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1、实用标准文案课程名称：铁路信号运营基础设计题目：平顶山矿区铁路运输调度监督系统设计院系：计算机与通讯工程系专业：铁道信号学号：2006xxxx姓名：xxxx指导教师：xxxxxx西南交通大学峨眉校区2006年12月10日精彩文档实用标准文案平顶山矿区铁路运输调度监督系统设计【意义及目的】我国新一代分散自律调度集中系统的网络通信协议采的是TCP/IP,这种协议在客户端增多的情况下,不能保证通信的实时性。而采用UDP协议实现网络通信,解决了出错、重复、丢包、乱序等问题,保证了通信的实时性和可靠性,符合系统要求。1.引言分散自律调度集中(简称CTC)系统,综合了计算机技术、网络通信技术和现代控制
2、技术,采用智能化分散自律设计原则,以列车运行调整计划控制为中心,兼顾列车与调车作业的高度自动化调度指挥系统。CTC系统中调度中心与车站之间发送多种信息,而且必须是即送即达,所以要求网络通信必须具备非常高的可靠性和实时性。1.1 通信协议目前,国内研制的CTC系统均采用TCP/IP协议进行网络通信,调度中心、车站的网络系统采用双网冗余结构,调度中心和车站之间的通信符合C/S模式,通信关系如图1所示。图1 调度中心与车站通信示意图精彩文档实用标准文案由于TCP协议(传输控制协议)是一种可靠的面向连接的协议,本身包含了传递保证机制,接收方收到发送方传来的信息会向发送方发出确认信息,发送方只有收到
3、确认信息后才传送其他信息。这样,虽然保证了数据传输的可靠性,但是数据传输的速度慢,特别是采用C/S模式,客户端增多时,就不能满足数据传输的实时性要求。而UDP协议(用户数据报协议)是一种不可靠的、非连接的协议。由于不具有数据传输的保证机制,如果从发送到接收的传递中出现数据包丢失,协议本身不能检测或给出提示;而且,也不能保证数据的发送和接收顺序,通常这种乱序性是在网络非常拥挤时发生。此外,用UDP传输数据,接受方可能会收到重复包,但数据传输速度快,可以保证通信的实时性。因此,如果解决重复、丢包和乱序的问题,就可以保证可靠性和实时性。1.2 传输方式数据传输方式有:单播(Unicast)、组播
4、(Multicast)和广播(Broadcast)3种。单播是发送者(数据源)与接收者为一对一的关系,需要单独的数据信道。广播是在子网内广播数据包,子网内所有主机都将收到。组播是基于组播组(MulticastGroup)概念的网络技术,是介于单播和广播之间的一种数据传输方式,允许1个或多个发送者(组播源)1次将数据包发送到多个接收者。组播源把数据包发送到特定的组播组,只有其成员才能接收。组播方式可以大大节省网络带宽,从组播源到组播组成员,链路上只传送1份数据包,而单播或广播需要按接收者数量复制数据包数量。组播网络结构和数据传递过程如图2所示,其中R1～R6表示路由器。精彩文档实用标准文案图
5、2 组播网络模型图组播方式提高了数据传输效率,减少了主干网出现拥塞的可能;组播组成员的主机位置不受地理限制(但需要组播路由器支持),可以自主加入或离开组播组。所以组播方式在节省网络带宽和资源方面具有明显的优势。而调度中心和车站之间的通信为C/S模式,符合一点对多点的关系,适合采用组播方式进行数据通信,可有效减轻网络通信的负担,提高通信效率。2 改进方法采用UDP协议以IP组播方式实现C/S模式的双网通信,并对UDP协议增加一些传递保证机制,以满足CTC系统对网络通信实时性和可靠性的要求。2.1 解决UDP传输数据的重复、丢包、乱序问题UDP协议数据传输过程中可能出现的差错有:数据被污染(数
6、据传输过程中出现错误)、数据包丢失、乱序和重复问题。精彩文档实用标准文案1、采用网际校验,检测数据是否被污染。将数据以2字节(16bit)为单位分为若干个单元(最后不足2字节时用0补齐),计算各单元的二进制反码的和,最后把所求值的二进制反码作为整个数据段的校验和。对接收的数据进行上述操作,可校验数据在传输中是否出现差错。2、将接收者计时器和序列号结合起来,检测数据包是否丢失。接收者收到1个数据包就设置1个计时器,根据数据包的编号来检测是否是期望的数据包;如果直到计时器超时仍然没有接收到期望的数据包,就可以确定数据包丢失。3、采用基于NAK的ARQ(AutomaticRepeatReques
7、t自动请求重传)机制进行差错重传。当数据被污染和数据包丢失时,需要发送端进行重传,在数据传送过程中增加一些ACK(肯定确认)信息用来表示数据的正确接收。采用连续ARQ机中的滑动窗口,对发送者和接收者开设相等大小的缓冲区;发送者每次把缓冲区的内容一次连续发送,然后等待接收者的反馈信息;当收到NAK请求重传信息时,发送者重发指定的数据包;当收到数据确认信息,发送者释放缓冲区,继续发送下一批数据;如果一定的时间内没有收到反馈信
