工业PON中确定性网络传输技术研究(特邀) 被引量：3

1

作者 张佳玮 苏琛 纪越峰 《光通信研究》 北大核心 2024年第1期1-13,共13页

无源光网络(PON)凭借其大带宽、低成本和抗电磁干扰等优势,被认为是下一代工业互联网的重要组网技术之一。然而,以“带宽提升”为主要技术发展思路的常规PON,其传输控制机制难以满足以“时间敏感”为特征的高品质工业业务传输需求,对常... 无源光网络(PON)凭借其大带宽、低成本和抗电磁干扰等优势,被认为是下一代工业互联网的重要组网技术之一。然而,以“带宽提升”为主要技术发展思路的常规PON,其传输控制机制难以满足以“时间敏感”为特征的高品质工业业务传输需求,对常规PON的网络传输能力提出了重要挑战,迫使其融入新的特性,即确定性。文章以时分复用(TDM)-PON为主要研究对象,首先阐述了工业互联网的业务特征及传输需求,分析了工业互联场景下常规TDM-PON面临的两大技术挑战:一是传统带宽分配方案引起的时延不确定性;二是队列调度机制僵化引起的时延不确定性。围绕上述挑战,文章介绍了提升TDM-PON确定性网络传输能力的关键技术,如协作传输接口、单帧多突发和确定性带宽分配(DetBA)等。其次,文章介绍了一种基于网络演算的时延边界建模思路作为确定性工业PON系统设计与性能评估的理论模型。最后,文章从业务层、媒质接入控制(MAC)层、物理层及控制管理平面等多个角度探讨了确定性工业PON的潜在技术及发展方向。 展开更多

关键词 工业无源光网络 确定性网络传输技术 确定性带宽分配 网络演算

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基于OMNeT++的低轨卫星时间确定性网络仿真平台设计

2

作者 赵崇尧 孙耀华 +1 位作者 冯昕澳 彭木根 《电信科学》 北大核心 2025年第5期43-59,共17页

为了满足实时和高可靠数据传输需求,地面网络以太网标准引入时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN),通过流量整形、流量调度等手段有效降低时延抖动。然而,地面网络的部署受限于环境因素,难以覆盖偏远地区和空中服务对象,无法满... 为了满足实时和高可靠数据传输需求,地面网络以太网标准引入时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN),通过流量整形、流量调度等手段有效降低时延抖动。然而,地面网络的部署受限于环境因素,难以覆盖偏远地区和空中服务对象,无法满足对时延抖动的严格要求。考虑低轨卫星网络具有广域立体覆盖优势,开展了TSN技术在低轨卫星网络中的适用性评估。利用OMNeT++构建了低轨通信网络时间确定性技术仿真平台,详细介绍了仿真平台各功能模块的设计原理与工作流程。同时,针对关键机制进行了深入分析。通过仿真评估,验证TSN技术在保障低轨卫星网络时间敏感业务端到端时延、时延抖动、数据包到达率的性能优势。 展开更多

关键词 低轨卫星网络 时间敏感网络 星间确定性传输

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面向确定性传输的新型虚拟卫星编队方案 被引量：2

3

作者 徐川 周密 +2 位作者 赵国锋 崔钊婧 何熊文 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期137-148,共12页

卫星编队飞行队形相对稳定,可有效支撑确定性传输,但其队形控制需要较大的实时计算开销,且不支持多业务的灵活部署。为此,基于广泛部署的低轨星座,提出了虚拟卫星编队方案,通过选取合适的卫星构建编队来实现时敏业务的确定性传输。首先... 卫星编队飞行队形相对稳定,可有效支撑确定性传输,但其队形控制需要较大的实时计算开销,且不支持多业务的灵活部署。为此,基于广泛部署的低轨星座,提出了虚拟卫星编队方案,通过选取合适的卫星构建编队来实现时敏业务的确定性传输。首先,阐述了虚拟卫星编队的设计理念,分析了基于低轨星座设计编队的挑战和性能需求。然后,通过刻画星间链路的生存时间与距离变化率属性,构建编队节点选择模型,针对时敏业务需求设计虚拟卫星编队选择算法。最后,基于STK和Exata搭建卫星网络场景进行仿真验证,实验结果表明,所提方案能为时敏业务提供与卫星编队飞行相同的性能指标,且具有更灵活的业务部署能力。 展开更多

关键词 低轨星座 虚拟卫星编队 时敏业务 确定性传输

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机载光纤通道航电网络确定性传输方法 被引量：6

4

作者 詹鹏 《电讯技术》 北大核心 2019年第5期526-531,共6页

综合化航空电子系统变得越来越复杂,对总线速率和确定性的要求也越来越高,而时间触发传输可以使光纤通道总线具有确定性。针对采用通用时间调度算法较复杂的问题,提出了一种基于分区域调度的时间触发确定性传输方案,采用循环移位调度的... 综合化航空电子系统变得越来越复杂,对总线速率和确定性的要求也越来越高,而时间触发传输可以使光纤通道总线具有确定性。针对采用通用时间调度算法较复杂的问题,提出了一种基于分区域调度的时间触发确定性传输方案,采用循环移位调度的通用化方法生成时间调度表。详细介绍了时间确定性传输方法的基本原理、循环移位调度方法以及具体实现方案,最后通过仿真验证表明该方法正确可行。该方法简单易行,可应用于综合化航空电子系统中。 展开更多

关键词 综合化航空电子系统 光纤通道 确定性传输 时间触发 时间调度

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网络拓扑未知环境下确定性网络编码数据传输 被引量：6

5

作者 蒲保兴 杨路明 王伟平 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2119-2124,2138,共7页

针对网络拓扑未知且宿点具有至源点的反馈路径的单源组播问题,提出了确定性网络编码数据传输的编码构造方法.把组播连接过程分为试播与数据传输两个阶段,在试播阶段,源点作为中心控制节点,采用随机线性网络编码策略反复组播试验包至网络... 针对网络拓扑未知且宿点具有至源点的反馈路径的单源组播问题,提出了确定性网络编码数据传输的编码构造方法.把组播连接过程分为试播与数据传输两个阶段,在试播阶段,源点作为中心控制节点,采用随机线性网络编码策略反复组播试验包至网络,宿点反馈信息至源点,分别测试出组播容量和各信道的编码向量.在数据传输阶段,利用试播阶段获得的参数,采用确定性网络编码数据传输策略传输数据.理论分析表明了方法的可行性,仿真测试结果表明了方法的有效性. 展开更多

关键词 线性网络编码 单源组播 未知网络拓扑 确定性网络编码数据传输

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时间敏感网络中确定性传输技术综述 被引量：21

6

作者 李宗辉 杨思琪 +2 位作者 喻敬海 邓仰东 万海 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期4334-4355,共22页

时间敏感网络是工业互联网基础设施转型升级的重要研究方向,确定性传输技术是时间敏感网络面向工业控制支撑确定性实时传输需求的核心关键技术,主要包括控制面的时间触发调度技术、转发面的混合传输技术以及确定性时延分析技术.调研了... 时间敏感网络是工业互联网基础设施转型升级的重要研究方向,确定性传输技术是时间敏感网络面向工业控制支撑确定性实时传输需求的核心关键技术,主要包括控制面的时间触发调度技术、转发面的混合传输技术以及确定性时延分析技术.调研了近年来时间敏感网络中确定性传输技术的研究现状并进行了系统地梳理和总结,首先介绍了时间敏感网络不同种类业务流的流量模型;然后基于该流量模型,介绍了控制面的时间触发调度模型、研究现状及其挑战,介绍了转发面时间敏感网络交换机的体系结构、多业务流混合传输策略以及当前方案的不足与改进方向;接着,对整个时间敏感网络的时延模型进行建模分析,介绍基于网络微积分的确定性时延分析技术、研究现状以及可能的改进方向;最后,总结时间敏感网络确定性传输技术所面临的挑战以及未来的研究展望. 展开更多

关键词 时间敏感网络 确定性传输技术 时间触发的调度 混合传输 网络微积分

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在去相环境中原子态的确定性隐形传态

7

作者 王中结 方旭 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期270-273,共4页

为了减小噪声环境对量子隐形传态的影响,针对去相环境噪声,提出了一种基于免退纠缠态和量子错误避免代码技术的量子隐形传态抗噪方案。在该方案中,将免退纠缠态的四量子比特作为量子纠缠信道,被传输的量子信息编码到两个量子比特。结果... 为了减小噪声环境对量子隐形传态的影响,针对去相环境噪声,提出了一种基于免退纠缠态和量子错误避免代码技术的量子隐形传态抗噪方案。在该方案中,将免退纠缠态的四量子比特作为量子纠缠信道,被传输的量子信息编码到两个量子比特。结果表明,整个隐形传输过程不会受到去相环境噪声的影响,并且具有100%成功几率。该研究对量子通讯的发展是有帮助的。 展开更多

关键词 量子光学 确定性隐形传输 免退纠缠态 量子错误避免编码

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面向混合多域组网的软件定义时间敏感网络 被引量：1

8

作者 郭梦杰 寿国础 +1 位作者 刘雅琼 胡怡红 《通信学报》 北大核心 2025年第6期1-17,共17页

针对混合多域网络中确定性端到端传输问题,提出一种软件定义时间敏感网络(SD-TSN)组网方案。该方案遵循软件定义的范式,设计了协同控制器和域控制器以实现混合多域之间的连接和互操作,构建了SDTSN组网实验平台、研发协同配置等关键模块... 针对混合多域网络中确定性端到端传输问题,提出一种软件定义时间敏感网络(SD-TSN)组网方案。该方案遵循软件定义的范式,设计了协同控制器和域控制器以实现混合多域之间的连接和互操作,构建了SDTSN组网实验平台、研发协同配置等关键模块以实现各个域中调度表的精准下发。在多种混合多域场景下进行组网测试,实验结果表明,所提方案能够保证高精度的跨域时间同步,并提供具有有界低时延以及低时延抖动的端到端传输。 展开更多

关键词 混合多域组网 时间敏感网络 软件定义网络 确定性传输

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列车通信网络时间触发调度模型的等价化简技术

9

作者 朱广超 聂晓波 +3 位作者 李洋涛 李宗辉 聂晨浩 马可 《铁道学报》 北大核心 2025年第3期73-80,共8页

时间敏感网络因其高确定性及低时延特性逐步成为列车通信网络的下一步发展方向。它通过时间触发调度精确地指定数据流在网络节点中的发送时间,从而保障数据流端到端的确定性实时传输。时间触发调度模型通常形式化为可满足性约束模型,由... 时间敏感网络因其高确定性及低时延特性逐步成为列车通信网络的下一步发展方向。它通过时间触发调度精确地指定数据流在网络节点中的发送时间,从而保障数据流端到端的确定性实时传输。时间触发调度模型通常形式化为可满足性约束模型,由于调度模型数据流数量庞大,且参数不同,造成当前约束规模冗余而庞大,严重影响调度性能。针对该问题,挖掘时间触发传输机制的特点,提出时间触发调度模型的两个化简条件,并证明该化简是等价化简,即化简前后可行解空间不变;给出计算化简模型的算法,并基于可满足性求解器Z3实现了时间触发的增量调度工具;基于列车通信网络拓扑及流配置,对提出的时间触发调度模型等价化简技术进行性能评估。试验结果表明:相比于传统的时间触发调度模型,本文提出的等价化简技术缩小约束规模7.9%,缩小变量规模21%,提升调度性能26.1%。 展开更多

关键词 列车通信网络 确定性实时传输 时间触发 调度模型 等价化简

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卫星编队流调度的门控对齐策略研究 被引量：1

10

作者 徐川 张汝凤 +2 位作者 何熊文 崔钊婧 赵国锋 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期51-61,共11页

针对时间敏感网络(TSN)门控调度对相邻节点同步精度要求高,星间无线链路时延波动引起相邻节点门控开启出现偏差,导致业务流在多个卫星节点的调度不一致问题,提出了一种面向卫星编队流调度的门控对齐策略。首先,分析卫星编队中影响门控... 针对时间敏感网络(TSN)门控调度对相邻节点同步精度要求高,星间无线链路时延波动引起相邻节点门控开启出现偏差,导致业务流在多个卫星节点的调度不一致问题,提出了一种面向卫星编队流调度的门控对齐策略。首先,分析卫星编队中影响门控调度的因素,对业务流在端口的调度时间约束进行建模,并构建门控on/off列表模型;其次,设计在线滚动灰色预测算法对节点间链路时延进行预测,基于预测结果对相邻节点的门控列表偏差进行动态修正,确保多节点门控调度的一致性;最后,基于STK和EXata搭建卫星编队软件仿真场景,同时在现场可编程门阵列(FPGA)硬件平台上实现门控对齐策略。实验结果表明,所提策略能保障卫星编队中时敏业务流经过5跳卫星节点传输后时延为3782~3848μs、抖动稳定在30μs,比现有方案提升了20%。 展开更多

关键词 卫星编队 时敏业务 门控对齐 确定性传输

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软件定义时间触发网络的调度算法优化 被引量：4

11

作者 鲁俊 何锋 +1 位作者 熊华钢 郑重 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1004-1014,共11页

软件定义时间触发以太网(TTE)作为优化航空电子系统中消息调度的一种新模式,其动态在线调度算法必须尽力保证任何情况下所有消息的传输确定性。针对时间触发(TT)消息调度间隔小于消息帧长(小时隙)时,速率约束RC消息延迟增大、传输确定... 软件定义时间触发以太网(TTE)作为优化航空电子系统中消息调度的一种新模式,其动态在线调度算法必须尽力保证任何情况下所有消息的传输确定性。针对时间触发(TT)消息调度间隔小于消息帧长(小时隙)时,速率约束RC消息延迟增大、传输确定性降低的问题,对TT消息调度算法进行改进。首先,构建了TTE的系统模型,阐明了最小延迟(MID)调度算法和背靠背(B2B)调度算法的机制;然后在其基础上提出了大孔隙(MAV)调度算法,以减少(RC)消息的等待延迟;最后,利用OMNeT++实验分析这3种调度算法的性能。实验结果表明:当无小时隙TT消息时,B2B算法的消息延迟最大、MAV调度算法和MID调度算法的消息延迟接近。当有小时隙TT消息时,MAV调度算法的消息传输确定性更好,相比于MID调度算法,MAV调度算法下RC消息的传输确定性提高了87.3%。 展开更多

关键词 调度算法 时间触发以太网(TTE) 软件定义网络(SDN) 消息延迟 传输确定性

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基于时间敏感网络的列车通信网络时间同步与流量整形技术研究 被引量：6

12

作者 王欣立 于泽人 +1 位作者 周钧 张立斌 《城市轨道交通研究》 北大核心 2023年第3期51-55,61,共6页

目前城市轨道交通列车多网融合通信系统无法保证关键性数据传输的确定性。分析了该系统对TSN(时间敏感网络)技术的需求,构建了流量整形网络试验平台,开展了基于TSN技术的时间同步与流量整形的相关测试。试验结果表明:在没有其他外界条... 目前城市轨道交通列车多网融合通信系统无法保证关键性数据传输的确定性。分析了该系统对TSN(时间敏感网络)技术的需求,构建了流量整形网络试验平台,开展了基于TSN技术的时间同步与流量整形的相关测试。试验结果表明:在没有其他外界条件干扰的情况下,可以实现预期的列车通信网络时间同步功能;流量整形技术在网络带宽达到上限的极端情况下,仍可以保证关键性数据传输的确定性。 展开更多

关键词 城市轨道交通 列车多网融合通信系统 时间敏感网络 时间同步 流量整形 传输确定性

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时间敏感网络的关键协议及应用场景综述 被引量：32

13

作者 丛培壮 田野 +2 位作者 龚向阳 阙喜戎 王文东 《电信科学》 2019年第10期31-42,共12页

随着信息技术的发展,以物与物作为通信主体的场景需求不断增加,如工厂自动化控制、自动驾驶等,这类通信对数据传输时延的要求远远超出了传统以太网的可控范围,时间敏感网络应运而生。时间敏感网络是以标准以太网为网络基础,提供确定性... 随着信息技术的发展,以物与物作为通信主体的场景需求不断增加,如工厂自动化控制、自动驾驶等,这类通信对数据传输时延的要求远远超出了传统以太网的可控范围,时间敏感网络应运而生。时间敏感网络是以标准以太网为网络基础,提供确定性信息传输的标准化技术,通过时间感知的调度机制最小化抖动,并为时间敏感应用提供可靠的数据传输保障。通过对时间敏感网络相关国际标准的说明,介绍了其核心特性及机制,并在车载网络、工业互联网、航空电子网络和移动前传网络等应用场景进行了分析和研究。 展开更多

关键词 时间敏感网络 低时延网络 确定性传输 应用场景

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SSA:一种面向CQF模型的TSN资源调度算法 被引量：6

14

作者 姜旭艳 严锦立 +1 位作者 全巍 孙志刚 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期784-791,共8页

时间敏感网络(time sensitive networking,TSN)的目标是在工业控制和5G领域为时间敏感流提供低延迟、低抖动的确定性传输服务.资源调度是保证TSN服务质量的关键技术之一.为此,TSN标准中提出循环队列转发模型(cyclic queuing and forward... 时间敏感网络(time sensitive networking,TSN)的目标是在工业控制和5G领域为时间敏感流提供低延迟、低抖动的确定性传输服务.资源调度是保证TSN服务质量的关键技术之一.为此,TSN标准中提出循环队列转发模型(cyclic queuing and forwarding,CQF),但是缺乏相应的资源调度算法对多流进行合理的资源分配以避免传输冲突.由于时间敏感流量具有周期性、特征预知的特点,主要从时间维度研究如何将CQF模型中的队列资源合理分配给多条数据流.将该问题抽象为多约束条件下的资源规划最大化问题,提出基于起始时隙分配的轻量级资源调度算法(start-slot assignment based scheduling algorithm,SSA). SSA通过对端系统上发送时隙进行调节,在满足约束条件的前提下最大化对队列资源的使用,避免了端到端逐跳的时隙分配.实验结果表明,与不控制时隙的直接调度方式相比,该算法能够将成功调度的流数目平均提高41. 84%. 展开更多

关键词 时间敏感网络 确定性传输 循环队列转发模型 网络资源调度 最大化问题

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基于无线信道信息的5G与TSN联合调度机制研究 被引量：13

15

作者 孙雷 王健全 +4 位作者 林尚静 马彰超 李卫 Qilian Liang 黄蓉 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期65-75,共11页

针对具备周期性及时间触发特征的工业业务在无线环境下的确定性传输问题,提出了一种基于空口信道质量信息的5G与时间敏感网络联合优化机制。在时间敏感网络中,改进了时间敏感网络业务流处理架构,优先处理承载于较差质量无线信道的工业... 针对具备周期性及时间触发特征的工业业务在无线环境下的确定性传输问题,提出了一种基于空口信道质量信息的5G与时间敏感网络联合优化机制。在时间敏感网络中,改进了时间敏感网络业务流处理架构,优先处理承载于较差质量无线信道的工业业务流;在5G网络中,分析了5G系统传输时延影响因素,对无线信道质量、无线资源数量与空口最大传输次数的关系进行建模,基于该模型可得到满足数据传输可靠度要求的最大重传次数,从而可动态设置重传因子以动态规划承载于不同无线资源上的工业业务的5G系统传输时延预算。仿真结果表明,所提联合调度机制能降低承载于较差信道质量的工业业务的时间敏感网络域传输时延,并能有效消除5G空口随机变化导致的重传对传输时延造成的抖动,实现工业业务端到端确定性时延保障。 展开更多

关键词 5G与时间敏感网络 联合调度 工业业务 跨网确定性传输 端到端确定性时延

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时间敏感网络下的一种新型灵活门控机制 被引量：4

16

作者 林佳烁 李伟超 +6 位作者 成剑 詹双平 冯景斌 王涛 黄倩怡 唐博 汪漪 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2023年第9期1553-1562,共10页

时间敏感网络流调度算法通常需要生成大量的门控事件。这超出了网络设备的能力,使得调度算法难以在实际网络中部署。针对此问题,提出一种新型灵活门控机制,通过放松实时业务流与尽力而为业务流严格隔离的约束,允许部分节点对实时业务流... 时间敏感网络流调度算法通常需要生成大量的门控事件。这超出了网络设备的能力,使得调度算法难以在实际网络中部署。针对此问题,提出一种新型灵活门控机制,通过放松实时业务流与尽力而为业务流严格隔离的约束,允许部分节点对实时业务流不启用门控机制。该机制允许灵活地选择在各个网络设备端口对各实时业务流使能门控,能够将调度实时业务流所需的门控事件最多减少91.6%,其甚至允许实时业务传输路径上存在不支持门控调度的网络设备,实现与普通网络的混合组网。 展开更多

关键词 时间敏感网络 确定性网络传输 流量调度 灵活门控 门控列表

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