基于6LoWPAN的智慧校园公共安全异常监控系统设计

在智慧校园网络中,监控系统无法准确捕获异常人员信息,是造成公共安全事件的主要原因;为提高智慧校园公共安全性,设计基于6LoWPAN的智慧校园公共安全异常监控系统;建立6LoWPAN网络,并在其中规范协议栈堆叠形式,完成基于6LoWPAN的智慧校园监控协议栈开发;利用6LoWPAN协议栈,划分功能性模块,以此为基础,建立人员信息采集模块、环境监测模块、门禁控制模块之间的连接关系,实现异常监控系统的应用部件设计;采用监控系统上位机节点,设置各级部件结构的模块运行条件,并联合相关应用部件,实现基于6LoWPAN的智慧校园公共安全异常监控系统设计;实验结果表明,在同一帧图像中,设计系统可以全部提取异常人员信息,且不会出现错误提取的情况,监控准确率高达100%,能够有效提高智慧校园公共安全性和异常监控准确性。

卫星通信与5G融合下的移动协议栈适配性研究

卫星通信和5G技术的融合在移动通信领域是一个热门的研究方向。因为卫星通信和5G技术在协议栈结构、接口规范2个方面存在差异,所以要实现2种技术的融合首先要解决两者之间适配性问题。为了解决这个问题,文章提出以下3种策略:优化协议栈的结构、规范协议栈的接口以及进行协议栈的适配性测试和检查,可为移动通信行业的探索与实践提供有价值的借鉴,推动卫星通信和5G技术的融合发展。

基于区块链的Gossip协议优化研究

Gossip网络协议具有高效性和扩展性,广泛应用于区块链分布式系统的底层通信协议。针对联盟链中Gossip网络协议的冗余现象造成的传播效率下降,提出了Stack Gossip算法。该算法将收到的节点信息记录在信息栈中,避免向一个节点重复发送消息。实验发现,Stack Gossip算法不适用于大规模网络中节点数量过多的情况。为此,进一步提出Influence Gossip算法,其核心思路是节点通过评估邻居节点的信息影响力来选择通信的对等节点,在一定程度上避免了传统Gossip网络协议节点间传播的随机性。实验结果表明,与Random Gossip算法相比,Influence Gossip和Stack Gossip算法传播效率和产生的冗余有明显改进。

地月云网:跨域融合一体的地月空间网络

为了更好地发挥地月空间基础设施对各类用户的服务效能、构建跨域融合一体的地月空间网络,提出了地月云网概念,各星座/设施之间及其内部通过无线链路连接成网,并通过一体化网络协议实现地月空间组网。地月空间组网运行将对传统深空探测任务带来颠覆性变革,可以实现全时段测控、高效数据回传、器间任务协同等。然而,地月云网具有高动态、大时延、强异构特点,这给地月空间组网带来了挑战。对地月空间网络发展与特点进行了分析,构建了适应地月空间特征及满足未来深空探测网络节点互联需求的地月云网协议栈,具有一体化、通用化、分层化、智能化、国际化的特点,并对其数据面和控制面设计进行了阐述。同时对未来地月云网协议发展进行了展望,提出了关键技术。

移动性增强技术在铁路5G专网中应用场景研究

超高可靠低时延通信是5G移动通信系统的三大特性之一,移动性增强是实现超高可靠低时延特性的一个关键技术。铁路5G专网同样也有高可靠性低时延的要求,列车在高速运行过程中,用户设备需要不断在相邻小区间进行业务切换,主要探讨移动性增强技术中的条件切换、双激活协议栈和快速切换失败恢复等3项功能在铁路5G专网中的应用场景。根据这3项功能的工作机制和铁路5G专网覆盖模型的特点,认为双激活协议栈和快速切换失败恢复对减少业务中断时延,保障列车运行安全具有很好的应用价值。

基于无线传感技术的变电站开关柜故障自动化监测系统

为可靠掌握变电站开关柜的运行状态,保证变电站的稳定运行,该文设计基于无线传感技术的变电站开关柜故障自动化监测系统。传感节点采集开关柜运行数据,组建分层分簇的无线传感网络,结合能量-周期更新机制,采用双簇头的传输方式传输采集的开关柜运行数据,利用概率神经网络实现开关柜故障自动化诊断,输出故障类别结果。测试结果显示,无线传感网络中节点覆盖率以及网络区域连通率均在93.34%以上,各个节点接收功率的热力分布情况均匀,可以实现开关柜故障的频率可视化。

基于Zigbee长报文传控协议研究与实现

越来越多的物联网设备采用Zigbee技术和网络通信协议实现互联互通,但是Zigbee协议每片报文的最大长度仅为128字节,严重限制了长报文在Zigbee协议上的传输。针对此问题,本文提出了一种基于Zigbee的长报文传控协议,设计了能够满足长报文分片和重组需求的协议头部字段,开发了协议栈的程序,并加入了超时机制和滑动窗口来保证传输质量和速率。实验结果表明该协议能够使Zigbee完成可靠和快速的长报文传输,验证了其在嵌入式系统通信中的可行性、稳定性和可靠性。

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。

基于以太网的城市轨道交通通信网络安全脆弱性定性分析

随着城市轨道交通的快速发展,基于以太网的通信网络因其高速、可靠的传输特性而被广泛应用。然而,这一关键基础设施的安全脆弱性也随之凸显,对城市轨道交通系统的安全运营构成潜在威胁。文章首先概述基于以太网的城市轨道交通通信网络的基本架构及其在实际应用中存在的安全脆弱性问题,如未授权访问、数据篡改、服务拒绝攻击等;其次,通过定性分析方法,深入探讨脆弱性的成因及其可能对城市轨道交通系统造成的影响,并提出针对性的改善措施,包括加强网络接入控制、数据加密、异常检测与响应等策略,以提高城市轨道交通通信网络的安全性;最后,总结基于以太网的城市轨道交通通信网络在安全性方面的挑战和未来发展方向,强调综合安全措施的重要性以确保城市轨道交通系统的稳定运行。

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。

5G协议栈SDAP与PDCP层分析

移动通信系统的演进,离不开先进技术的应用、网络结构的升级和协议栈的改进。文章结合第三代合作伙伴计划(the 3rd Generation Partner Project,3GPP)标准讨论了第五代移动通信(the 5th Generation Mobile Communication Technology,5G)协议栈的总体架构。以服务数据适配协议(Service Data Adaptation Protocol,SDAP)层和分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol,PDCP)层为例,阐述接入网协议栈的改进。分析了2个子层的功能、架构、实体、数据传输流程以及协议数据单元(Protocol Data Unit,PDU)格式,为移动通信系统的优化奠定基础。

基于交叉开关互连的多核堆栈处理器架构设计

为满足堆栈处理器对于并行化程序应用的需求,提出一种多核堆栈处理器架构。在单核堆栈处理器的基础上,以交叉开关作为核间互连结构,通过对指令集、高速缓存器、一致性协议以及中断机制的设计,可在一个时钟周期内完成取指、译码、执行、核间数据传输和中断响应操作。在Xilinx FPGA芯片上进行单核、双核和四核堆栈处理器的实现,通过矩阵乘法计算进行性能实验验证,在100 MHz时钟频率的情况下,四核堆栈处理器的最大性能相当于单核堆栈处理器的3.99倍。实验结果表明,基于交叉开关互连的多核堆栈处理器架构可较好发挥多核堆栈处理器中每一个核心的性能。

基于F-Stack的高性能ICN网关设计与实现

部署信息中心网络(ICN)协议转换网关是实现ICN与现有IP网络兼容演进的一种方式。为了提升网关在数据流量的处理与转发方面的效率,避免网关的数据处理瓶颈影响ICN提供的性能增益,本文提出一种基于F-Stack开发框架的高性能ICN网关设计方法。该网关系统利用DPDK用户态协议栈快速处理大量TCP连接与流量,并结合DPDK的共享内存与无锁环形队列机制实现进程间通信,不仅具备良好的性能,而且可以降低模块间的耦合性。实验结果表明,在8核CPU资源配置下,本文方法具有良好的性能优势:数据传输速率可达75%网卡线速,同时支持87万个以上的并发连接,且平均处理时延在45μs以下。

申威平台高速网络数据处理框架的设计与实现

随着大数据时代网络流量的激增,传统内核网络协议栈由于内核切换开销占比高等原因导致现有基于内核的网络数据处理系统无法充分利用10 Gb乃至100 Gb的高速网卡收发能力。为了降低内核切换开销,开源DPDK用户态网络开发套件被提出以支持高速网络流量处理,并在x86平台得到大规模应用和部署。为了满足国产化信创和网络安全的要求,面向国产申威处理器平台设计并实现了一套基于DPDK的网络流量组包解析框架,充分利用DPDK的大页内存、无锁队列等机制,设计多线程并行以发挥申威处理器多核性能,支持常见基于TCP/UDP的多种应用层协议解析,并具有轻量化和可扩展特点。基于真实硬件平台实验结果表明,该框架性能比现有主流软件提高10%左右,为基于国产处理器平台的高速网络数据处理做了初步探索。

变电站自动化系统从IPv4到IPv6的网络迁移策略

随着32位的IPv4地址消耗殆尽,公共互联网正在向128位的IPv6地址过渡。尽管目前电力系统通信对IPv6网络的依赖性不强,但仍需提前制定网络迁移策略。文章描述了电力系统通信从IPv4到IPv6迁移的必要性,分析了IPv6迁移对电力系统通信的影响;介绍了目前IPv6迁移的3种过渡策略:双栈设备、隧道技术和转换技术;同时介绍了部分基于IP的应用协议,分析了IEC 61850、60870、61400等通信协议与IP地址的相关性;最后针对变电站自动化不同场景,给出了各场景下从IPv4到IPv6的网络迁移策略,并分析了IPv4到IPv6的迁移对变电站典型自动化应用场景的影响。文章所提网络迁移策略将加快和推广IPv6网络在变电站、控制中心、运维中心等电力系统内的部署和实施,为构建高速率、广普及、全覆盖、智能化的下一代电力通信网络提供技术支撑。

无线传感器网络研究进展

无线传感器网络因其巨大的应用前景而受到学术界和工业界越来越广泛的重视.介绍了无线传感器网络的基本概念以及具有应用代表性的研究项目,总结提出了网络协议体系结构框架并简要介绍了各主要研究方向的最新进展,本文还针对最受关注的数据链路层协议、网络层路由协议、协议栈优化、能耗管理以及网络仿真技术等几个研究热点做了比较详细的研究进展综述.

Ad hoc网络体系结构研究

Adhoc网络体系结构的设计不同于传统网络的体系结构。首先阐述Adhoc网络的节点结构,比较了几种典型的网络结构,然后给出了一种用于Adhoc网络的协议栈。和其他模型不同的是,我们的模型在传输层和应用层之间增加一层中间件,屏蔽操作系统和网络的低层细节,同时增加通信的可靠性、安全性。

一种适用于ISA100.11a工业无线网络的通信调度方法

针对ISA100.11a工业无线通信网络的特点,分析了通信调度作为ISA100.11a通信协议栈核心内容的重要性,提出了一种基于时隙查询与缓冲队列的ISA100.11a DLL子网的通信调度方法。在此基础上,根据网络设备的超帧信息、链路信息以及跳信道信息等,开发了通信调度实体。该系统采用集中式管理,提供了一整套的通信资源分配机制。测试结果表明:ISA100.11a DLL子网的通信调度运行稳定,有效的避免了数据丢失、乱序等现象,改善了通信过程中的确定性、可靠性等问题。

基于Web Services的成教管理信息系统的设计与实现

介绍了WebServices的相关知识,主要分析了构成WebServices协议栈的各层协议。然后在成人高等教育管理信息系统(以下简称成教管理信息系统)需求分析的基础上,指出传统的C/S结构在开发成教管理信息系统中的不足,并结合WebServices分布式技术,构建了基于WebServices的成教管理信息系统的有效设计与实现方案。

基于ARM和ZigBee的WSN节点设计与实现

设计一种基于ARM和ZigBee技术的WSN硬件节点,并根据该硬件平台的特性,有裁减地移植实现了Microchip ZigBee协议栈。对节点的性能进行组网测试,结果表明所设计的节点达到了无线传感器网络的设计要求,并具有良好的可扩展性和移植性,可以为工程应用和实验教学提供基础平台。