Large Scale Deterministic Networking: A Simulation Evaluation
以太网交换网络的使用通常涉及尽力服务。IEEE 802.1/3 TSN组最近的努力已经寻求将以太网数据链路协议标准化，使得除了针对操作技术应用的尽力而为服务之外，以太网数据链路协议还在确定性服务上操作，工业控制系统。本文研究了一个典型的工业控制回路中的循环调度和转发（CQF）和Paternoster调度协议，模拟大规模网络，具有不同的传播延迟。我们的主要研究结果CQF和Paternoster是，CQF有一个优势，对实时流硬截止日期，而Paternoster是流更宽松的截止日期，但可以操作没有时间同步。
2019-10-02 cs.NI
Flexible Design on Deterministic IP Networking for Mixed Traffic Transmission
确定性IP（DIP）网络是一种很有前途的技术，可以在大规模网络中提供延迟受限的传输。然而，DIP在混合业务场景中面临着几个挑战，包括（i）超低延迟通信的能力，（ii）同时满足不同的QoS要求，以及（iii）网络效率。在没有交通需求先验知识的动态环境中，这些问题更加棘手。针对上述问题，本文设计了一种灵活的DIP（FDIP）网络。在所提出的网络中，我们将输出端口的队列分为多个组。每组以不同的周期长度运行。FDIP可以为时间敏感的流分配不同的组，从而同时提供不同的QoS要求。超低延迟通信可以通过具有短周期长度的特定组来实现。此外，具有不同周期长度的灵活调度提高了资源利用率，因此增加了吞吐量（即，可接受的时间敏感流的数目）。我们制定了吞吐量最大化的问题，共同考虑的准入控制，传输路径选择，和周期长度分配。一个分支定界（BNB）为基础的启发式。仿真结果表明，建议FDIP显着优于标准DIP的吞吐量和延迟保证。
2022-01-25 cs.NI
Empirical Analysis of 5G TDD Patterns Configurations for Industrial Automation Traffic
本文针对工业自动化网络中5G系统数据包传输延迟影响确定性端到端时延的问题，通过商业5G系统实证评估不同TDD配置在多种条件下的表现，为专网提供商提出了降低延迟的实用配置建议。
2025-04-01 cs.NI
UB-ANC Drone: A Flexible Airborne Networking and Communications Testbed
University at Buffalo（布法罗大学）
我们目前在布法罗的机载网络和通信测试床（UB-ANC无人机）的大学。UB-ANC Drone是一个开放的软件/硬件平台，旨在促进对协议栈不同层的机载网络和通信协议进行快速测试和可重复的比较评估。它将能够自主飞行的四轴飞行器与复杂的指挥和控制功能以及嵌入式软件定义无线电（SDR）相结合，从而能够灵活部署新型通信和网络协议。这与现有的机载网络测试平台形成对比，现有的机载网络测试平台依赖于标准的不灵活的无线技术，例如，Wi-Fi或Zigbee。UB-ANC Drone的设计强调模块化和可扩展性，并围绕研究和爱好社区开发的流行开源项目和标准构建。这使得UB-ANC Drone高度可定制，同时也简化了其采用。在本文中，我们描述了UB-ANC Drone的硬件和软件架构。
2018-07-21 cs.NI cs.RO
ROFA: An OFDMA system for Ultra-Reliable Wireless Industrial Networking
本文提出并演示了一个实时原型，支持超可靠通信（URC）在无线基础设施网络的物理层设计。该设计利用正交频分多址（OFDMA）作为实现URC的手段。与时分多址（TDMA）相比，OFDMA将发射功率集中到更窄的带宽，从而导致更高的有效信噪比。与频分多址（FDMA）相比，OFDMA由于子载波间隔较小而具有更高的频谱效率。虽然OFDMA已经在802.11ax中引入，但其目的是增加频谱使用的灵活性。我们的可靠OFDMA设计（简称ROFA）是一种全新的设计，其单一目标是实现超可靠的数据包传输。ROFA解决了多个关键挑战以确保超可靠性：（1）下行链路协调的时间同步机制以使用户的上行链路传输同步，最多具有$0.1us$定时偏移：（2）“无STF”的分组接收同步方法利用同步系统的特性以避免分组误检测;以及（3）上行链路预编码机制，用于将用户与AP之间的CFO降低到可忽略的水平。我们实现了ROFA的通用软件无线电外设（USRP）的SDR平台与实时信号处理。大量的实验结果表明，ROFA分别使用$3$和$52$子载波时，与OFDM-TDMA相比，可以以更少的$11.5dB$发射功率实现超可靠分组传输（$PER<10^5$）。
2021-09-02 cs.NI
Time-Sensitive Networking over 5G: Experimental Evaluation of a Hybrid 5G and TSN System with IEEE 802.1Qbv Traffic
本文通过测试平台实验评估混合5G与TSN系统承载IEEE 802.1Qbv实时流量的端到端确定性性能，揭示802.1Qbv参数与5G系统能力的影响，为3GPP定义的5G/TSN集成桥接模型设计与优化提供依据。
2024-07-08 cs.NI
Poster: Flexible Scheduling of Network and Computing Resources for Distributed AI Tasks
针对分布式AI任务对大规模计算与网络互连的需求，本文研究提升通信效率的新型资源调度策略，并在可编程测试床上验证，同时指出相关挑战与未来研究方向。
2024-07-05 cs.NI
NetScaNDN: A Scalable and Flexible Testbed To Evaluate NDN on Multiple Infrastructures
本文提出了 NetScaNDN，一个可扩展、灵活且即插即用的测试床，通过自动化节点发现与配置，支持在多种有线和无线基础设施上评估 NDN 与 IP 网络，推动网络架构研究。
2024-12-24 cs.NI
Efficient Asynchronous Federated Evaluation with Strategy Similarity Awareness for Intent-Based Networking in Industrial Internet of Things
Guangxi University Key Laboratory of Intelligent Networking and Scenario System (School of Information and Communication, Guilin University of Electronic Technology)（广西智能网络与场景系统重点实验室（信息与通信学院，桂林电子科技大学））；National Engineering Laboratory for Comprehensive Transportation Big Data Application Technology (Guangxi)（综合交通运输大数据应用技术国家工程实验室（广西））；School of Automation, Guangdong University of Technology（自动化学院，广东工业大学）；School of Architecture and Transportation Engineering, GUET（建筑与交通工程学院，桂林电子科技大学）
本文提出了一种基于联邦学习的增强意图网络框架FEIBN，利用大语言模型将用户意图转化为结构化策略元组，并通过策略相似性意识联邦学习机制提升训练效率和通信效率，从而在工业互联网-of-things环境中实现更高效的策略评估。
2026-06-04 cs.AI cs.NI
A System Architecture for Software-Defined Industrial Internet of Things
无线传感器网络一直是过程控制和制造业中工业物联网（IIoT）发展的驱动力。IIoT的出现为无处不在的现场设备连接和可扩展性提供了巨大的潜力，从低级设备操作到以数据为中心的高级应用交互都具有集成和标准化的架构。这种技术发展要求IIoT的关键架构元素具有软件可定义性，包括无线现场设备、IIoT网关、网络基础设施和IIoT传感器云服务。本文提出了一种新的软件定义IIoT（SD-IIoT），以解决整体IIoT系统中的关键挑战，例如可靠性，安全性，及时性可扩展性和服务质量（QoS）。基于WirelessHART、WebSocket、IETF约束应用协议（CoAP）和软件定义网络（SDN）等最新网络技术，提出了一种新的工业物联网系统架构。提出了一种基于CoAP和SDN的QoS解决方案。计算机实验的案例研究，以显示所提出的系统架构的有效性。
2015-07-31 cs.NI
Managing Industrial Communication Delays with Software-Defined Networking
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Government Polytechnic（政府理工学院）
最近的技术进步促进了复杂工业网络物理系统的发展，这些系统需要具有延迟保证的实时通信。在这样的系统中违反延迟要求的后果可能变得越来越严重。在本文中，我们提出了一个基于合同的故障弹性方法，旨在管理行业中的实时流的通信延迟。有了这个目标，我们提出了一个轻量级的机制来估计端到端的延迟在网络中的开关的时钟不同步。该机制旨在以较低的通信开销提供高水平的准确性。然后，我们提出了一个基于合同的框架，使用软件定义网络的组件与延迟合同和弹性经理。拟议的复原力管理框架包括：（1）关于组件行为的状态保证的契约，（2）负责检测契约失效（故障）的观察器，（3）检测诸如延迟要求中的运行时变化和链路失效的事件的监视器，（4）基于故障类型采取适当决策的控制逻辑，（5）弹性管理器根据控制逻辑决策来决定包含最佳行动过程的响应策略。最后，我们提出了一个延迟感知的路径查找算法，用于路由/重新路由的实时流，以提供弹性的情况下的故障，并适应网络状态的变化。所提出的框架的性能进行评估与Ryu SDN控制器和Mininet网络仿真器。
2020-04-14 cs.NI cs.RO
Taming Limits with Approximate Networking
互联网是现代社会的关键，现代生活的各种线程编织周围。但作为更大的耗能工业经济的一部分，它很容易受到破坏。人们普遍认为，我们的社会正在耗尽其重要资源来满足我们的能源需求，随着我们跨越全球石油生产的临界点，廉价化石燃料的狂欢将很快减弱。然后，我们将进入一个由稀缺、约束和限制组成的长弧--一个可能持续很长时间的后高峰“长期紧急状态”。为了避免网络生态系统在这种长期的紧急情况下崩溃，我们必须开始思考网络应该如何适应这些不利的“不发达”社会条件。我们建议使用“\textit{approximate networking}“的想法--通过采用\textit{contextually-appropriate}权衡来提供\textit{good-enough}网络服务--在稀缺和限制的条件下生存，甚至繁荣。
2016-04-06 cs.NI
Offloading Real-Time Tasks in IIoT Environments under Consideration of Networking Uncertainties
针对无线 IIoT 中实时任务卸载面临的延迟不确定性，论文提出系统架构与调度器，并通过原型验证其在高负载下可显著提升任务成功率。
2023-10-31 cs.NI
Scalability and Resilience of Software-Defined Networking: An Overview
软件定义网络（SDN）允许通过智能和集中的机构控制可用的网络资源，以便以灵活的方式优化业务流。然而，集中式控制可能面临的可扩展性问题时，网络规模或流量的数量增加。此外，集中式控制器可能形成单点故障，从而影响网络弹性。本文提供了SDN的概述，重点关注（1）中央控制器面临的增加的控制开销的可扩展性，以及（2）针对控制器故障，网络拓扑故障和恶意攻击安全性的保护方面的弹性。
2014-08-28 cs.NI
VirtuWind - An SDN- and NFV-based Architecture for Softwarized Industrial Networks
VirtuWind提出了软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）在关键基础设施网络中的应用。我们的目标是在隔离和互连的工业网络中引入网络可编程性，可重新配置性和多租户能力。尽管如此，我们提出了VirtuWind架构的设计，解决了工业通信的要求：粒度服务质量（QoS）保证，系统模块化和安全和隔离的每租户网络访问。我们提出了我们的架构的功能组件，并提供了适当的实现机制的概述。最后，我们将两个示例性工业系统用例映射到所设计的架构，以展示其在示例性工业风电场网络中的适用性。
2019-02-07 cs.NI
Survey on Network Virtualization Hypervisors for Software Defined Networking
软件定义网络（SDN）已经成为用于使通信网络的控制灵活的有前景的范例。SDN分离数据包转发平面，即，数据平面与控制平面分开，并采用中央控制器。网络虚拟化允许多个用户（租户）灵活地共享物理网络资源。每个租户在其虚拟网络上运行其自己的应用，即，实际物理网络的一部分。SDN网络的虚拟化承诺允许网络利用SDN联网和网络虚拟化的组合益处，并且因此近年来吸引了显著的研究关注。用于虚拟化SDN网络的关键组件是SDN管理程序，其将底层物理SDN网络抽象为多个逻辑隔离的虚拟SDN网络（vSDN），每个虚拟SDN网络具有其自己的控制器。我们在本文中全面调查了SDN网络的虚拟机管理程序。我们根据SDN虚拟机管理程序的架构将其分为集中式和分布式虚拟机管理程序。此外，我们根据其执行平台将虚拟机管理程序细分为专门在通用计算平台上运行的虚拟机管理程序，或者在通用计算平台与通用或专用网络元件的组合上运行的虚拟机管理程序。我们详尽地比较了现有SDN虚拟机管理程序的网络属性抽象和隔离功能。作为未来研究议程的一部分，我们概述了SDN虚拟机管理程序的性能评估框架的发展。
2015-10-09 cs.NI
Scalable Scheduling for Industrial Time-Sensitive Networking: A Hyper-flow Graph Based Scheme
针对工业TSN中CQF协议导致的高调度复杂度问题，提出基于超流图的调度方案及算法GH^2，通过聚合相似流构建分层框架并利用最大团反向映射重调度拥塞流，显著提升了大规模复杂流网络的可调度性、效率及延迟性能。
2023-09-13 cs.NI cs.SY eess.SY
Introduction of an Architecture for Flexible Future Process Control Systems as Enabler for Industry 4.0
工业4.0是指第四次工业革命，旨在实现工业的数字化，包括各种生产资产。在这些所谓的工业网络物理系统的帮助下，形成了工业物联网，可以实现许多新的用例，这些用例是智能制造的关键推动因素。然而，现有的设施主要包括传统的设备和技术，不提供这种灵活性。为了解决这个问题，我们引入了一个架构，允许灵活的重新配置和重新部署未来的过程控制系统。此外，工业应用所需的高系统可用性和可靠性也被考虑在内。建筑设计遵循4+1模型方法，因为它是在文献中。这确保了设计结果是整体架构。此外，我们还提供了对初步结果的见解，并概述了未来的发展步骤。
2020-11-16 cs.NI
Dynamic Features Adaptation in Networking: Toward Flexible training and Explainable inference
IBM Research Europe（IBM欧洲研究院）；Trinity College Dublin（三一学院）；ADAPT Research Centre（ADAPT研究中心）
本文提出结合自适应随机森林与漂移感知特征重要性方法，实现6G网络中的动态特征自适应与可解释推理，实验显示运行时间可降低2倍。
2025-10-09 cs.LG cs.NI
Integration of 5G with TSN as Prerequisite for a Highly Flexible Future Industrial Automation: Time Synchronization based on IEEE 802.1AS
工业4.0带来了新的用例类型，其中移动用例发挥了重要作用。这些用例对自动化和通信系统都有严格的要求，这是最近的车间技术无法实现的。因此，IEEE时间敏感网络（TSN）和开放平台通信统一架构（OPC UA）等新技术正在引入。此外，为了实现移动用例，有线技术无法使用，必须由无线连接取代，这必须满足工业环境的高要求。在这里，第五代无线通信系统（5G）被视为有希望的候选者。特别令人鼓舞的和同样具有挑战性的是移动机器人的合作工作，其中对时间同步的要求特别高。因此，本文介绍了符合5G的TSN时间同步（IEEE 802.1AS）集成的概念，以满足这些用例的要求。此外，本文描述了一个试验台的离散制造，主要是工业设备，以评估所提出的方法。
2020-11-12 cs.NI
Time Synchronization for 5G and TSN Integrated Networking
针对工业场景对无线网络确定性传输的需求，基于3GPP 5G与TSN融合网络愿景，改进TSN时间同步机制以解决多gNB竞争、重传及移动性问题，仿真验证显示在500m×500m工业环境下可实现1微秒的同步精度且支持两类节点互操作。
2024-01-31 cs.NI cs.SY eess.SY
UniFlex: Accelerating Networking Research and Experimentation through Software-Defined Wireless Networking
用于计算机网络的经典控制和管理平面正在解决单个无线网络设备内的协议层的单个参数。我们认为，这是不够的，在增加部署的高度可重新配置的系统，以及异构的无线系统共存于同一个无线电频谱，需要协调，甚至协调的多个参数在不同的协议层（跨层）在多个网络设备（跨节点）的适应阶段。我们提出了UniFlex，一个框架，使统一和灵活的无线电和网络控制。它提供了一个API，可以在多个网络节点上实现协调的跨层控制和管理操作。控制器逻辑可以以集中式或分布式方式实现。这允许将时间敏感的控制功能放置在受控设备附近（即，本地控制应用程序），将更多资源消耗的网络应用程序卸载到计算服务器，并使它们一起工作以控制整个网络。UniFlex框架是原型实现的，并作为开源提供给研究社区。我们在一些用例中评估了该框架，证明了它的可用性。
2016-11-10 cs.NI
SDN4CoRE: A Simulation Model for Software-Defined Networking for Communication over Real-Time Ethernet
以太网已成为汽车和工业自动化网络的下一个标准。IEEE 802.1Q时间敏感网络（TSN）等标准扩展已被证明能够满足这些环境的实时的【形】形和鲁棒性要求。通过软件定义网络功能增强TSN交换可带来额外的好处：TSN设备的编程选项可为环境的弹性、安全性和自适应性增加很大的价值。网络仿真允许在组装之前对高度复杂的网络进行建模，是设计和验证未来网络的重要过程。尽管如此，仍然缺少支持可编程实时的【形】网络的仿真环境。本文通过分享我们的软件定义网络在实时的【形】以太网（SDN4Core）上通信的仿真模型填补了这一空白，并提出了可编程实时的【形】网络建模的初步结果。在一个案例研究中，我们证明了SDN4CoRE可以模拟复杂的可编程实时的【形】网络，并允许测试和验证实时的【形】设备的编程。
2019-08-26 cs.NI
MSTG: A Flexible and Scalable Microservices Infrastructure Generator
本文提出微服务拓扑生成器（MSTG），一种可同时模拟微服务架构应用层和网络层的模块化可扩展工具，基于YAML拓扑生成部署配置并集成遥测功能，通过用例验证其性能与潜力。
2024-04-21 cs.NI
DTN7: An Open-Source Disruption-tolerant Networking Implementation of Bundle Protocol 7
在容中断网络（DTN）中，数据以存储-携带-转发的方式从网络节点传输到网络节点。在本文中，我们提出了一个开源的DTN实现，称为DTN 7，最近发布的捆绑协议版本7（草案版本13）。DTN 7是用Go语言编写的，提供了内存安全和并发执行等特性。DTN 7采用模块化设计和可互换组件，有利于DTN的研究和应用开发。此外，我们提出了DTN 7和其他DTN系统，包括Serval，IBR-DTN，和Forban的比较实验评估的结果。我们的研究结果表明，DTN 7是最新的捆绑协议版本7的一个灵活和高效的开源多平台实现。
2019-08-27 cs.NI
Enabling Multi-hop Forwarding in 6LoWPANs through Software-Defined Networking
无线传感器网络（WSNs）在物联网（IoT）市场的扩展中发挥着重要作用，因为它们允许在大面积范围内部署低成本和低功耗网络。6LoWPAN标准的引入允许WSN进入IPv6时代，传感器无缝集成到外部网络中。最近物联网在工业系统中的应用正在引入新的流量模式--机器到机器（M2M），以及通信挑战，这些挑战可以修改无线传感器网络的经典多点到点模式，将接收器作为每个节点的根通信。为了解决这些问题，我们提出了一种架构，使一个有效的和受控的多跳转发超过6LoWPAN。我们的方法基于标准的6LoWPAN协议栈，我们利用软件定义网络范例，以实现网络的可重构性。我们评估我们的架构在模拟环境中的性能，多点到点和M2M流量，我们证明了它的可行性，在一个真正的测试平台。
2019-03-18 cs.NI
Time-Sensitive Networking for robotics
Erle Robotics（Erle机器人公司）
我们认为，时间敏感网络（TSN）将成为机器人实时通信的事实标准。我们提出了一个审查和分类的不同的通信标准，这是相关的领域，并介绍了传统的交换式以太网网络的典型问题。我们讨论了一些相关的TSN功能确定性通信和实验评估的一个典型的机器人场景中的成形机制。特别是，根据我们的研究结果，我们认为许多现有的实时工业解决方案将慢慢被TSN取代。这将导致物理上可互操作的机器人和机器人组件的统一景观。
2018-09-11 cs.NI cs.RO
Quantum Computing in Wireless Communications and Networking: A Tutorial-cum-Survey
本文以教程兼综述形式系统介绍量子计算基础及其在无线通信与网络优化中的应用，并展望安全、定位、视频流等方向及开放问题。
2024-11-19 cs.NI
Anchor-Less Producer Mobility Management in Named Data Networking for Real-Time Multimedia
以信息为中心的网络（ICN）是满足基于IP的网络挑战的有前途的解决方案之一。ICN将基于IP的访问模型转变为以数据为中心的模型。命名数据网络（NDN）是一种灵活的ICN架构，它基于内容分发，将数据视为核心实体，而不是基于IP的主机。用于诸如因特网电话的实时的【形】多媒体通信的用户生成的移动内容如今非常普遍，并且在质量和数量上都在增加。在NDN中，生产者移动性是支持不间断的实时的【形】多媒体通信的挑战性问题之一，并且需要解决NDN作为未来Internet架构的问题。我们断言，移动节点的未来位置预测可以帮助设计高效的无锚移动性管理技术。在这篇文章中，我们展示了如何位置预测技术可以用来提供一个锚无移动性管理解决方案，以确保无缝切换的生产者在实时的【形】多媒体通信。结果表明，在位置预测精度较低的情况下，我们提出的方法仍然大大降低了总的切换延迟和往返时间，而不会产生网络开销。
2019-05-22 cs.NI
Software Defined Networking Enabled Wireless Network Virtualization: Challenges and Solutions
下一代（5G）无线网络预计将支持海量数据，并以具有成本效益、灵活和敏捷的方式适应具有不同要求的各种服务/用例。作为一种有前途的解决方案，无线网络虚拟化（WNV）或网络切片使多个虚拟网络能够按需共享公共基础设施，并针对不同的服务/用例进行定制。本文重点讨论实现WNV的网络范围的资源分配。具体而言，动机，使平台，和西尼罗河的好处，首先审查。然后，资源分配西尼罗河随着技术挑战进行了讨论。然后，提出了一个支持软件定义网络（SDN）的资源分配框架，以促进WNV，包括关键过程和相应的建模方法。最后，以西尼罗河流域资源分配为例进行了案例研究。最后，一些开放的研究课题，西尼罗河病毒的必要性进行了讨论。
2017-04-05 cs.NI
Content Confidentiality in Named Data Networking
在本文中，我们提出了一种基于名称的访问控制方案的设计，通过应用端对端加密的数据发布在NDN灵活的细粒度访问控制，它允许定义一个强制的访问策略上发布的数据，以促进数据的机密性。该方案是基于密文策略的基于属性的加密（CP-ABE）。我们讨论了两个用例的基础上使用的计划，并报告与之相关的开销，根据我们的实现。
2021-02-21 cs.CR cs.NI
Extending Reference Broadcast Infrastructure Synchronization Protocol in IEEE 802.11 as Enabler for the IIoT
实现工业物联网，越来越多的移动用例将出现在工业领域，这需要新颖的概念和平滑的集成到传统部署中。由于精确的时间同步对于无线设备来说特别具有挑战性，因此我们提出了一种在IEEE 802.11无线局域网中扩展参考广播基础设施同步协议的简单但准确的同步概念，以及IEEE 802.1AS的适当集成，IEEE 802.1AS是IEEE时间敏感网络标准的一部分。此外，该概念的评估与测试平台使用商业现成的硬件和一个现实的离散自动化demonstratorequipped主要与工业组件。通过使用上述用于无线通信的设备，该概念可以直接应用于现有的工业解决方案中，从而验证了所提出的结果。结果表明，实现的同步性适用于广泛的强制性移动用例，这是最重要的一个功能齐全的工业物联网。
2021-06-07 cs.NI
Reconfiguration Algorithms for High Precision Communications in Time Sensitive Networks: Time-Aware Shaper Configuration with IEEE 802.1Qcc (Extended Version)
随着新的联网范例出现用于不同的联网应用，例如，信息物理系统和不同的服务在融合的数据链路技术下处理，例如，以太网，某些具有关键任务流量的应用程序无法在使用传统以太网分组交换网络协议的同一物理网络基础设施上共存。IEEE 802.1Q时间敏感网络（TSN）任务组正在开发协议标准，以在基于以太网的分组交换网络上提供确定性属性。特别是，IEEE 802.1Qcc（集中式管理和控制）和IEEE 802.1Qbv（时间感知整形器）可用于管理和控制具有周期性属性的调度流量流以及相同网络基础设施上的尽力而为流量。在本文中，我们调查的影响，使用IEEE 802.1Qcc管理协议，以准确和精确地配置TAS启用交换机（与传输窗口由门控制列表（GCL）与门控制条目（GCE）），确保超低延迟，零数据包丢失，和最小的抖动为预定的TSN流量。我们研究了集中式网络/分布式用户模型（混合模型）和完全分布式（分散式）802.1Qcc模型在一个典型的工业控制网络的目标是最大限度地提高预定的流量流。
2019-06-27 cs.NI
Computation Diversity in Emerging Networking Paradigms
如今，计算在未来一代的计算机和通信网络中扮演着越来越重要的角色，如有线网络的软件定义网络（SDN）以及无线网络的云无线电接入网络（C-RAN）和移动云计算（MCC）的最新进展所例证的。本文提出了一个统一的概念，即，计算多样性，描述计算资源对有线和无线通信的影响和不同形式。通过根据服务质量（QoS）要求将计算资源链接到通信网络，我们可以展示计算资源如何影响网络。此外，通过分析SDN、C-RAN和MCC中计算资源的不同功能，我们可以展示计算资源在不同网络中呈现的多样性和灵活性。计算多样性的研究可以为未来的网络设计提供指导，如何在计算之间联合分配资源（例如，CPU容量）和通信（例如，带宽），从而节省系统能量并增加用户体验。
2017-05-09 cs.NI
Application of Virtualization Technologies in Novel Industrial Automation: Catalyst or Show-Stopper?
工业4.0描述了一种自适应和可变的生产，其中其工厂单元必须以非常短的间隔重新配置，例如在每个工件之后。此外，这种情况不能用传统设备（例如可编程逻辑控制器）来实现。在这里，使用经过验证的信息技术正在征服生产大厅（IT-OT融合）。因此，虚拟化和新型通信技术都被引入工业自动化领域。此外，这些技术被视为促进各种新兴用例的关键。然而，目前尚不清楚每个专用硬件和软件组件是否可以在不进行重大调整的情况下进行升级，这些组件是为特定控制任务开发的，并且几十年来表现良好。在本文中，我们将根据工业应用的严格要求，分析硬件和操作系统级虚拟化的机遇和挑战。为此，通过确定不同虚拟化技术的计算和网络开销、配置工作量、可访问性、可伸缩性和安全性来设置不同虚拟化技术的基准。
2020-11-16 cs.NI
Dependability-Aware Routing and Scheduling for Time-Sensitive Networking
时间敏感网络（TSN）扩展了IEEE 802.1以太网，用于多个领域的安全关键和实时应用，例如，汽车、航空航天或工业自动化。然而，这些系统中的许多也具有严格的安全要求，并且安全攻击可能损害安全性。给定一个基于TSN的分布式体系结构，一组应用程序的任务和消息，以及一组安全和冗余的要求，我们有兴趣合成一个系统配置，这样的实时性，安全性和安全性的要求得到维护。我们使用时间有效流丢失容忍认证（TESLA）的低资源多播认证协议，以保证安全性要求，和冗余的分离消息路由容忍链路故障。我们认为，任务调度使用一个静态的循环调度表和消息使用TSN中的时间敏感的流量类，它依赖于调度表（称为门控制列表，GCL）在网络交换机。配置由任务的调度表以及消息的不相交路由和GCL组成。我们提出了一个约束规划为基础的配方，可以用来找到一个最佳的解决方案，我们的成本函数。此外，我们提出了一种基于模拟退火的元启发式算法，它可以找到很好的解决方案，大型测试用例。我们在几个测试案例中评估了这两种方法。
2021-09-13 cs.NI
Toward Demand-Aware Networking: A Theory for Self-Adjusting Networks
物理拓扑正在成为使通信网络更加灵活的下一个前沿。虽然第一个实证结果表明，这些灵活性可以被利用来重新配置和优化网络，以适应它所服务的工作负载，例如，以较低的基础设施成本提供相同的带宽，今天对可重构网络设计的基本算法问题知之甚少。本文是对需求感知、自适应网络理论的研究。我们的主要立场是，自我调整网络应该通过自我调整数据结构的分析来看待。因此，我们提出了一个分类的不同算法模型的需求不经意的，固定的需求感知和可重构的需求感知网络，引入一个正式的模型，并确定目标和评估指标。我们还展示了，通过例子，需求感知网络的固有优势，在国家的最先进的需求遗忘，固定网络（如扩展器）。
2018-07-09 cs.NI
Comparative Performance Evaluation of 5G-TSN Applications in Indoor Factory Environments
本文通过仿真评估不同室内工厂应用与环境下的 5G-TSN 性能，验证其结合 5G URLLC 与 TSN 可满足严格时延和可靠性需求。
2025-02-10 cs.NI
Constraint programming for flexible Service Function Chaining deployment
网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）是最近获得巨大发展势头的技术，这要归功于它们作为一种灵活且具有成本效益的解决方案的承诺，该解决方案用于用在云中的通用硬件上运行的软件设备来替换基于硬件的、依赖于供应商的网络中间盒。通过实现所谓的服务功能链（SFC），即，组成服务的一系列虚拟网络功能（VNF）是一项具有挑战性的任务。在本文中，我们解决这一任务的两个关键的子问题：i）语言形式化的要求，一个给定的SFC的网络和ii）的解决方案的SFC设计问题，一旦收到的请求。至于i），在我们的解决方案中，请求是建立在基于意图的方法之上的，其语法集中于询问用户她需要“什么”而不是“如何”实现，以简单和高级语言实现。关于ii），我们定义了一个正式的模型，描述网络架构和VNF属性，然后用于解决SFC设计问题的约束编程（CP），编程范式，这是经常使用的人工智能应用程序。我们认为，CP可以有效地用于解决这类问题，因为它提供了非常富有表现力和灵活的建模语言，具有强大的求解器，从而提供高效和可扩展的性能。我们证实了这一说法，通过验证我们的工具，一些典型的和非平凡的SFC设计问题。
2018-12-13 cs.NI
A Percolation based M2M Networking Architecture for Data Transmission and Routing
提出了一种基于渗流的M2M网络结构及其数据传输方法。所提出的网络架构可以是无服务器和无路由器的，这使得我们能够在小世界网络建模中基于六度分离理论的简化来有效地操作路由。数据传输可以分为两个阶段：路由和数据传输阶段。在路由阶段，探测包将在网络中发送和转发，从而选择多条路径，并根据最大跳数的收缩执行。在第二阶段，信息将被编码，比如说，用喷泉码，并使用在第一阶段中生成的路径传输。通过这种方式，可以建立一个高效的路由和数据传输机制，使我们能够构建一个低成本，灵活和无处不在的网络。这样的组网架构和数据传输可以用于很多M2M通信，比如物联网的存根网络、深空组网等。
2014-05-08 cs.NI
Convergence of Manufacturing and Networking in Future Factories
本研究聚焦未来工厂制造与网络融合，提出基于网络感知与生产感知的框架，挖掘5G及后5G系统结合智能组网与机器学习在工业4.0中的潜力，归纳三大用例并探讨私有网络挑战与6G方向。
2023-12-14 cs.NI
Flexible IoT Datapath Programming using P4
网络和设备技术的进步使得任何设备都能够连接到互联网，从而形成物联网（IoT）架构。基于物联网服务的互联网相关活动不可避免地会产生大量的实时数据，从而导致大数据现象。为了有效地处理如此大的物联网数据，软件定义网络（SDN）技术可以发挥作用。在SDN技术中，P4是用于编程协议无关的分组处理器的高级语言。本文介绍了我们如何使用P4来实现大规模物联网流数据流的灵活数据路径编程的初步工作。作为一个案例研究，我们描述了在任意网络拓扑结构中实现基于动态MST的数据路径编程，用于物联网数据汇集。
2020-06-29 cs.NI
A Look Inside 5G Standards to Support Time Synchronization for Smart Manufacturing
连接性在当前的智能制造转型中发挥着重要作用。5G被视为支持智能制造运营的端到端网络基础设施的组成部分。5G与时间敏感网络（TSN）的集成被视为智能工厂的整体通信解决方案。下一代工业化包括实时流程、自动化、固定和蜂窝网络以及高度多样化的设备。在单一基础设施中集成固定和蜂窝设备以实现端到端确定性通信需要高精度的时间同步。为了满足工业通信的需求，固定网络中的传输技术正朝着TSN和确定性网络的方向发展。5G的最新蜂窝规范旨在实现超可靠和低延迟通信，从而实现工业物联网。本文描述了基于3GPP TS 23.501 Release 16中给出的支持将TSN与5G网络集成的最新技术水平。介绍了工厂自动化和与5G网络集成的时间同步要求，以及标准化过程中的最新进展。
2022-05-20 cs.NI cs.SY eess.SY
Scalable Steiner Tree for Multicast Communications in Software-Defined Networking
软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）为流量工程提供了灵活的网络资源分配，但同时由于流量更难聚合，可扩展性问题变得更加严重。SDN中的这些关键问题已经针对单播进行了研究，但尚未针对多播流量进行探索，并且解决多播的这些问题更具挑战性，因为多播组中的成员的身份和数量可以是任意的。因此，在本文中，我们提出了一种新的多播树的SDN，命名为分支感知Steiner树（BST）。BST问题是困难的，因为它需要联合最小化的边缘和分支节点的数量在一棵树中，我们证明了它是NP-困难的和不可逼近的$k$，这表示组成员的数量。我们进一步设计了一个近似算法，称为分支感知边缘约简算法（BAERA），来解决这个问题。仿真结果表明，BAERA得到的树比最短路径树和传统Steiner树具有更高的带宽效率和可扩展性。最重要的是，BAERA在SDN中部署的计算效率很高，因为它可以在短时间内在大规模网络上生成树。
2014-05-08 cs.NI
Mission-Critical Public Safety Networking: An Intent-Driven Service Orchestration Perspective
基于意图的网络（IBN）为使用现代基于服务的架构在超5G（B5 G）部署中管理网络和编排服务提供了一种有前途的方法。公共安全服务是保持社会正常运转的基础，因为整个网络都能及时提供服务。这些服务的提供需要具有低开销和嵌入式智能的高效灵活的网络管理技术。IBN以模型驱动的方式将服务订阅者合并，以提供不同的以用户为中心的服务。然而，它需要特定于域和上下文的意图处理，以抽象管理网络功能。这项工作提出了超越B5 G网络的PS和关键任务（MC）服务的意图定义，以及MC一键通（PTT）用例之上的处理和编排架构。仿真结果表明，MC PTT服务坚持访问时间和口到耳延迟的关键性能指标，分别约为250和150毫秒，在意图处理期间经历的额外开销在20- 40毫秒的范围内。这验证了IBN为PS下一代网络提供灵活和可扩展的管理和业务编排解决方案的前提。
2022-05-08 cs.NI
Beyond Per-Request QoS: Coordinating Industrial Workflows with B5G/6G Network Capabilities
Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）；Fraunhofer Institute for Open Communication Systems (FOKUS)（弗劳恩霍夫开放通信系统研究所）；Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州国际创新学院）
本文提出一种能力感知协调框架，通过网络可持续支持的QoS配置与工业工作流相映射，提升服务连续性和负载下工作流完成率。
2026-06-22 cs.NI
Spatial Configuration of Agile Wireless Networks with Drone-BSs and User-in-the-loop
敏捷网络可以减少过度工程、成本和能源浪费。为此，至关重要的是有效地利用无线网络的所有自由度，从而不牺牲服务质量。为了获得灵活的网络的好处，我们提出了一个空间网络配置方案（SNC），这可以导致有效的网络，无论是从网络容量的角度来看，和盈利能力。首先，SNC利用无人机基站（drone-BS）来配置接入点。无人机BS通过提供完全灵活的部署机会来改变异构无线网络的范例。另一方面，其有限的耐久性和潜在的高成本增加了有效利用无人机BS的重要性。因此，第二，用户的移动性是利用用户在环（UIL），其目的是影响用户的移动性，通过提供激励。所提出的非协调SNC是计算高效的方法，然而，它可能不足以利用无人机BS和UIL之间的协同作用。因此，我们提出了联合SNC，这增加了性能增益以及计算成本。最后，半联合SNC结合了联合SNC的优点和计算效率。数值结果表明，半联合SNC比联合SNC快两个数量级，与常规系统相比，可以获得15%以上的利润。
2018-09-14 cs.NI
Service-based Fog architecture without DNS redirection
物联网（IoT）的异构和分布式特性推动了5/5+G架构及更高架构中对极快速和细粒度服务配置的需求。为了满足这些需求，关键是实现高效灵活的计算和网络结构，这些结构可以快速重新配置以满足手头的计算和通信任务。在本文中，我们提出了一种新颖的雾计算架构，将物联网通信转换为服务交易，通过快速高效的网络结构进行配置。服务匹配由网络功能提供，该网络功能使用信息中心网络（ICN）研究的原则设计，将边缘请求直接路由到最近的服务点，而无需昂贵且缓慢的DNS重定向。所提出的雾基板降低了网络的复杂性和开销，同时架构简单。我们评估的架构，通过比较如何雾可能建立在现有的网络结构和量化的性能优势。评估结果表明，所提出的架构在减少所需的回程容量和路径长度的优越性。
2018-03-02 cs.NI
Configured Grant Scheduling for the Support of TSN Traffic in 5G and Beyond Industrial Networks
UWICORE Laboratory, Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH)（埃尔切米格尔·埃尔南德斯大学）；HW and Communication Systems Area, Ikerlan Technology Research Centre（伊克兰兰技术中心）
针对5G不原生支持确定性通信的问题，提出一种5G配置授权调度方案，利用TSN流量特征协调调度决策，在支持多周期TSN流方面优于现有技术。
2026-07-01 cs.NI
Scalability Analysis of 5G-TSN Applications in Indoor Factory Settings
本文针对工业无线网络难以满足严格时延与可靠性要求的问题，使用OMNET++仿真评估5G与TSN集成在多种室内工厂场景下的可扩展性，证明其可为时延敏感应用提供有界时延。
2025-02-10 cs.NI
Software-defined subcarrier wave quantum networking operated by OpenFlow protocol
未来在多用户网络环境中实现安全量子通信技术需要自动监控光链路条件和量子系统参数，并根据协议限制实时调整它们。我们演示了如何软件定义网络（SDN）的范例可以用来解决这个问题的例子的子载波量子通信系统，这是有前途的网络应用。提出了一种基于SDN OpenFlow协议的动态量子网络路由和通信安全的新方法。不同数据加密方法（量子或经典）之间的SDN操作动态切换将能够组织虚拟编码通道，并能够设置安全/带宽所需的服务质量级别。这些发展将从网络的角度进一步提高量子技术的可行性，并有助于将其推向工业规模。
2017-09-26 cs.NI quant-ph
Industry 4.0 and Beyond: The Role of 5G, WiFi 7, and TSN in Enabling Smart Manufacturing
本文围绕工业4.0愿景下的智能制造场景，分析5G、WiFi-7、TSN三类技术的工业通信应用价值，重点阐释TSN的核心要素，开展多维度对比研究，明确技术落地挑战与未来方向。
2023-10-03 cs.NI
Secure and Efficient Tunneling of MACsec for Modern Industrial Use Cases
工业4.0等趋势将为未来的工业网络带来新的挑战。更大的互联性、更高的数据量以及对速度和安全性的新要求将使新方法成为必要。性能优化的网络技术将被要求以安全的方式实现新的用例，如网络分离和隔离。一个新的和高效的协议，这将是至关重要的，这是MACsec。它是一种第2层加密协议，以前专门针对工业环境进行了扩展。然而，它缺乏连接本地网络的能力。因此，在这项工作中，我们提出了一个安全和高效的第3层隧道方案MACsec。我们设计并实现了两种方法，这是同样安全的，大大优于可比的最先进的技术。
2022-05-25 cs.CR cs.NI
Data Management in Industry 4.0: State of the Art and Open Challenges
信息和通信技术正在渗透到工业和制造系统的各个方面，加快了大量工业数据的生成。本文综述了数据管理应用于网络化工业环境的最新文献，并确定了未来几个开放的研究挑战。作为第一步，我们提取重要的数据属性（数量，种类，流量，关键性），并根据实际应用确定各种基本工业用例的相应数据支持技术。其次，我们提供了一个详细的概述，最近的工业建筑设计方面的数据管理哲学（数据存在，数据协调，数据计算）和他们的分布程度。然后，我们对最近的文献进行了全面的调查，从中我们得出了工业数据支持技术和以数据为中心的服务的最新进展的分类，从物理部署中的现场级别一直延伸到云和应用程序级别。最后，在这一批判性分析的丰富结论的激励下，我们确定了未来研究的有趣的开放性挑战。本文中介绍的概念主题涵盖了工业自动化金字塔层的大部分。我们的方法是多学科的，因为选定的出版物来自两个领域;通信、网络和计算领域以及工业、制造和自动化领域。本文可以帮助读者深入了解数据管理目前是如何在网络化工业环境中应用的，并选择有趣的开放式研究机会进行研究。
2019-05-03 cs.NI
