跨域通信网络中多级传输延时补偿方法研究.pdf

现代电子技术Modern Electronics TechniqueSep.2023Vol.46 No.182023年9月15日第46卷第18期随着物联网技术的普及，人们对于数据通信网络的要求不断提升，跨域通信网络具有较强的应用性以及数据信息感知性能，能够将其数据分散在各个空间的不同传感节点中，应用范围较广。但在特定网络数据通信中，网络传感器的节点传导能力存在局限性，造成传输信息的部分延时现象，进而影响整体跨域通信网络数据的传输，削弱系统通信性能。因此，应合理地利用跨域通信网络中多级传输延时补偿技术，在确保数据正常传输情况下进行数据检测与分析，进一步了解不同信息补偿所需的数据，提高数据延时补偿的科学性，并充分考虑跨域信息的认证可行性。文献1在有效确保延时状态下的 CACC系统弦稳定性的前提下进行数据预测，同DOI：10.16652/j.issn.1004373x.2023.18.026引用格式：杨迪.跨域通信网络中多级传输延时补偿方法研究J.现代电子技术，2023，46（18）：152156.跨域通信网络中多级传输延时补偿方法研究杨 迪（中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009）摘 要：跨域通信网络内部存在较多的传输链路，频率相同的通信载波之间在多级传输延时的过程中易生成干扰信号，导致延时补偿误差增大。针对该情况，文中提出一种跨域通信网络中多级传输延时补偿方法。根据不同域下的用户信息构建跨域认证机制，并进一步检测通信密钥状态，及时补偿缺失的数据信息，实现有效的通信信息检测。通过均衡跨域通信网络簇中的信息负载提升内部网络之间的传输交流性能，避免数据之间的模糊关系；调节通信信号衰弱因子参数，获取合理有效的补偿参数，并建立跨域信息与通信网络节点之间的关系，由此完成多级传输延时补偿操作。实验结果表明，文中方法在进行延时补偿时所需的补偿差值较小，产生的间距误差在5%以内，能够有效实现跨域通信网络中多级传输延时补偿的处理。关键词：跨域通信网络；多级传输；延时补偿；跨域认证；网络信息传输；延时误差中图分类号：TN915.0234；TP399 文献标识码：A 文章编号：1004373X（2023）18015205Research on multistage transmission delay compensation in crossdomain communication networksYANG Di(China Airborne Missile Academy,Luoyang 471009,China)Abstract：There are many transmission links in the crossdomain communication network,and interference signals are easily generated between carriers with the same frequency in the process of multistage transmission delay,resulting in the increase of delay compensation error.On this basis,a method of multistage transmission delay compensation in crossdomain communication network is proposed.The crossdomain authentication mechanism is constructed according to user information in different domains,the state of communication key is further detected,and the missing data information is compensated in time,so as to realize effective communication information detection.The transmission and communication performance between internal networks is improved by balancing the information load in cross domain communication network clusters,so as to avoid fuzzy relationships between data.The fading factor parameters of communication signals are adjusted to obtain the reasonable and effective compensation parameters,and the relationship between crossdomain information and communication network nodes is established,so that the multistage transmission delay compensation operation is completed.The experimental results show that the method proposed in this paper requires a small compensation difference for delay compensation,resulting in a spacing error of less than 5%.It can effectively achieve the processing of multi level transmission delay compensation in cross domain communication networks.Keywords：cross domain communication network;multilevel transmission;delay compensation;cross domain authentication;network information transmission;delay error收稿日期：20230109 修回日期：20230215152152第18期时加强对动力学模型网络拓扑调整的力度，综合考虑范数条件，构建完整的建模与评价体系，同时优化参考轨迹的 MPC 方案，将目标函数控制在趋近最小数值的范围内。尽管此种方法能够有效对延时数据进行补偿，但补偿所需的时间较长，无法得到精准的补偿数据。文献2中提出基于无线传感器网络的延时优化方案，利用滑动平均模型预测通信网络所处的状态，由此分析不同数据的传输程度，按照传输的数据选择相应的节点参数，能够同时生成多个数据结构，完善补偿操作。但该方法无法达到精准预测数据的程度，补偿差值较大。针对以上问题，本文采取跨域通信信息检测与多级通信网络簇负载的方法加强对多级传输延时补偿的研究力度，完善延时补偿，缩短补偿差值。1 跨域通信信息检测为有效解决跨域通信的信息传输安全，需进行信息数据检测，并确保在不同域之下的信息分别参照不同的系统参数，构建联合跨域通信方案，加强信息检测管理平台之间的联系3。通过设计密钥共享的方式连接部分域的服务器，考虑跨域认证机制，加强通信密钥检测力度，达到安全检测信息的目的。1.1 跨域认证机制设置网络跨域访问机制，根据内部的安装系统管理平台参数构建完整的独立数据库，将持有的部分密钥数据与通信网络数据内部信息相连，限制连接数量，并调整私钥的存储位置，扩大存储空间，构建跨域访问平台。跨域访问结构图如图1所示。图1 跨域访问结构图分别对应私钥和公钥的存储位置调整跨域通信网络中的平台参数，设置实体通信传输通道，转化通信实体，建立网络传输连接点4。当主连接点 k想要连接其余连接点时，需经过下述步骤进行网络跨域认证操作：1）首先将通信网络信任域的传输实体通过数据传输信道传送至跨域访问申请空间，并附加密钥信息，计算获取签名数据，其表达式为：Ac=i=1nKi-1Qi（1）式中：Ac表示签名数据；Ki-1表示申请空间参数；Qi表示密钥信息。根据获取的主密钥将网络传输信息加密，并将其发送至跨域传输信道，利用计算的签名数据得到具体的跨域参数5。2）在收到跨域访问请求后调整信任域之间的参数，减少信任域的参数误差，转化实体签名信息，强化密钥加密性能，将密钥信号通过转送通道发送至信任域。数据传输队列模型如图2所示。图2 数据传输队列模型3）传输主信任域的数据信息，以此验证密钥用户身份，认证身份密码，同时输入验证参数管理身份信息，其输入公式为：Ji(p+i)=dt(Ji+l)（2）式中：Ji表示主信任域信息；p表示密钥参数；i表示输入数据数量；d为转化指标；t为输入时间；l表示验证参数。识别来自信任域的跨域认证请求，生成存储认证信息，利用身份管理平台加密主域空间数据，并将数据信息发送至主节点。4）当信任域接收到主节点的验证请求后，首先利用密钥信息解锁跨域通信网络的流动参数，验证用户身份，当验证信息通过后，转化主密钥身份，计算自主域空间的参数指标6。将指标数据传输至信任域的根节点中，验证跨域认证机制信息，实现整体跨域认证操作。1.2 通信密钥检测通信密钥需经过相应的协商机制获取通信网络的数据信任，并利用信息加密功能保护自身数据交换，执行数据会话指令，其协商过程如下：1）根节点数据反复认证通过的数据信息，同时向主节点发送密钥生成机制，选取适宜的对称密钥作为传输通道加密数据，其加密公式为：杨 迪：跨域通信网络中多级传输延时补偿方法研究153现代电子技术2023年第46卷N=Jopt（3）式中：N表示加密数据；表示生成机制；Jopt表示认证信息；表示反复次数；表示传输参数。2）当根节点确认系统供给的密钥信息与通信网络提供的密钥信息参数相符时，按照相关规则固定密钥参数操作延时时间7。3）将信息密钥的延时时间加密后发送至主节点存储空间，利用私钥解密传输数据信息，并加强对延时时间的管理，避免冗余数据。信号收集时长和公式为：PnonKH=fPelec+ffdr3toKH（4）式中：PnonKH为信号收集时长；f为存储速率；Pelec表示信号检测时长；fd表示网络密度；r3toKH表示节点生成簇。4）在跨域通信密钥接收到时间信号后，分别利用私钥和公钥对检测信号进行解密处理，并考虑密钥过期时间对整体检测的影响，实现精准检测8。1.3 通信信息检测根据获取的通信密钥检测数据对通信信息进行集中处理与检测，收集网络载波信息，同时输送传导信号，将通信网络信息全部传导至处理空间中，并计算在相同频率下的载波数据传输速率，控制不同状态下的检测信息传输方向。设置检测安全参数，并连接系统参数进行终极管理，设置公式为：X2G2ini=nei+1（5）式中：表示载波密度；X2为载波传输速率；G2ini为处理机制；nei为内部载波传输频率。挑选与密钥参数相适应的检测参数作为样本数据，提取查询网络层次结构中的级别位置信息，随机生成检测点，并按照检测点的存储位置划分相应的检测区域9。调整检测信息的主节点加密时长，缩短信息检测所需的时间，进而确保整体信息检测的有效性。2 跨域通信网络多级传输延时补偿根据以上检测的跨域通信信息进行跨域通信网络多级传输延时补偿操作，结合多级网络通信簇进行负载检验，并计算网络间距，实现最终的信息补偿处理。2.1 多级通信网络簇负载均衡多级通信网络簇节点数据，将节点信息传输至监控区域，确定节点中的能量消耗，并融合网络数据，按照多级网络通信模型分解获取最佳负载个数1011。调整网络节点的连接半径，加大检验范围，收集监控数据并调节均衡网络簇负载，收集公式为：T=cij Kpiji=10 c（6）式中：T为收集数据；cij为检验程度；Kpij为连接半径；c表示检验范围；为最佳负载个数。在选择多级通信网络簇时，利用竞争提取的方法设置负载检验评价标准12。确定不同网络簇的信号发送与传导路线，以最小代价传导延时补偿信息,并优先调节相应路由中的信息素，其调节公式为：vij=vij+vij（7）式中：vij表示调节后的信息素浓度；vij表示初始信息素浓度；vij表示调解过程中增加的信息素。搜索多级路径，设置网络节点间的最小间距，加大节点间的竞争力度，实现汇聚点与节点的连接13。在数据信息传输阶段增加通信网络簇负载初始信息素浓度，当完成整体网络簇数据传输后，更新信息素参数，实现数据延时补偿。2.2 信息补偿根据上述取得的网络簇负载数据调整通信网络内部的载波信息，将载波数据调整至相同的操作空间，并构建离散时间模型，时刻监测信息补偿情况14。预测数据延时现象产生的可能性，同时设置延时边界参数进行补偿数据管理，并预测补偿信息。预测模型如图3所示。图3 预测模型在通信网络内部分析数值关系，并划分补偿区域，在不同的载波控制条件下匹配不同的锁定算法，由此输入理想信息补偿信号传输的速度参数，在初始信息预测周期内计算延时载波信号的发出时长，控制载波信息在可控范围内，其计算公式为：t=(L-Smin)Smax-L（8）式中：t为载波信号发出时长；为载波信息参数；为传输速率；L为预测周期；Smin为最小信号波长；Smax为最大信号波长。分析不同信息补偿条件下的通信网络数据收集数量对补偿的影响，并集中处理处于补偿中心的数据信息。通过载波信号连接反馈信号，若反馈信号产生信号误差，则记录误差参数，并将误差数据剔除，同时加强管理信息补偿空间的通信信号，保证整体信息补偿154第18期处理在系统正常运行的条件下进行。3 实验研究为了检验跨域通信网络中多级传输延时补偿方法的科学性，设置实验进行延时补偿差值研究，并进行如下步骤的仿真测试。1）选择 Matlab 模拟通信网络环境，构建中心网络拓扑结构，按照相等的网络间距设置相应的控制空间，通信网络内部包含 6个网络簇以及 8个网络节点，仿真采样的时间间隔为0.2 s。2）利用线性控制器对网络拓扑结构进行控制，并分析网络信息传输敏感性，记录网络数据运动状态，对通信网络传输进行稳定性测试，将测试的间距误差作为输入参数，并量化处理网络传输参数指标，设置延时记录点，参考记录点位置，构建实验监测点。3）在实验测试的过程中，网络传输速度不超过正常网络数据传输速率，并由此建立实验仿真环境平台进行数据收集。3.1 跨域通信网络延时边界测试在跨域通信网络正常运行的条件下通过测试不同的控制方法，确保系统运行稳定性的延时边界，并获得本文方法、基于模型预测控制方法以及基于无线传感器网络方法在相同延时条件下的加速度与间距实验检测结果，分别如图4和图5所示。如图4所示，当延时条件达到临界点时，基于模型预测控制方法首先产生系统网络不稳定的状态，样本 15之间差值较大，加速度差值在 0.5以上；基于无线传感器网络方法的系统稳定性在一定程度上出现下降现象，样本 15 的加速度差值为0.3；而本文方法的加速度差值基本为0，无明显变化。如图 5所示，当延时条件有所增加时，基于模型预测控制方法的系统网络稳定状态大幅下降，样本15的间距差值波动大，为 1 m；基于无线传感器网络方法的速度曲线在初始波峰存在临界稳定的状态，表明此时该系统达到延时边界，样本 15的间距差值为 0.5 m；而本文方法的稳定性略显下降，间距差值为 0.15 m，但明显优于其他两种方法。3.2 跨域通信网络弦稳定性测试为实现优化检测目标，对整体系统网络的弦稳定性进行量化检测处理，三种方法在相同的延时条件下的间距误差结果如图 6和图 7所示。如图 6所示，当网络延时达到临界值时，系统网络出现不稳定状态，本文方法的稳定性间距误差较小，处于0.010.03 m之间，明显低于其他两种方法的数值。如图7所示，当网络延时持续增加时，本文方法的稳定性保持良好状态，间距差值低于0.05 m；基于模型预测控制方法的网络稳定性处于临界状态，样本间的间距差值为0.3 m；基于无线传感器网络方法的网络稳定性间距误差较大，样本间距差值大于0.5 m。图4 加速度检测结果4 结 语目前，跨域通信网络中多级传输延时补偿方法常常存在丢包问题，造成补偿误差较大。为了解决该问题，本文完善延时补偿系统，达到减少延时误差的效果，并得到如下结论：1）通过调整联合跨域机制构建通信网络平台，利用密钥信息降低解密的难度，获取高效的检测信息。2）利用延时补偿算法管理补偿系统，实现补偿通信连接。3）根据获取的多级通信网络簇负载数据，完善传输延时补偿性能，缩小补偿差值。杨 迪：跨域通信网络中多级传输延时补偿方法研究155现代电子技术2023年第46卷参考文献1 田彬，姚柯，王孜健，等.基于模型预测控制的CACC系统通信延时补偿方法J.交通运输工程学报，2022，22（4）：361381.2 陈丽琴，顾静军.基于无线传感器网络的地铁通信传输延迟优化方法J.传感技术学报，2022，35（5）：698702.3 高吉星，虞志刚，冯旭，等.面向空间网络的虚拟路由器实现方法J.中国电子科学研究院学报，2021，16（9）：869876.4 王若龙.大数据分析技术在通信网络系统优化中的应用研究J.电视技术，2021，45（8）：46.5 马冀，林尚静，李月颖，等.多源跨域数据融合的无线通信网络流量预测J.计算机科学，2022，49（z2）：893899.6 李丽，葛宏义，蒋玉英，等.太赫兹波在 6G通信网络中的研究进展J.激光与光电子学进展，2022，59（13）：7584.7 谢文燕，陈为.基于组合补偿网络的抗偏移恒流输出无线电能传输系统研究J.电工技术学报，2022，37（6）：14951512.8 秦风，高原，吴双.基于改进贝叶斯非负 Tikhonov正则化方法的同轴电缆信号传输畸变补偿研究J.电子与信息学报，2021，43（8）：21992206.9 王清，荆臻，代燕杰，等.基于电力线载波通信协议的时钟同步方法研究J.电测与仪表，2022，59（10）：184190.10 杨春霞，宋姗姗，许立莎.空间激光通信网络中虚假信息检测研究J.激光杂志，2022，43（10）：146149.11 王懿杰，孙熙来，麦建伟，等.电磁感应式无线电能传输系统变参数条件下补偿网络研究综述J.中国电机工程学报，2022，42（20）：72887305.12 王梦晓，王寅同，朱林.光纤通信系统中光缆多路中继传输方法研究J.激光杂志，2022，43（11）：6973.13 朱圳，刘立芳，齐小刚.基于数据挖掘的通信网络故障分类研究J.智能系统学报，2022，17（6）：12281234.14 孙恩昌，屈晗星，袁永仪，等.蜂窝网络中 D2D通信资源分配方法综述J.北京工业大学学报，2021，47（10）：11881200.图5 间距检测结果图6 0.4 s延时条件下间距误差结果图7 0.7 s延时条件下间距误差结果作者简介：杨 迪（1986），河南信阳人，硕士研究生，研究方向为弹载无线通信技术、信号采集记录技术。156