。
乐晨俊[7](2019)在《时间敏感网络关键技术研究与仿真模型设计》文中指出现场总线技术由于其设计简单、可靠、开销少等特点,在传统自动化领域获得了巨大的成功,但是在万物互联的背景下,现场总线逐渐无法满足日益增长的带宽需求。分组交换以太网被视为下一代自动化领域的核心通信技术,然而,传统以太网无法满足自动化应用苛刻的实时要求。时间敏感网络(Time-Sensitive Networking,TSN)为传统分组交换以太网修订了诸多扩展协议,旨在实现确定性传输。本文着重于TSN调度机制的研究及其构件设计,在离散事件仿真器omnetpp上实现了 TSN仿真模型,用于验证TSN调度机制对系统实时性能的提升。首先,本文针对二层交换机存储转发过程中,时间敏感帧被阻塞在消息队列这一现状,修改以太网帧格式、整形器和MAC控制器,使网卡支持帧抢占机制。利用omnetpp,在传统分组交换以太网模型的基础上构建TSN终端节点和交换机节点模型,并在单跳以及多跳网络拓扑上评估了帧抢占机制的性能。此外,本文针对分布式嵌入式系统中,不同节点因晶振漂移而导致的时间不同步现象,在各节点模型的应用层和数据链路层分别实现时间同步机制,并从精度和成本两个角度对比了这两种实现方式。最后,在各从节点同步于主节点的前提下,在TSN交换机节点模型中添加基于门控列表的时间触发调度器,评估了交叉流量对时间触发调度机制的影响。研究表明,帧抢占机制缩短了时间敏感帧被低优先级帧阻塞的时间,并减少了其被同等优先级和高优先级帧阻塞的概率;时间触发调度机制通过保护带宽,避免了阻塞的发生。仿真结果证明,在帧抢占的作用下,时间敏感帧的端到端延迟和抖动大幅降低;在牺牲部分带宽的前提下,时间同步机制和时间触发机制为时间敏感帧提供了零抖动传输。
杜静[8](2019)在《时间敏感网络关键技术仿真研究》文中研究说明实时性和确定性对于分组交换网络在工业控制领域的成功应用至关重要。随着工业物联网IIoT的兴起和相应数据的涌入,流量和带宽问题变得越来越突出。面向控制应用的通信网络在一定程度上始终存在着实时性要求;而随着这一类网络中接入的设备数量和支持的应用类型越来越多,系统带宽不足和不同业务类型之间相互隔离共存问题日益凸显。标准以太网虽然获得了巨大的成功,从接入网到骨干网几乎无处不在,但是从机制上无法提供实时性和确定性保证。为此,时间敏感网络(Time Sensitive Network,TSN)应运而生,TSN通过在标准以太网的基础上增加时钟同步、带宽预留、时间感知调度、无缝冗余等技术,实现网络数据传输的实时性和可靠性。本文首先针对TSN中的调度算法进行深入研究。IEEE正在研究制定的TSN协议是一个协议簇,不同子协议实现不同的功能。我们分析对比不同调度算法的时延性能,并且建立模块化、可扩展的TSN-NS3网络仿真平台;以此平台为基础,对TSN中不同调度算法数据传输的超低端到端时延和传输确定性进行验证。针对TSN网络中多个调度算法之间需要根据不同的服务质量要求相互协同的问题,我们对不同调度算法的兼容协作进行了研究和改进,从而可以在输出端口传输选择时,采用不同的协议组合,实现更优的网络协议配置,提高端口调度效率及网络的服务质量。接着,本文研究了大规模TSN组网中的门控调度列表生成算法。TSN中的IEEE802.1Qbv协议中提出的门操作机制可以为数据传输提供确定性的端到端时延保证,其大规模应用需要合理高效的门控列表生成算法。现有研究证明此门控列表的生成问题为NP-Hard。我们从优化目标的探究、数学模型、算法设计与实现等方面对规模门控调度算法进行深入研究。首先将此问题映射到目前研究较成熟的JSP问题上,建立相应的数学模型,并以此为基础,设计实现了规模组网门控列表启发式生成算法。然后,结合实际工程需求,分析规模门控调度问题与典型JSP问题的异同,提出以门开关频率为优化目标的BFCE算法,此算法对门操作机制中的带宽浪费问题有一定改进,并且可以优化非关键性数据流的调度。最后,对BFCE算法性能及优化效果进行分析。
邱晓冬[9](2019)在《基于FPGA的SIFT图像匹配系统实现与优化》文中指出近十年以来,对图像局部不变性特征的研究一直是图像处理、模式识别等领域的热门研究方向。人们通过经典的数学理论设计和构建图像中具有不变性的局部特征,从而让计算机能够有能力替代人工自动完成某些目标提取、追踪等任务。SIFT算法凭借其对图像旋转、平移、尺度等变换的不变特性,成为图像局部不变性特征研究中里程碑式的工作,广泛应用于诸多领域。然而,由于SIFT算法运行时需要消耗巨大计算量,使其在通用处理器下很难满足诸如视频目标跟踪、实时图像拼接等应用对算法实时性的要求。为了解决SIFT算法运算效率低的短板并且能使其更好地应用于嵌入式设备中,本文提出了基于FPGA的SIFT特征提取、特征描述以及特征描述子匹配的算法加速解决方案。本研究从SIFT算法原理入手,对算法基于硬件实现的改进优化,并充分利用Xilinx Zynq平台ARM+FPGA的结构,最终将算法主体计算部分由FPGA端作并行计算加速,而控制与人机交互部分则在软件端实现。主要研究工作包括:1)针对FPGA硬件可编程特性,对SIFT算法各步骤实现进行调整优化。其中包括采用并行高斯滤波结构生成高斯金字塔,以提高特征提取速率;采用近似比较的方式生成梯度方向与幅值,以减少硬件资源消耗;采用环形特征邻域划分结构进行特征描述,以保证在算法尺度不变性得以落地的前提下提高特征描述效率;采用空间并行穷举匹配的方式匹配特征描述子,以极大地提高特征匹配效率等。2)将基于硬件优化改进后的SIFT算法部署到在FPGA,并调整优化各部分硬件资源消耗。其中包括采用基于RAM的移位寄存器方案作为图像行缓存,以节省LUT资源消耗;采用跨时钟域调度的方式进行梯度数据存取,以减少片上数据缓存压力和提高特征描述效率;采用特征描述子片上乒乓缓存的方式进行描述子匹配,以使特征描述模块与描述子匹配模块充分并行,提高整体匹配效率。流水线设计思想以及空间并行展开技术充分融入每个模块的设计中,从而最大限度地提高算法运行速率。在卫星图数据集上对SIFT算法的各种不变特性进行测试,在保证匹配效果的前提下,匹配两张尺度两张720×480的图像平均耗时20ms,相比软件运算提速40倍。并且,将本系统作用于图像—视频匹配实例,达到了高于25fps的视频处理速率。
郭迅[10](2019)在《面向数字印刷的TSN时钟同步技术研究》文中进行了进一步梳理随着科学技术的发展,印刷技术走向了数字化、绿色化、智能化时代,工业4.0更是加快了这一步伐。与此同时,印刷所需求的精度越来越高,需要传输信息也愈发巨大,对于传输的时间要求也愈发精确。国内大部分印刷技术仍采用传统的数据总线,数据的传输速度难以满足下一代高速高精印刷技术的要求,并且传输网络的稳定性也难以保证。基于此,本文面向数字印刷研究TSN的时钟同步技术,能够极大地提高印刷传输网络的实时性和吞吐量,并保证数据传输的确定性。本文在分析gPTP消息的同步、传播和转发过程的基础上,研究了gPTP时钟同步误差的可能来源。并通过分析gPTP的系统模型,研究了gPTP时钟同步可能产生的误差,并对误差的最大值进行了理论估计。本文设计了2种TSN的实现方案并根据课题需要,在比较2种方案优缺点的基础上选择适合本文的实现方案,并基于TSN系统的实现需求,设计了TSN系统的整体方案,并对各个子模块进行了设计和选型。本文在OMNeT++中对gPTP进行了模拟仿真。基于INET架构,通过在物理层和MAC层对gPTP进行系统建模,并提出使用节点代理的方法,实现gPTP的时间同步的仿真,验证了gPTP相对于PTP在时钟同步方面的优越性。本文最后通过实验与仿真结合的方式来验证TSN的优越性。通过设计TSN实验方案,与相同硬件条件下的EtherCAT进行同步对比实验,验证了TSN在时钟同步控制的优越性,最后通过研究TSN和EtherCAT融合的优越性论述了TSN作为未来工业主干网络的必要性和优势。
二、减小以太网传播延迟的方法及仿真研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、减小以太网传播延迟的方法及仿真研究(论文提纲范文)
(1)时间敏感网络应用层综合调度与调度机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
1.4 论文的章节结构 |
第2章 时间敏感网络相关技术研究 |
2.1 时间敏感网络概述 |
2.1.1 时间敏感网络TSN |
2.1.2 时间同步 |
2.1.3 调度和流量整形 |
2.2 时间敏感网络相关协议标准 |
2.2.1 802.1Q网桥与桥接网络 |
2.2.2 IEEE802.1Qat |
2.2.3 IEEE802.1Qav |
2.2.4 IEEE802.1Qbv |
2.2.5 IEEE802.1Qbu/IEEE802.3br帧抢占 |
2.3 时间敏感网络调度算法 |
2.3.1 严格优先级算法 |
2.3.2 CBS算法 |
2.3.3 TAS算法 |
2.3.4 帧抢占算法 |
2.4 本章小结 |
第3章 TSN应用层调度研究 |
3.1 系统模型 |
3.2 约束公式 |
3.3 实验评估 |
3.4 本章小结 |
第4章 端到端延迟计算模型 |
4.1 端到端时延分析 |
4.1.1 SR_A数据时延分析 |
4.1.2 SR_B数据时延分析 |
4.1.3 CDT类数据端到端时延分析 |
4.2 带宽利用率分析 |
4.3 约束条件分析 |
4.4 建立优化模型 |
4.5 算法求解 |
4.5.1 遗传-禁忌搜索混合算法 |
4.5.2 参数求解 |
4.6 本章小结 |
第5章 OMNeT++仿真研究 |
5.1 OMNeT仿真平台简介 |
5.1.1 示例拓扑 |
5.1.2 TSN交换机模块 |
5.1.3 队列调度模块 |
5.2 TSN-OMNeT仿真平台搭建 |
5.3 调度方案验证 |
5.3.1 方案设计 |
5.3.2 参数设定 |
5.3.3 结果分析 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读工程硕士学位期间所发表的学术论文 |
(2)基于P4的实时传输技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 相关背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 本文组织架构 |
第2章 相关技术及原理 |
2.1 SDN技术 |
2.2 P4 技术 |
2.2.1 P4 语言与抽象转发模型 |
2.2.2 P4 技术的优势 |
2.3 实时传输技术 |
2.3.1 IP QoS模型 |
2.3.2 队列调度机制 |
2.3.3 SDN与 QoS |
2.4 本章小结 |
第3章 基于P4的实时传输方法 |
3.1 实时传输方法分析 |
3.1.1 延迟计算模型 |
3.1.2 基于Openflow实时传输方法局限性 |
3.1.3 携带传输状态的数据包 |
3.2 基于P4 的优先级调度方法 |
3.2.1 P4 优先级队列 |
3.2.2 基于已花费时间的优先级调度方法 |
3.2.3 基于队列延迟的优先级调度方法 |
3.3 基于P4 的重路由调度方法 |
3.3.1 K条最短路径算法 |
3.3.2 重路由调度方法 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于P4的实时传输方法设计与实现 |
4.1 P4 网络框架 |
4.1.1 P4 部署流程 |
4.1.2 系统架构 |
4.2 自定义QoS协议 |
4.2.1 自定义QoS头部 |
4.2.2 边界交换机流表下发 |
4.3 优先级调度设计实现 |
4.3.1 基于已花费时间的优先级调度 |
4.3.2 基于队列延迟的优先级调度 |
4.4 重路由调度设计实现 |
4.4.1 备用路径计算 |
4.4.2 基于已花费时间的重路由 |
4.4.3 基于队列延迟的重路由 |
4.5 本章小结 |
第5章 实验测试与评估 |
5.1 实验平台搭建 |
5.2 优先级调度实验 |
5.2.1 基于已花费时间的优先级调度 |
5.2.2 基于队列延迟的优先级调度 |
5.3 重路由调度实验 |
5.3.1 基于已花费时间的重路由调度 |
5.3.2 基于队列延迟的重路由调度 |
5.4 性能测试 |
5.4.1 计算开销测试 |
5.4.2 带宽开销测试 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
致谢 |
(3)面向智能生产线的TSN安全协议栈研究与应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题的背景和意义 |
1.2 国内外相关领域的研究现状 |
1.2.1 工业以太网的研究现状 |
1.2.2 时间敏感网络的研究现状 |
1.3 研究内容和组织结构 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 组织结构 |
1.4 本章小结 |
第2章 工业以太网和时间敏感网络的相关技术研究 |
2.1 引言 |
2.2 工业以太网 |
2.2.1 虚拟局域网 |
2.2.2 EtherCAT工业以太网 |
2.3 时间敏感网络 |
2.3.1 时钟同步技术 |
2.3.2 时间敏感网络调度算法 |
2.3.3 带宽预留机制 |
2.4 本章小结 |
第3章 面向TSN的TAS-WRR调度算法设计与实现 |
3.1 引言 |
3.2 TAS-WRR调度算法的设计 |
3.2.1 门控制调度算法周期划分的研究 |
3.2.2 基于加权轮询的门控制调度算法的设计 |
3.3 TAS-WRR调度机制设计与实现 |
3.3.1 数据帧分类器的设计与实现 |
3.3.2 优先级缓冲队列的设计与实现 |
3.3.3 数据帧调度模块设计与实现 |
3.4 本章小结 |
第4章 SIEPC安全机制的设计与实现 |
4.1 引言 |
4.2 SIEPC安全策略的设计与实现 |
4.2.1 安全层的设计与实现 |
4.2.2 交换设备安全性预校验的实现 |
4.2.3 终端设备安全性校验的实现 |
4.3 本章小结 |
第5章 测试与分析 |
5.1 引言 |
5.2 测试环境的搭建 |
5.3 通信实时性测试及分析 |
5.4 通信安全性测试及分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(4)基于EtherCAT的运动控制器研究与开发(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 运动控制器国内外发展现状 |
1.2.2 运动控制技术研究现状 |
1.2.3 EtherCAT国内外发展现状 |
1.3 研究意义与内容 |
1.3.1 研究意义 |
1.3.2 研究内容 |
1.4 本文的组织架构 |
第二章 EtherCAT运动控制器总体方案 |
2.1 运动控制器的总体设计 |
2.1.1 控制器功能需求 |
2.1.2 方案对比与选择 |
2.2 运动控制器软硬件框架 |
2.2.1 控制器硬件选型 |
2.2.2 控制器软件框架 |
2.2.3 开发环境及工具选择 |
2.3 运动控制技术方案 |
2.3.1 控制方式选择 |
2.3.2 插补算法选择 |
2.3.3 关键技术研究 |
2.4 小结 |
第三章 EtherCAT通信主站与控制器各模块的开发 |
3.1 EtherCAT实时通信机理分析 |
3.1.1 EtherCAT通信机理 |
3.1.2 EtherCAT数据帧 |
3.1.3 EtherCAT实时通信保障 |
3.2 Linux操作系统的实时化改造 |
3.2.1 实时改造方案比较与选择 |
3.2.2 RT-Preempt实时补丁原理 |
3.2.3 Linux系统实时化改造的实现 |
3.3 EtherCAT通信主站的搭建 |
3.3.1 EtherCAT主站协议栈 |
3.3.2 EtherCAT主站架构 |
3.3.3 EtherCAT主站的建立 |
3.4 运动控制器功能模块设计与开发 |
3.4.1 EtherCAT通信模块开发 |
3.4.2 TCP通信模块开发 |
3.4.3 I/O控制模块开发 |
3.4.4 运动控制模块开发 |
3.4.5 异常监测模块开发 |
3.4.6 从站设备描述文件解析模块开发 |
3.5 本章小结 |
第四章 加减速规划和直线段连续运动算法研究 |
4.1 传统加减速算法 |
4.1.1 梯形加减速 |
4.1.2 S型加减速 |
4.1.3 指数加减速 |
4.1.4 三角函数加减速 |
4.2 基于连续加加速度的改进加减速规划 |
4.2.1 传统加减速规划的缺陷 |
4.2.2 三角函数的切比雪夫多项式逼近 |
4.2.3 加加速度连续的加减速规划 |
4.2.4 加减速控制算法 |
4.2.5 加减速仿真实验 |
4.3 直线段连续运动拐角过渡 |
4.3.1 拐角过渡问题 |
4.3.2 传统过渡方法 |
4.3.3 对传统方法的思考 |
4.3.4 一次规划过渡 |
4.3.5 拐角过渡仿真 |
4.4 拐角过渡点间运动控制算法 |
4.4.1 拐角过渡点间直线运动控制 |
4.4.2 拐角间距离的动态调整 |
4.4.3 前瞻规划 |
4.4.4 直线段连续运动仿真 |
4.5 小结 |
第五章 实验与验证 |
5.1 实验平台搭建 |
5.2 运动控制器实时性与通信测试 |
5.2.1 实时任务调度测试 |
5.2.2 EtherCAT通信测试 |
5.3 运动控制测试 |
5.3.1 单轴绝对位置控制实验 |
5.3.2 多轴直线插补测试 |
5.4 其他软件模块测试 |
5.4.1 PC可视化界面交互测试 |
5.4.2 异常监测模块测试 |
5.5 小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结全文 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(5)基于TDOA的分布式鲸目动物定位技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 鲸目动物活动规律及鲸声信号特点 |
1.2.1 鲸目动物的活动规律 |
1.2.2 鲸声信号的特点 |
1.3 水下声学定位技术概述 |
1.4 鲸目动物定位技术的研究现状 |
1.4.1 国外研究现状 |
1.4.2 国内研究现状 |
1.5 论文研究内容及章节安排 |
第2章 鲸目动物定位系统总体方案设计 |
2.1 引言 |
2.2 需求分析与性能指标 |
2.3 系统总体方案设计 |
2.4 系统关键技术 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于TDOA的鲸目动物定位方法 |
3.1 引言 |
3.2 TDOA定位原理 |
3.3 TDOA测量方法 |
3.4 目标定位算法 |
3.4.1 Chan算法和Taylor级数展开算法 |
3.4.2 结合Kalman滤波和Chan算法的鲸目动物定位算法 |
3.5 仿真实验 |
3.5.1 算法性能仿真 |
3.5.2 误差分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 高信噪比信号采集节点设计 |
4.1 引言 |
4.2 水听器及其电路模型 |
4.3 低噪声信号调理电路设计 |
4.3.1 信号调理电路结构 |
4.3.2 信号调理电路噪声分析 |
4.4 信号采集电路设计 |
4.5 大容量数据存储设计 |
4.6 数据上传设计 |
4.7 信号采集节点性能测试 |
4.8 本章小结 |
第5章 主从式双锁相环高精度同步采样方法 |
5.1 引言 |
5.2 同步采样方法概述 |
5.2.1 网络时钟同步 |
5.2.2 无线传感器网络同步 |
5.2.3 卫星授时同步 |
5.3 .锁相环基本结构 |
5.4 主从式双锁相环高精度同步采样方法 |
5.4.1 基于数字锁相环的主锁相环设计 |
5.4.2 基于模拟锁相环的从锁相环设计 |
5.5 同步采样性能测试 |
5.6 本章小结 |
第6章 系统集成与实验 |
6.1 系统集成 |
6.2 水下定位实验 |
6.3 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 课题展望 |
参考文献 |
发表论文及参加科研情况说明 |
致谢 |
(6)网络空间精准时空基准建立关键技术及应用研究(论文提纲范文)
博士生自认为的论文创新点 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 网络时间基准及同步研究现状 |
1.2.2 网络空间地址及路由研究现状 |
1.2.3 网络追踪溯源技术研究现状 |
1.3 本文的主要贡献与创新 |
1.4 论文研究内容与结构安排 |
1.5 本章小结 |
第二章 互联网高精度时间同步技术 |
2.1 传统网络时间同步技术 |
2.1.1 NTP网络时间同步技术 |
2.1.2 PTP网络时间同步技术 |
2.1.3 影响网络时间同步精度的因素 |
2.2 基于北斗的时间同步技术 |
2.2.1 BDS CV法数学模型 |
2.2.2 BDS CP法数学模型 |
2.3 数据预处理及误差改正 |
2.3.1 数据预处理 |
2.3.2 误差改正 |
2.4 参数估计方法 |
2.4.1 卡尔曼滤波 |
2.4.2 序贯最小二乘模型 |
2.5 算例与结果分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于精准时空基准的路由及网络坐标系统 |
3.1 TCP/IP基础知识概述 |
3.1.1 封装 |
3.1.2 分用 |
3.1.3 IP首部 |
3.1.4 IP路由选择 |
3.2 网络空间中引入精准时空基准方法 |
3.2.1 IP记录路由选项 |
3.2.2 IP时间戳选项 |
3.2.3 IP协议中精准时空信息标记方法 |
3.3 基于“空间地址”的路由策略 |
3.4 基于精准时空基准的网络坐标系统 |
3.4.1 传统网络坐标系统 |
3.4.2 基于精准时空基准的网络坐标系统 |
3.5 基于精准时空基准的网络负载动态分析模型 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于精准时空基准的网络信息路径回溯和网络攻击探测 |
4.1 SDN相关技术简介 |
4.1.1 SDN简介 |
4.1.2 OpenFlow协议 |
4.1.3 Open vSwitch交换机 |
4.1.4 Ryu控制器 |
4.2 网络信息添加时空标签和路径回溯 |
4.2.1 平台搭建 |
4.2.2 拓扑发现实现 |
4.2.3 添加标签与下发流表 |
4.2.4 回溯路径 |
4.3 网络节点攻击探测实验 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于精准时空基准的网络事件建模 |
5.1 CPS建模研究 |
5.1.1 CPS概述 |
5.1.2 CPS建模研究现状 |
5.1.3 HFSM简介 |
5.1.4 基于事件的建模 |
5.2 事件驱动的CPS时空统一建模 |
5.2.1 基于事件的CPS工作流程 |
5.2.2 信息汇聚流方向 |
5.2.3 决策控制流方向 |
5.3 “网络警察”仿真实验及分析 |
5.3.1 仿真实验构建 |
5.3.2 仿真实验分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文主要工作和研究成果 |
6.2 下一步工作及展望 |
参考文献 |
攻博期间发表的论文和参与的科研项目 |
致谢 |
(7)时间敏感网络关键技术研究与仿真模型设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 实时通信协议发展现状 |
1.2.2 时间敏感网络研究现状 |
1.3 论文结构 |
第二章 时间敏感网络相关技术 |
2.1 实时数据通信的难点 |
2.2 时间敏感网络相关技术基本原理 |
2.2.1 主要标准 |
2.2.2 决定性冗余机制 |
2.2.3 优先级调度机制 |
2.2.4 CBS调度机制 |
2.2.5 帧抢占机制 |
2.2.6 时间触发调度机制 |
2.3 本章小结 |
第三章 帧抢占机制的研究 |
3.1 帧抢占机制细节 |
3.2 单跳最大队列延迟分析 |
3.3 帧抢占机制仿真模型设计 |
3.3.1 需求分析与总体设计 |
3.3.2 数据封装及解封 |
3.3.3 整形器 |
3.3.4 MAC控制器 |
3.3.5 二层转发模块 |
3.4 帧抢占机制仿真验证 |
3.4.1 单跳网络 |
3.4.2 多跳网络 |
3.5 本章小结 |
第四章 时间触发调度机制的研究 |
4.1 时间同步机制仿真模型设计与验证 |
4.1.1 节点时钟 |
4.1.2 时间同步协议 |
4.2 时间触发调度机制仿真模型设计与验证 |
4.2.1 需求分析 |
4.2.2 时间触发调度器 |
4.2.3 仿真验证 |
4.3 本章小节 |
第五章 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(8)时间敏感网络关键技术仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文研究内容与技术路线 |
1.4 论文的章节结构 |
第二章 时间敏感网络相关技术研究 |
2.1 时间敏感网络概述 |
2.2 时间敏感网络相关协议标准 |
2.2.1 时间敏感网络帧格式 |
2.2.2 IEEE 802.1Qat协议 |
2.2.3 IEEE 802.1Qav协议 |
2.2.4 IEEE 802.1Qbv协议 |
2.2.5 IEEE 802.1Qbu协议 |
2.2.6 IEEE 802.1Qci协议 |
2.2.7 IEEE 802.1Qch协议 |
2.2.8 IEEE 802.1CB协议 |
2.3 本章工作总结 |
第三章 TSN调度算法及其兼容性研究 |
3.1 时间敏感网络调度算法 |
3.1.1 严格优先级算法 |
3.1.2 CBS算法 |
3.1.3 TAS调度算法 |
3.1.4 抢占式调度算法Preemptive |
3.1.5 循环排队转发CQF |
3.2 时间敏感网络调度算法兼容性分析 |
3.2.1 SP & CBS |
3.2.2 CBS & TAS |
3.2.3 CBS & TAS & Preemptive |
3.2.4 TAS & CQF |
3.3 TSN规模组网门控算法调度研究 |
3.3.1 系统模型 |
3.3.2 调度实例说明 |
3.3.3 规模门控调度问题数学建模 |
3.4 本章小结 |
第四章 TSN-NS3仿真平台的设计与实现 |
4.1 ns-3 仿真软件介绍 |
4.1.1 离散事件仿真机制 |
4.1.2 ns-3 网络模拟模型 |
4.1.3 ns-3 整体结构 |
4.2 TSN-NS3仿真平台总体设计 |
4.2.1 TSN-NS3仿真平台需求分析 |
4.2.2 TSN-NS3仿真平台模块结构 |
4.3 TSN-NS3仿真平台设计实现 |
4.3.1 CBS算法设计实现与结果分析 |
4.3.2 TAS调度算法设计实现与结果分析 |
4.3.3 抢占式调度算法 |
4.3.4 循环队列转发CQF调度算法 |
4.4 TSN-NS3仿真平台总结分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 TSN规模门控调度算法的设计与实现 |
5.1 调度算法场景 |
5.2 调度算法设计 |
5.2.1 固序调度算法 |
5.2.2 启发式算法 |
5.3 规模门控调度算法优化目标分析 |
5.4 BFCE规模门控调度算法 |
5.4.1 优化目标确定 |
5.4.2 BFCE调度算法介绍 |
5.4.3 BFCE调度算法调度结果 |
5.4.4 BFCE调度算法优化效果 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 不足之处与下一步工作计划 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)基于FPGA的SIFT图像匹配系统实现与优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要工作 |
第二章 SIFT图像匹配算法原理 |
2.1 SIFT算法简介 |
2.2 尺度空间生成 |
2.2.1 金字塔多分辨率 |
2.2.2 高斯尺度空间 |
2.2.3 高斯金字塔 |
2.3 特征点检测 |
2.3.1 坐标规范化尺度空间 |
2.3.2 LoG斑点检测 |
2.3.3 DoG金字塔 |
2.3.4 特征点提取与筛选 |
2.4 特征点描述 |
2.4.1 特征点邻域主方向指定 |
2.4.2 描述子矢量生成 |
2.5 描述子匹配 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于硬件实现的SIFT算法优化 |
3.1 算法优化总体设计 |
3.2 高斯滤波优化 |
3.3 特征点提取优化 |
3.4 特征点描述优化 |
3.4.1 梯度计算优化 |
3.4.2 描述子生成优化 |
3.5 描述子匹配优化 |
3.6 本章小结 |
第四章 SIFT图像匹配系统硬件设计 |
4.1 系统硬件总体设计 |
4.2 特征点提取模块设计 |
4.2.1 高斯滤波模块设计 |
4.2.2 梯度模块设计 |
4.2.3 特征点检测模块设计 |
4.2.4 特征点存取模块设计 |
4.3 特征点描述模块设计 |
4.3.1 邻域数据读取模块设计 |
4.3.2 描述子生成模块设计 |
4.3.3 描述子缓存模块设计 |
4.4 描述子匹配模块设计 |
4.4.1 描述子匹配子模块设计 |
4.5 本章小结 |
第五章 系统软硬件架构设计与划分 |
5.1 系统软硬件总体设计 |
5.2 PL端硬件架构设计 |
5.2.1 SIFT IP核简介 |
5.2.2 命令模块简介 |
5.2.3 AXI DataMover简介 |
5.3 PS端软件程序设计 |
5.4 PC端上位机程序设计 |
5.4.1 PC端软件运行流程 |
5.4.2 PC端匹配对一致性提纯 |
5.5 本章小结 |
第六章 系统验证与测试 |
6.1 算法模型验证 |
6.2 硬件时序仿真 |
6.3 系统软硬件联合测试 |
6.3.1 系统性能测试 |
6.3.2 同类方案比较 |
6.3.3 图像—视频匹配 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(10)面向数字印刷的TSN时钟同步技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景与意义 |
1.3 国内外研究概况 |
1.4 论文的主要研究内容 |
第二章 TSN时钟同步技术 |
2.1 TSN简介 |
2.2 gPTP时钟同步分析 |
2.3 gPTP系统模型分析 |
2.4 gPTP误差分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 多印刷单元的时钟同步方案 |
3.1 整体方案设计 |
3.2 TSN软件设计 |
3.3 TSN硬件设计 |
3.4 本章小结 |
第四章 时钟同步协议的仿真 |
4.1 PTP仿真 |
4.2 gPTP的模拟 |
4.3 本章小结 |
第五章 多印刷单元的时钟同步实验 |
5.1 EtherCAT实验 |
5.2 TSN实验 |
5.3 TSN与EtherCAT |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
四、减小以太网传播延迟的方法及仿真研究(论文参考文献)
- [1]时间敏感网络应用层综合调度与调度机制研究[D]. 杨浩. 兰州理工大学, 2021(01)
- [2]基于P4的实时传输技术研究[D]. 张宇航. 浙江大学, 2020(08)
- [3]面向智能生产线的TSN安全协议栈研究与应用[D]. 刘浩林. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2020(07)
- [4]基于EtherCAT的运动控制器研究与开发[D]. 李明. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [5]基于TDOA的分布式鲸目动物定位技术研究[D]. 刘晗. 天津大学, 2019(01)
- [6]网络空间精准时空基准建立关键技术及应用研究[D]. 张如飞. 武汉大学, 2019(06)
- [7]时间敏感网络关键技术研究与仿真模型设计[D]. 乐晨俊. 苏州大学, 2019(04)
- [8]时间敏感网络关键技术仿真研究[D]. 杜静. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [9]基于FPGA的SIFT图像匹配系统实现与优化[D]. 邱晓冬. 东南大学, 2019(06)
- [10]面向数字印刷的TSN时钟同步技术研究[D]. 郭迅. 华中科技大学, 2019(03)