基于FPGA的千兆以太网端口通信设计

针对嵌入式领域中以太网传输速率以及实时性问题,文中提出了一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的千兆以太网端口通信的设计方案。设计了千兆以太网交换机的转发功能,基于标签转发实现了端对端数据通信。CPU(Central Processing Unit)发出带有标签的数据报文,通过千兆网口输出数据报文,经过RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface)接口将带标签的数据报文发送给FPGA,FPGA通过内部逻辑判断标签中的输出端口号域并去除标签,从相应千兆网口向连接设备输出数据报文。外设通过千兆网端口输入数据报文,通过SGMII(Serial Gigabit Media Independent Interface)协议将数据报文发送给FPGA,FPGA通过内部逻辑添加标签并轮询输出给CPU,从而实现多个千兆网口连接设备互通。实验结果验证了FPGA逻辑的可行性和有效性,传输速率达到1 Gbit·s-1,报文转发延时小于100μs,报文丢包率为0%,数据传输稳定性较高,满足现有项目的实际需求。

GE燃气轮机控制系统EGD协议研究及应用

美国通用电气(GE)公司在1998年为其PLC、工业控制器开发了一种名为EGD的通讯协议(以太网全局数据通讯协议),用以交换各个PLC和控制器之间的数据。该协议通讯稳定、速度快,是一种稳定高效的通讯协议。当前有相当多的燃气轮机电厂使用DCS(分散控制系统)和TCS(燃气轮机控制系统)进行联合循环的协调控制。如果能够将EGD通讯协议应用在不同的控制系统底层之间传输数据,那么将极大地节省了系统间数据交互的成本,提高数据利用率。但是该协议外部资料较少,GE公司并未对外提供详细的文档。笔者以工作单位的Mark VIe网络为实验对象,对EGD通讯协议展开了研究,自主编制了一套协议转换软件,并成功应用于生产实际。

基于SNMP的高铁CTC设备远近端通道监控单元设计

针对目前调度集中系统车务终端远近端通道缺少有效的监测手段问题,为进一步降低调度集中系统故障对行车安全的影响程度,深入研究并提出远近端通道监控单元设计方案。通过分析简单网络管理协议通信机制,明确在电务维护终端增加监控单元,主要包括代理进程、管理信息库、配置工具、告警通知、状态监视等模块。电务维护终端以用户数据报文协议方式实现交换机的数据配置、信息交互及处理、异常报警等功能,并能实时显示设备状态拓扑图。目前,该方案已在合肥段管内试用,应用效果良好,满足监控界面直观化和报警信息可视化等现场运维需求,可为调度集中系统故障处理提供参考。

中国天眼的超低丢包率天文数据流传输优化

当前UDP已经成为以中国天眼为代表的射电天文领域进行数据分发所采用的事实标准,在流量控制、拥塞控制、丢包重传等传统手段无法应用的情况下,为解决单处理器应用现有射电大数据流接入方法损耗过高的问题,形式化地论证丢包重传机制无法应用于射电天文场景,提出一套面向以FAST为代表的射电天文场景的定制化通信优化方法,包括基于缓存行对齐的巨型帧设计、CPU亲和性绑定、网卡直访缓存、三级缓存适配的内核缓冲区调整和旁路内核等手段。在25 Gbps的实际终端网络实验和8 Gbps模拟中,该套方法分别将网络传输丢包率从60%和e-4降为e-4和e-8,性能显著提高,验证了优化策略的有效性。

无线多媒体传感器网络中一种自适应的报头压缩机制

无线多媒体传感器网络传输大数据量的音频、视频、图像等数据,需要高效地利用宝贵的无线信道资源.报头压缩技术能够减小传输的数据量,提高信道利用效率.提出一种自适应的报头压缩机制AAHC,基于对信道状态的准确估计,动态调整压缩算法的参数,并使用UDP(user datagram protocol)Lite协议作为传输层协议.AAHC机制在获得较高压缩效率的同时,可保证报头压缩的抗差错鲁棒性.仿真结果表明,AAHC机制的性能优于传统的ROHC(robust header compression)机制和CRTP(compressed RTP)机制.

基于物联网技术的课外体育锻炼签到系统实现

为了增强学生的身体素质,引导学生积极参加课外体育锻炼,设计了一套科学、合理的课外体育锻炼签到方案。在此方案的指导下,基于校园网络和一卡通平台,综合运用射频识别(Radio Frequency IDentification,RFID)技术、用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)、Socket组件实现课外体育锻炼签到系统。应用结果表明:RFID读卡器采集的数据经改进后的UDP能够可靠地传送到签到服务器;系统功能完善,能为用户提供数据管理、分析、统计功能,运行稳定,基本满足实际应用需求;对照系统应用前后的学生身体体质测试报告分析,显著增强了学生的身体体质,说明该方案能够引导学生积极参加课外体育锻炼。

核电厂应急辅助决策系统数据接口设计

核电厂应急辅助决策系统数据接口众多,如果对应急系统接口考虑不足,可能会造成应急系统功能缺失,对应急响应造成影响。对核电厂应急系统的接口进行了梳理,明确了不同系统和应急系统间的通信方式和通信内容。依据信息安全的要求,生产控制大区(如全厂非安全级控制系统)向信息管理大区(如应急系统)传输数据应为单向通信。因此,设计了基于用户数据报协议(UDP)和数据摆渡的数据单向传输方案,以及基于超文本传输协议(HTTP)的数据双向传输方案。针对在应急演习期间,应急系统会将数据源切换为模拟机和人工预置数据的情况,设计了分布式控制系统(DCS)和模拟机的数据源切换方案以及人工预置数据模板。通过对核电厂应急系统数据接口的梳理和通信方案的设计,为后续新建核电厂的核电厂应急系统建设提供了指导,降低了应急系统现场调试数据接口的风险。

IP流传输和切换方式在IP化播出系统中的应用

目前,广电制播系统网际互连协议(Internet Protocol,IP)化项目已经大量落地。对IP化播出系统的一些架构设计和技术应用进行阐述,归纳总结IP化播出系统架构设计、无压缩IP流的网络传输方式、无压缩IP流的切换方式等方面的技术应用,提出对IP化播出系统技术发展的思考。

配电网分布式控制实时数据的GOOSE over UDP传输方式

分布式控制是智能配电网实现广域保护、控制应用的重要方式,报文的实时性是影响分布式控制性能的关键因素。文中在分析配电网分布式控制应用对通信的要求基础上,对现有的快速报文传输方式进行了比较,提出了基于用户数据报协议(UDP),用通用面向对象变电站事件(GOOSE)机制传输实时报文(GOOSE over UDP)的方案,可实现快速报文在广域网传输。通过试验平台对该方案的传输性能进行了测试,测得配电终端之间传输延时最大不超过10 ms,满足配电网分布式控制应用的需求。

基于UDP的可靠数据传递技术研究

RUDP是一种基于UDP（用户数据报协议）的可靠数据传递方法。该文以实现可靠数据传递所需的关键技术为出发点，分析了RUDP的体系结构和实现原理。

改进的无线网络TCP协议跨层设计方法

针对传统TCP协议的拥塞控制机制在无线网络中不能很好地解决数据丢失的问题,提出一种改进的无线网络TCP协议跨层设计方法——NTCP。NTCP将传统TCP功能分割为传输速率控制和数据完整性控制2个部分,避免使用转发节点信息的方法,最大限度地利用无线资源。该方法与传统TCP-Reno方法相比,能提高无线网络的吞吐量,其稳定性和速率自适应能力也有较好的改善。

基于UDP协议的视频图像可靠传输的研究和实现

由于基于IP的网络中提供的服务并不适合多媒体视频信息的传输;文章针对利用UDP协议进行视频图像传输的优点和不足进行了分析,并根据可靠视频图像传输的要求,在应用层添加了流量控制、确认技术和超时处理机制,从而保证了视频图像传输的有序性和正确性;最后给出了一种在嵌入式LINUX下实现视频图像可靠传输的具体方法和流程。

ARTNIDS:基于自适应谐振理论的网络入侵检测系统

分析了现有的入侵检测方法,设计了基于自适应谐振理论的网络入侵检测系统(ARTNIDS).它采用了一种全新的行为表示方法,即根据网络数据包结构定义网络行为特征变量;利用改进的自适应谐振理论算法,提高了学习效率,使丢包率由15%左右降低到10%以下,实现了无监督和在线实时学习;提出的类似Hamming距离的检测算法,使误报率低于10%.依上述方法构造的原型系统经实验证明能高效地检测出局域网内的入侵行为.

无人机自组网系统设计与实现

文章描述了一个无人机自组网验证系统。基于802.11b/g实现了无人机机载嵌入式Ad Hoc模块。设计了一个面向小规模、网络拓朴结构快速变化的Ad Hoc网络距离矢量路由协议。优化了UDP协议,以适应将无线遥控信号在无线自组网环境中传输。实现了基于H.264的视频传输系统和基于离线数字证书的安全通信协议。

智能家庭网关设计及其物联网应用

提出一种智能家庭网关设计方案,采用LPC2103微控制器和RTL8019AS模块,基于改进的用户数据报(UDP)协议,实现智能家庭信息处理平台。利用现有的网络设施,将采集到的家电终端信息进行处理和控制,达到智能联网与信息处理的效果。在物联网中的应用结果表明,该网关具有成本低、实时性好及安全性高的特点。

基于Socket的TCP/IP网络通讯模式研究

分析利用TCP/IP进行网络通讯需要解决的问题 ,介绍了在Socket基础上编程的界面、端口、字节顺序和广播的处理方式 ,给出了Socket实现通讯的客户 /服务器模型。

网络层数据传输新方式研究

深入分析了传统虚电路和数据报的主要优缺点,根据因特网的应用和发展要求网络层提供可靠的数据传输,实现动态路由和有效地支持网络安全,提出了一种网络层数据传输的新方式,称为可定向路径链。从数据传输的可靠性、动态路由和网络安全三方面探讨了可定向路径链的特性。研究表明:可定向路径链是一种动态虚电路,既有传统虚电路和数据报的优点,又克服了二者的不足,还能有效地支持网络安全,如杜绝IP源地址仿造和实现网络追踪。

P2P网络中使用UDP穿越NAT的方法研究

外网主机主动访问内网主机或位于不同NAT(NetworkAddressTranslation,网络地址转换)网关之后的主机之间对等连接是P2P(Peer-to-Peer,对等网络)应用中必须要解决的问题。在介绍了基于Internet的P2P网络技术和NAT基本原理的基础上,分析了NAT对P2P的影响,提出了通过一台Internet上的注册服务器,利用UDP(UserDatagramProtocol,用户数据报协议)实现P2P网络穿越NAT的方法;同时,提出通过NAT之后的主机定时向NAT发送保持映射的UDP消息,解决了NAT中动态地址映射保持问题。最后给出了一个P2P穿越NAT的实例。

基于用户数据包协议(UDP)的实时集群节点控制与实现

集群计算机技术是当今高性能并行计算机系统中的一个研究热点。文章基于用户数据包传输协议(UDP),有效地对集群系统互为信任关系各个节点进行实时控制,实现了实时集群的单一系统映像,并采用通用商业化部件构建了实时集群计算机系统,拓展了集群计算机的实时应用领域。

一种基于UDP的IPv4 over IPv6的隧道方案

从IPv4向IPv6过渡,需要解决IPv4网络和IPv6网络之间的互联互通问题。为实现通过IPv6连接IPv4孤岛,利用IPv6高带宽的特点提出一种基于UDP协议的处理简单、处理开销小的IPv4overIPv6隧道过渡方案BoIP。描述BoIP工作原理和具体实现,实验床测试结果表明,BoIP可以实现两个IPv4局域网通过IPv6网络透明连接。