基于IEEE 802.1AS的多跳时钟同步算法与系统实现

针对现有IEEE 802.1AS协议中单一主时钟无法保障多跳网络下高精度同步的问题,提出一种基于多属性决策的冗余时钟同步方法.首先,基于链路拥塞程度、节点拓扑属性和时钟源质量系数对时钟属性值进行建模;其次,采用多属性决策算法选取最佳主时钟并生成冗余时钟序列表;最后,利用FPGA(Field Programmable Gate Array)平台设计并实现冗余时钟同步系统,同时搭建真实网络环境对所提方法进行测试.结果表明,相较于现有方法,时钟同步精度提升了68%,主时钟失效后重新同步所需收敛时间减小了60%.

苏州轨道交通双线贯通车站信号系统改造方案研究与实现

以苏州轨道交通11号线与苏州轨道交通3号线贯通改造工程为例,研究隶属于苏州轨道交通11号线的接口车站——唯亭站的信号系统改造方案。基于11号线唯亭站站场的变化,设计信号平面布置图,包含两线信号系统边界的重新划分、轨旁设备拆除与新增后的重新布置等;为实现两线列车以CBTC模式跨线运营,贯通改造采用并行冗余协议技术实现LTE与WLAN的车地无线双制式贯通;两线接口由继电接口改为CBTC邻站网络接口。并且对改造工程中其他既有站小交路运营数据的配置和相关影响项点,以及改造的工序逐个进行说明。该改造方案对后续类似的地铁改造项目有一定参考意义。

基于CTCS-N列控系统的双电台冗余控制方法研究与设计

现有的CTCS列控系统大多采用单电台单连接方式实现与核心网的无线连接方案,不能有效保证无线连接的高可靠性和降低系统故障率。设计方案不仅可实现对CTCS列控系统双电台的冗余控制,当在用电台故障时,车载单元会自动选择备用电台重新建立与地面设备安全无线连接,从而保证列控系统的车载设备和地面设备无线通信快速恢复。而且在用电台可同时与多个设备建立多个安全无线连接,大大提高CTCS列控系统的安全性、可靠性、容错性。双电台切换过程虽有一定的时延,但对车载设备和地面设备的无线通信的影响较小。因此在列控系统的未来发展中,双电台冗余控制将成为未来新型列控系统的发展趋势。

VoIP管制指挥的双冗余通信设计

首先,针对目前国内各大军民航机场语音通信交换系统的高可靠性要求,结合集中式系统架构分析了主用和备用交换服务双冗余通信设计方案的可行性;然后,从冗余协同运行的角度提出了主从倒换决策及节点分布式的同步方法和设计流程;最后,通过双冗余通信的同步测试,验证了该方法的实时性和高可靠性能。该方法与传统的双机备份通信模式相比,设计更加合理,系统部署更加便捷灵活,可作为未来军民航管制指挥领域高可靠通信应用的指导。

VRRP交换组网模式下的STP拓扑研究

虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol,VRRP)交换组网模式的冗余设计,导致生成树协议(Spanning Tree Protocol,STP)环路切换,进而引起网络中断。为解决该问题,文章通过原理分析概述、环境构建测试以及结果分析论证的方法,深入研究STP拓扑结构与网络中断时长之间的因果关系,明确通过拓扑设计规避网络中断的方法,为该组网模式的网络规划提供原则和依据。

智能变电站中的通信网络技术分析

阐述智能变电站通信网络的可靠性问题及原因,提出一种并行冗余协议与高可用性无缝环网协议相结合的系统模型,同时借助可靠性框图予以可靠性评估,并分析智能变电站的高级应用。

通用车载安全平台及内部数据通信接口优化方案研究

为支持多种车载列控产品应用,提升产品的研发效率,对通用车载安全平台及其内部通信进行研究。通过分析通用车载安全平台需实现的功能和接口,确定其系统架构;设计千兆以太网通信,实现平台内部各功能板卡间的高效数据传输;对各功能板卡和内部网络采用冗余设计,提高平台的可用性;为通用车载安全平台的内部通信设计安全通信协议栈,确保数据传输的安全性、完整性、时效性、真实性、有序性。测试结果表明,该安全通信协议可防御标准GB/T24339.1和EN50159中针对封闭式传输系统定义的威胁,通用车载安全平台内部的网络传输时延满足实时性要求。

老旧风场环网通讯改造及网络风暴预防

对于国内早期建设的老旧风场,由于当时方案设计和现场施工条件等原因大都没有采用冗余的网络拓扑,严重影响了风机通讯的及时性和稳定性,给风电场的生产和运维造成了极大的安全隐患。提出一种在老旧风场原有的光纤线路铺设基础上进行的冗余环网改造方法,在实际应用中得到验证,并在此基础上阐述了环网通讯拓扑结构下容易产生网络风暴的原因及预防策略,提高了风场机组通讯的稳定性、可靠性及风电场的运行维护水平。

煤矿综合自动化监控系统的设计与应用

设计并实现了一种煤矿综合自动化监控系统,旨在有效监控煤矿的生产过程,提升生产安全性。系统架构设计采用信息层和控制层的双层结构,通过iFIX 3.5工作站和ControlNet环网实现了对生产设备的自动化控制和实时监控;利用OPC协议和SQL Server数据库,确保数据采集、存储和处理的高效性和可靠性;硬件设计方面,环网平台采用千兆以太网技术,支持多种传输介质和双电源冗余设计,保证了系统的高带宽、低延迟和高可靠性。通过系统设计,实现了对煤矿生产过程的全面监控和智能化管理,显著提高了其生产效率和安全性。

牵引供电“八统一”综合自动化装置运维研究

基于国铁集团“八统一”标准规定的牵引变电所综合自动化系统装置,提出了采用可靠性无缝冗余协议确保站控层网络通信的可靠性,以及通过插件自检、操作监视等自动化运维功能提升综合自动化系统的可靠性的方法,为确保铁路运输安全可靠提供了保障。

PRP协议在实时测控专网中的初步应用

针对实时测控专网通信协议在应对单点故障时通信可靠性较低的问题,介绍IEC62439-3发布的并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)。分析该协议在实时测控专网中实现的可行性,使用Verilog编程语言,在数据链路层将PRP协议与仪表控制系统总线(bus for instrument control system,BICS)通信协议结合,实现BICS总线的双冗余可靠低延时数据传输,达到单点故障时网络无缝切换和零恢复时间的效果。结果表明,该协议可为提高测控系统网络的通信可靠性提供参考方式和实现思路。

新型船用罗经显控装置设计和实现

为解决传统装置存在的数据传输速率慢、可靠性差、误码率高等问题,本文提出了一种基于高级精简指令集计算机处理器(ARM)的显控装置设计。该设计采用总线冗余的方式,通过模块化设计,实现了数据传输与转发、液晶显示屏(LCD)显示、键盘操作、全球定位系统(GPS)信号接入、检测与警示等功能。实践应用表明,该装置体积小、成本低、可靠性高,后期可维护并易于扩展,有广阔的应用前景。

核电站数字化保护系统控制层通信协议的设计

核电站数字化保护系统中的控制层通信承担着重要的数据和信息传输任务,为控制单元提供现场数据和保护输出,是核电站数字化保护系统中的重要组成部分。现有的控制层通信协议无法满足核电站数字化保护系统确定性、可靠性、独立性和实时性的要求。采用基于状态、通信周期固定、通信链路冗余、只传输固定的数据集、帧长度和格式固定等方式,设计了控制层通信协议。根据核电标准要求,针对通信协议中可能存在的故障类型进行了分析,同时给出了错误检测方法和相应的处理措施,以满足核电站数字化保护系统确定性、可靠性、独立性和实时性的要求。该通信协议已经通过权威机构认证,所涉及的硬件产品已经通过核安全级设备的鉴定,后续可应用于军工、航天等高可靠性行业。

基于VRRP的ATS主备中心网络切换方案的研究

提出在城轨云平台架构下,基于虚拟路由器冗余协议(VRRP)的ATS主备中心网络切换技术,并对A T S主备中心切换的组网需求、切换原理、组网结构、网络设计等方面进行分析和阐述。旨在以ATS主用中心和备用中心网络均健壮的基础上,实现ATS主备容灾切换,从而提高运营效率和服务质量,并且对城市轨道交通信号系统A T S融合云平台架构的主备中心切换需求提供一定的参考意义,为同场景的地铁信号系统项目提供参考。

智慧综合调度信息系统的三级部署研究

先进的智慧综合调度信息系统可实现对列车、机车、车辆、货物、施工、检修等各运输相关资源的统一调度管理,帮助铁路运输企业做出综合运输决策。针对智慧综合调度信息系统的应用需求,研究其三级部署架构,从实际部署中网络难题分析其所需网络技术,提出智慧综合调度信息系统的高可靠组网方案,满足智慧综合调度信息系统在多业务类型场景下都能够稳定运行的要求。

代码分发协议中的自适应机制研究

代码分发技术是对无线传感器网络进行后期软件维护的关键技术,针对其易受干扰的特点,提出基于喷泉码的代码分发协议自适应机制,通过理论分析与仿真得到给定丢包率下使数据通信量最小的最佳冗余长度;根据实时估计的链路质量分别采用动态调整冗余分组数量和更换数据信道的方法减少总通信量,降低时延。实验结果表明,与固定冗余长度的代码分发协议相比,当丢包率小于0.1时,具有动态冗余长度机制的代码分发协议DRD可以减少约20.45%的通信量以及37.39%的分发时间;当丢包率介于0.1~0.25之间时,结合多信道与动态冗余长度机制的分发协议DRD&MCN可以减少约53.08%的通信量以及64.05%的分发时间。所提方法可使通信量与分发时间显著减少,提高了分发效率,有利于延长无线传感器网络的生存时间。

基于FPGA的监控计算机通信控制卡设计

针对监控计算机与被监控设备间通信接口的适配问题,采用FPGA设计了一款通信控制卡,解决LS2K1000J主板的通信接口扩展与适配问题。基于Local Bus,在FPGA中设计了Local Bus总线控制模块,实现将RS485CAN1553BSPI总线挂载到Local Bus总线,设计了一种双MAC网络路由结构,解决了龙芯的两个GMAC接口通过FPGA路由,与PHY芯片连接,在10/100/1000 Mbps速率下网络通信的数据稳定性问题。在FPGA中,采用多重加载的方式,通过运行不同的程序,实现PRP冗余协议接口与普通网络接口之间的切换;FPGA中采用PRP IP核的方式,实现PRP冗余协议。通过实际测试,该通信控制卡可以满足应用需求,且性能稳定。

智能变电站自动化系统新方案的探讨

分析了智能电网对智能变电站自动化系统的需求,研究并提出了一种智能变电站自动化系统新方案,其应用间隔纵向集成技术减少保护、监控功能实现环节,提高系统可靠性和易维护性;采用网络并行冗余协议提升站内信息传输可靠性和标准化程度;应用面向服务的监控功能提升变电站和调控中心间的信息共享和协调互动水平。阐述了该系统的关键技术,并展望了其应用前景。最后,讨论分析了系统推广应用时可能存在的一些问题。

变电站二次设备就地化系统网络架构探讨

针对变电站二次设备就地化背景下设备配置与通信网络面临的问题与挑战,首先提出了变电站二次保护控制设备就地化配置原则,并给出了单间隔保护、跨间隔保护、测控装置、公用采集控制终端等全站二次就地化设备配置方案。在此基础上,提出了基于并行冗余协议(PRP)的制造报文规范(MMS)/采样值(SV)/通用面向对象变电站事件(GOOSE)三网合一网络架构和不依赖交换机的全高可靠无缝冗余(HSR)环网两种变电站通信网络方案,并对其网络性能指标进行了量化评估和比对。

并行冗余协议在智能变电站网络的应用

阐述了IEC 62439-3中的并行冗余协议(PRP)和高可靠无缝环网(HSR)的实现机制。依据变电站功能需求及数据流向,提出了基于PRP+HSR网络方案的智能变电站组网方式,在HSR网络中实现VLAN技术,利用网络冗余提高系统安全性,减少交换机数量并提升变电站网络性能。