云存储系统中基于MSR码的局部性修复编码

为了提高分布式云存储系统的存储可靠性和故障节点修复效率,提出一种基于最小存储再生码的局部性修复编码方案. 具体地,构造适用于云存储的系统最小存储再生码,以此码为局部码构造局部性修复编码,确保最大距离可分性质和简单修复特性. 性能分析和仿真结果表明,该局部性修复编码方案可实现云存储系统中多个故障节点的快速修复,具有较低的修复局部性,相对于三副本复制方式和简单再生码,该局部性修复编码方案在存储开销和修复带宽开销方面的性能更优.     

分布式存储系统的可靠性研究

通过对分布式存储系统体系结构的研究,认为数据服务的可靠性由时间、节点失效概率密度函数、数据分离算法及存储策略这4个因素影响．在此基础上,结合可靠性理论,用概率方法构造了存储系统的可靠性模型,根据模型可以对给定系统的可靠性进行预测,并据此制定存储策略,从而将可靠性问题在系统设计阶段解决,并使数据服务的可靠性保持在较高水平．     

一种新的3容错扩展RAID码

随着存储系统规模的扩大,如何提高存储系统可靠性成为一个必须解决的问题. 目前的双容错独立冗余磁盘阵列(RAID)码已经无法满足存储系统可靠性要求. 在双容错行对角奇偶校验(RDP)码的基础上,提出了一种编码冗余率和纠错能力达到编码最优的新的扩展RDP-RAID码,可以允许任意3磁盘同时故障,并给出了一种基于二元矩阵变换的简单和直观的译码算法. 与STAT码和EEOD码相比,扩展RDP-RAID码的编译码复杂度、更新复杂度、存储效率的综合性能可达到最优,存储可靠性高.     

基于Hadamard矩阵构造部分重复码

针对分布式存储系统故障节点修复问题,提出一种部分重复(FR)码的构造算法。由Hadamard矩阵经过简单变换直接构造FR码。随后引入了分组思想,由8阶Hadamard矩阵构造分组FR码(HGFR),构造更加简洁直观,实现多故障节点在局部修复组内进行精确无编码修复。理论分析发现,与RS码和SRC简单再生码相比,设计的HGFR码在分布式存储系统节点发生故障时的修复局部性、修复复杂度和修复带宽开销都降低,且修复效率提高,减少了故障节点的修复时间。     

基于循环矢量构造的精确修复MDS编码

为解决分布式存储系统节点精确修复的问题,构造了一类最小存储再生编码,该编码属于最大距离可分(MDS)删除码. 利用循环矢量构造生成矩阵,将冗余数据与系统数据混合存储,编码过程中所有的运算都属于伽罗华2域. 采用该编码的存储系统,在发生单节点故障时,精确修复的最小带宽为理论最小值,在系统正常工作时,能为单用户提供最大理论值的可用带宽. 与最小存储再生码和最小带宽再生码相比,编码矩阵简单,解码计算量较小,能提供较高的可用带宽.     

基于EEOD码的一种有效的数据分布策略

在EVENODD码的基础上,提出一种新的基于EEOD码的数据布局分布策略。该策略只需要三个额外的存储设备保存校验信息,能容许任意三个存储设备同时故障。策略中的校验方程组用图的回路表示,可将其顶点逐步消除,把译码过程归结为图回路的叠加。讨论了基于EEOD码数据分布策略的性能,与其他策略相比,其容灾能力大幅度提高,编码和译码过程只需要简单的异或运算,但空间利用率和系统吞吐量的影响非常小。     

短长度非规则重复累积码的构造

为了构造高性能的短长度非规则重复累积(IRA)码,分析了影响其性能的主要因素,在此基础上,对循序边增长(PEG)算法进行了改进。改进算法对度为2的变量节点施加了更多的保护,同时还减小了低码重码字出现的概率。仿真结果表明,用改进的PEG算法构造出的短长度IRA码,不但具有很低的错误平底,而且没有损失低信噪比区域的误码率性能。     

无人值守传感器网络的高性能分布式存储算法

为解决无人值守传感器网络的数据存储可靠性问题,提出了一种具有低通信成本和低访问成本的分布式存储算法．算法采用步数为cn的并行定向随机游走机制,将网络中的k个源数据包按照一定的接收概率分散存储到网络中所有的n个节点,在每个节点形成一个存储数据包．理论分析和实验结果表明,基于该算法的存储过程完成之后,即使有部分传感器节点损坏,Sink节点只要随机收集到k+ε,ε大于等于11个存储数据包,就能成功地计算出原来的k个源数据包．与具有代表性的基于LT码的算法相比,文中算法将存储每个源数据包的通信次数从约3nlnn降至约3n;将读取源数据包的节点访问次数从大于k+100降至约k+11．     

基于Hadamard矩阵的最优局部修复码构造

现有的局部修复码大多能满足最小距离最优的边界条件,但是在满足最小距离最优情况下构造维度最优的局部修复码还比较困难。针对上述问题,提出一种基于Hadamard矩阵的最优局部修复码的构造方法,通过对Hadamard矩阵进行扩展,构造局部修复码的校验矩阵,进而通过此校验矩阵构造最优局部修复码。首先,基于Hadamard矩阵构造局部修复码的校验矩阵,通过校验矩阵构造的局部修复码的最小距离可以达到最优最小距离界,但是其维度没有达到最优维度边界条件;为进一步提高维度,将校验矩阵中的关联矩阵0和1元素互换得到新的关联矩阵,通过和新的关联矩阵级联进行扩展,构造的扩展局部修复码不仅可以达到最小距离最优,且能达到维度最优的边界条件。与现有局部修复码相比,该构造的局部修复码是最小距离和维度最优的局部修复码,且其码率也更逼近局部修复码最优码率的边界。     

基于改进SSA的风光氢储综合供电系统配置优化

在保障风光氢储综合供电系统可靠性的前提下，为最大限度地降低单位发电成本，提升系统整体的经济性，提出了一种引入自立策略的改进麻雀搜索算法（SSA），并根据该方法对风光氢储综合供电系统电源容量配置进行了优化。建立以最小化单位发电成本为目标函数的优化模型，采用改进SSA算法进行求解。研究结果显示：该算法具有较好的寻优能力，系统单位发电成本降低了23.3%。     

Beta-Binomial删除信道中的喷泉码文件传输协议

由于命名数据网络(NDN,Named-Data Networking)无环路、逐包、逐跳转发的特点,使得数据包回传成功率降低,而传统的TCP/IP协议中的ARQ和ACK机制对于多播会话不再适用.由于NDN中的传输信道可以等效为二进制删除信道,因此可以通过应用层编码来实现文件的可靠传输.传统的信道编码技术如卷积码、级联码和RS码等复杂度较高,而将NDN与低复杂度的喷泉码的结合可以实现分布式的存储架构,因而可通过喷泉编码在应用层协议中实现可靠的纠删机制,保证整体文件的传输可靠性.以往的研究一般是基于确定的删除概率信道模型,但是由于网络的异构性和信道噪声等因素影响,可能会造成信道丢包概率呈随机性分布.因此,本文在Beta-Binomial分布模型的前提下,根据贝叶斯统计的先验信息和中心极限定理,对随机概率下的纠删信道的文件可靠传输协议进行了数学建模和理论推导.仿真结果显示此模型更具有普适性,此传输协议可在信道状况未知的前提下从理论上求出最小发包数,减少冗余编码包,提高文件整体的投递成功率,在保证传输可靠性的同时有效提升协议传输效率.     

基于网络编码的多播网络码字构造

针对网络编码技术,提出了一种存在链路故障多播网络的码字构造方法。该方法通过对接收节点搜索大于信源发送速率 的 条离散路径,确保接收节点任意 条输入链路的全局编码向量线性无关,接收节点收到 个正确符号,避免链路故障,恢复信源信息。利用最大距离可分码已有的成果,给出不同发送速率下信源所需的最小有限域,构造最大距离可分码 生成矩阵,将其列向量作为接收节点输入链路的全局编码向量,设计网络码字,实现网络编码。     

面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别

为了解决工业机器人视觉伺服中轮廓曲线角点识别效率低进而影响实时定位准确性的问题,提出面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别算法. 建立基于Freeman链码的机械爪轮廓曲线编码模型,利用差别码对机械爪轮廓曲线的角度变化特征进行统一编码建模. 通过基于差别码和卷积系数的卷积运算,对差别码进行局部非线性加权,计算机械爪轮廓曲线上各点的曲度精确量化辨识机械爪角点. 基于候选角点阈值、点的最远领域间隔和局部范围最多点数进行获选角点的初步选取. 采用平面轮廓曲线毛刺过滤筛选误识角点,实现机械爪角点的精确识别,为视觉伺服中实时定位提供可靠的位置信息. 通过与已有平面轮廓曲线角点识别算法对比,验证本研究所提方法的准确性和高效性,提取角点过程具有较强的鲁棒性.     

非均匀故障保护的分组修复码构造

考虑到实际分布式存储系统中存在热度不同的文件,构造了一种基于非均匀故障保护的分组修复码（GRC-NFP）,可对热文件和高故障概率节点提供更高等级保护,并降低多故障节点修复的磁盘读取开销.在文件冷热分组后,用所存目标节点故障概率表征数据块故障概率,并排序,存入长度依次递增的多个数据分组,并生成组编码块.性能分析和实际系统部署结果表明,与里德-所罗门码和分组修复码相比,GRC-NFP可在存储开销较小的条件下拥有较高的容错能力和较低的修复局部性,并且使热文件能够受到更有效地保护.系统部署下较少的编码和故障修复时间进一步证明了GRC-NFP的可行性.     

一种LDPC码双向图环路检测新算法

对一种计算通信网节点间全部路由的逻辑代数化算法进行改进,提出一种LDPC码双向图环路检测新算法.算法遵循逻辑代数运算规则,由LDPC码校验矩阵构造双向图的邻接矩阵,并对邻接矩阵中行与行之间进行整合与删除运算以及部分元素的修正运算,对于码长为n,信息位为k的LDPC码只需(n-1)×k次整合和删除运算及k次元素修正运算,就能得到该双向图中所有的环路.通过算例详细说明算法的计算过程,并验证其正确性和合理性.     

最小尺度过饱和小波包分多址通信及其多用户检测

为提高无线通信系统的容量,引入过饱和小波包分多址(wavelet packet division multiple access,WPDMA)通信.提出一种最小尺度过饱和小波包分多址地址码集,该地址码集选取最小尺度的小波包基函数作为过饱和地址码,也就是选取小波包树型结构中尽量靠近根节点的地址码作为过饱和地址码.利用小波包整齐的树型结构,将针对树型结构的低复杂度的最优检测算法作为过饱和小波包分多址系统的多用户检测方法.最小尺度过饱和多址系统可以提供比正交多址系统更高的容量,而在AWGN信道和单径Rayleigh衰落信道下的仿真都表明,最小尺度过饱和多址系统的性能仅稍差于正交多址系统,性能可以接受.针对树型结构的低复杂度最优检测算法使过饱和小波包分多址检测的复杂度从用户数的指数次方降为低阶多项式次方.     

500kV无人值班变电站直流电源容量配置的改造方法

直流系统是变电站的重要组成部分,其设计方案的合理性直接影响变电站的安全、可靠运行。针对500kV变电站实现无人值班新模式,对直流电源的安全性、可靠性提出更高的要求;统计分析现有有人值班的500kV变电站直流用电负荷,介绍了近年来变电站直流电源技术的发展;分析变电站内的各种直流负荷,提出满足实际需要的蓄电池容量和充电装置容量的选择方案;最后,以安徽某500kV无人值班变电站直流系统为例,计算并配置该变电站直流电源容量,为同类直流电源改造提供了参考。     

面向光传输网的Polar-LDGM码方案

针对光传输网（OTN）对纠错码低实现复杂度、逼近香农限性能和无错误平层的要求,提出了一种基于Polar码和低密度生成矩阵（LDGM）码的低复杂度高速级联码方案。首先针对级联模型阐述了Polar-LDGM码的编码设计方案,并分析了编码复杂度。然后基于两种码的结构特点,给出了基于置信传播（BP）算法的级联解码算法。通过合理利用高斯逼近（GA）法推导解码算法中传递消息的均值,能够准确地预测出Polar-LDGM码的理论错误概率。仿真结果表明,Polar-LDGM码满足在OTN中应用的要求。     

基于最大秩距离码的强安全线性网络编码算法

针对网络编码中的防窃听问题,基于最大秩距离(MRD)码,提出一种强安全线性网络编码算法。在本文算法中,源节点上的消息通过扩域上的MRD码的陪集编码方法进行预编码。同时,中间节点则采用基域上的线性网络码。理论上证明了本文算法可以将一个非安全线性网络码转换为一个强安全线性网络码,即它是一个一般化的强安全线性网络编码算法。与现有的强安全算法的对比表明,本文算法降低了中间节点上的编码域尺寸。     

多协作中继系统的最优功率分配

提出了协作通信中多协作中继和多接收天线的功率分配的分析模型,采用了矩阵的奇异值分解的方法来分析系统的信道矩阵,得到了一种在功率一定的条件下使信道容量达到最大的最优功率分配方案(OPA),并得出了最优功率分配系数的封闭表达式,并与平均功率分配(EPA)做了比较,得出在相同条件下OPA(optimal power allocation)比EPA(equal power allocation) 的性能好。