轨道交通以太网总线TRDP通信实现研究

随着以太网技术逐渐走向成熟,列车上的实时以太网的应用需求日渐增加,尤其是近几年发展迅速的高速列车组.其对以太网通信以及实时性要求越来越高.随着国际电工委员会将以太网列车骨干列入了IEC-61375新的标准中后,针对列车上主要通信方式的研究也慢慢高潮化.其主要研究在列车控制单元VCU(Vehicle Control Un...     

列车通信网安全性研究

列车通信网(Train Communication Network)是一个集车内部测控任务和信息处理任务于一体的列车数据通讯的IEC国际标准(IEC-61375-1),它包括两种总线类型绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB).为保证列车在高速运行中的安全性,列车通信网采用了数据差错控制和监视数据帧.本文着重分析了高速列车中的各种安全性措施.     

基于ETB的列车无线网络的编址寻址方法

随着列车网络技术的高速发展,无线通信将应用于下一代列车网络控制系统中。在IEC 61375 2-5协议基础上提出了以ETB(Ethernet Train Backbone)和ECN(Ethernet Consist Network)为基础的无线列车网络通信结构。针对终端设备之间因列车实际运行需要而进行跨ETB、ECN通信的需求,给出适用于轨道交通专用网络的地址转换（R-NAT）方法,保证跨编组子网之间通信不会出现IP冲突。针对传统编址寻址方式较为复杂的问题,提出了基于偏移量的IP编址方法,提高了编址寻址的速度和准确度。     

基于OPNET的高速列车控制网络负载平衡研究

随着工业以太网应用于高速列车并成为其控制网络,将可能出现带宽、吞吐量等一系列技术问题。采用基于流水线R—R的负载平衡调度算法,通过OPNET软件建模并调用该算法进行仿真。仿真结果表明,该算法在列车控制网络中的应用是可行的,能较好地解决列车控制网络的负载平衡问题。     

TCN列车网络技术现状与发展

列车通信网络技术已成为现代列车的核心技术之一。动车组及城市轨道车辆无不采用列车通信网络技术来实现车载设备的互联与控制,以确保运行的安全与可靠。列车通信网络的技术形式有若干种,其中基于国际标准IEC61375的TCN技术是专门为列车车载设备通信而量身定制的一种总线技术,也是目前列车控制网络中广泛采用的一种技术形式。本文介绍了TCN列车网络技术的发展历程以及目前研究、应用的情况,并针对现状分析了TCN列车网络技术的发展趋势。     

基于EDF调度算法的端到端延迟保证方法

EDF(EarliestDeadlineFirst)是一种高效的调度算法。为了将其应用于提供端到端延迟保证,提出了一种新的算法JT-EDF(JitterTunableEDF),并证明了所有的端到端EDF调度算法都可以在相同的条件下保证相同的端到端延迟界。     

一种QoS网络路由通信数据时延WRR算法优化研究

在高速率多业务的情况下,由于WiMax能够支持多种多媒体业务,采用面向连接机制,其端到端的QoS机制显得尤为重要。基于QoS机制的数据业务的业务流管理和上下行路由调度机制成为WiMax在MAC层最关键的技术之一。同时IEEE并没有在标准中规定上下行路由调度机制的路由调度算法,这就需要研发者从现有的理论和技术中通过分析研究和实验选择出一套性能较好的路由调度算法应用于产品中,WRR算法降低了数据延迟,提升了数据通信能力。     

基于工业以太网的列车通信网络及其仿真研究

随着列车运行速度的提高,新型大容量业务不断出现,带宽已成为列车通信网络传输的主要瓶颈;根据列车通信网络的发展趋势,对未来工业以太网用于列车通信网络的两种可能形式进行了探讨,提出了基于工业以太网的列车通信网络体系结构,利用网络仿真软件对列车通信网络进行了拓扑结构建模、节点建模和进程建模.利用该模型研究了车载工业以太网传输大容量信息传输过程中网络载荷、以太网时延和端到端时延等关键因素;仿真结果表明,通过合理设置网络参数,工业以太网满足列车通信网络的带宽和传输要求,环形网络在中间出现故障情况下,仍然可以保证正常的网络通信.     

基于以太网的控制系统时间同步机制研究

全双工交换式以太网技术使得基于以太网的网络化控制进一步向工业现场领域延伸,成为继现场总线之后工业控制应用和研究的热点课题;在网络诱导延迟、周期抖动等不利因素的情况下,为了实现预期的实时调度,必须考虑如何保证精确的分布式时钟同步问题;在给出了一种基于全双工交换式以太网并采用类似总线型拓扑的网络化控制结构后,对其网络延迟特性、时钟同步机制及算法进行了详细分析,最后给出了时钟同步的设计和实现方法以及方案的有效性分析.     

网络功能虚拟化中延时感知的资源调度优化方法

网络功能虚拟化(network function virtualization, NFV)旨在以软件的方式实现网络功能从而替代传统网络中的专有硬件设备.为了应对日益增长的资源密集型需求,面向软件的网络功能虚拟化带来了如虚拟网络功能的管理、低延迟的调度和虚拟网络资源分配等问题.虚拟网络功能调度问题本身为NP-hard,在虚拟网络功能资源调度延迟的特定问题上,为保证良好的用户体验,需要确保网络资源被合理地分配和协调以防止资源的过度供应和保持端到端低延迟.针对网络资源调度的延时问题建立了以最小化资源调度总体服务延迟为目标的整数线性规划模型.此外,为了满足网络动态性较高的特性,设计了一种基于贪婪的启发式算法,此算法首先构建辅助图,然后根据考虑到网络传播时延影响的不同业务链之间的时延影响分析来选择资源调度方案,并且对很多点处理功能采用了多路传输的方式.最终的实验结果表明：所提算法可以有效地指导模型的求解,在降低网络总体服务延时方面比之前相关研究有5%~15%的性能提升.     

主从结构交换式以太网中实时消息调度研究

为使交换式以太网能满足实时通信的要求,针对FTT SE网络调度模型,提出了一种同时适用于周期性和非周期性实时消息的链路可调度性判定方法。在证明了消息链路调度优化问题MLSOP为NP complete的同时,针对周期性实时消息的链路调度优化给出了启发式算法LSHA。最后,对于周期性和非周期性实时消息分别设计了基于EDF的调度算法。仿真实验表明,在提高网络链路带宽利用率和减小消息平均延时方面,该算法均较FTT SE有明显的优势。     

主从交换式以太网中跨多Switch传输消息实时调度研究

针对FTT-SE协议在单Master多交换机的网络扩展结构中存在的消息跨多Switch传输调度问题,给出了消息在每个基本调度周期内到达各交换机输出端口时间的计算方法,提出了单EC内的消息可调度性判定算法,并对算法的可行性进行了证明。在此基础上,设计了基于EDF的消息实时调度算法和准入控制算法。通过确定消息在每个基本调度周期内到达各交换机输出端口时间,所提出的调度算法能针对COTS交换机输出端口的FCFS消息传输机制,实现对单EC内消息传输的精确控制和调度。相对已有的调度算法,仿真实验表明,所提出的算法能更有效地利用网络带宽,提高了主从交换式以太网通信的实时性。     

COTS Switch工业以太网实时调度算法

针对基于商用现成组件技术（Commercial Off-The-Shelf,COTS）的交换式以太网不能满足工业数据通信的实时性要求问题,给出了改进的FTT（Flexible Time-Triggered communication paradigm）网络调度模型,提出了新的周期性实时消息链路可调度性优化判定方法,在此基础上设计了一种基于EDF（Earliest Deadline First）的实时调度算法。算法通过对网络消息流量进行有效控制防止交换机缓冲区溢出,同时充分发挥网络在同一时间存在多个并行传输链路的优势,提高了网络实时性。仿真实验表明该算法在提高网络的聚合带宽、减小消息的平均等待延时和丢失率方面均有明显的优势。     

Hadoop集群环境下集成抢占式调度策略的本地性调度算法设计

在Hadoop集群环境下本地性调度算法是提高数据本地性的算法。本地性调度算法的调度策略的本质是提高数据本地性,减少网络传输开销,避免阻塞。但是由于Map任务的完成时间不同,Reduce任务存在的等待现象影响了作业的平均完成时间,使得作业的完成时间增加,进而引起系统的性能参数不佳。因此提出在保留原算法数据本地性要求的基础上集成可抢占式的调度方法。在Reduce任务等待时,挂起该任务并释放资源给其他Map任务,当Map任务完成到一定程度后,重新调度Reduce任务。基于上述调度策略设计了集成抢占式策略的本地性调度。为了对改进的算法进行验证,通过实验对本地性调度算法和集成抢占式本地性调度算法进行比较。实验结果表明,在相同数据上,集成抢占式本地性调度算法的平均完成时间有明显的降低。     

配电网自动化DTU终端的103规约的安全性分析

IEC 60870-5-103规约是应用于继电保护设备的信息接口配套标准,传输的主要内容是与继电保护有关的信息.该报文进行的是明文传输,缺乏加密措施和数字签名机制,安全性较低.为了验证以太网传输的103规约存在安全隐患和风险,搭建了主站与配电网自动化DTU终端的通信实验环境.运用ARP欺骗手段对系统进行了中间人攻击测试,实验的结果表明以太网传输的103规约具有中间人攻击的风险.为了提高协议的安全性,提出了一种基于非对称密码算法的双向身份认证机制,并采用对称加密机制、数字签名技术确保传输报文的机密性和完整性,最后通过仿真测试验证该方法的有效性.     

机载时间敏感网络流量调度算法性能研究

时间敏感网络是由IEEE802.1工作组开发的一套确定性实时通信的协议标准,定义了以太网传输的时间敏感机制,适用于机载安全关键系统网络通信;流量调度机制可以有效保证机载时间敏感网络实时可靠通信,时间感知整形器和帧抢占是典型的TSN流量调度算法,目前还没有针对机载业务的传输需求进行性能评估;通过分析TSN系统架构及调度算法的核心特性,基于机载网络拓扑,提出一个机载时间敏感网络的数据流传输时延模型,并进行了数学推导,使用离散仿真工具构建TSN网络仿真平台,对三种典型网络流量调度算法进行验证,得到了流量传输时延性能的上界值,分析了流特性参数对调度算法选择的影响;最后,对机载应用流量调度算法的选择进行了总结。     

基于磁盘性能模型的优化调度算法

总结分析了现阶段流行的一般磁盘调度算法和实时磁盘调度算法，并针对存储的实业业务的特性，提出了改进的调度算法，建立相对应的数学模型，最后通过模拟实验，验证了算法的有效性。