基于交换式以太网安全通信协议的模型和仿真研究

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1、万方数据第32卷第3期铁道学报V01．32No．32O1O年6月JOURNAI。0FTHECHINARAIl。WAYSOCIETYJune2010文章编号：1001—8360(2010)03—0043—06基于交换式以太网安全通信协议的模型和仿真研究张岩1，唐涛1，马连J1l2，徐田华1(I．北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京100044；2．北京交通大学城市轨道交通自动化与控制北京市重点实验室，北京100044)摘要：在基于通信的列车控制系统中，区域控制中心ZC(ZoneController)子系统负责向列车发布移动授权，对于保障列车安全高效运营具有重要

2、作用。为提高ZC的可靠性，设计中通常会使用冗余结构，其内部的安全通信协议就成为系统成败的关键。本文介绍构建于UDP协议之上的ZC内部安全通信协议的设计与实现，利用OP—NET网络仿真工具对该协议进行建模，并模拟VxWorks实时操作系统的多任务调度环境，构建基于交换式以太网的通信性能仿真研究平台。根据ZC的实际运行情况，对通信过程进行仿真，分析了发送窗口对报文最大时延的影响。仿真结果表明，适当的发送窗口数量可以兼顾通信效率和时间精度。关键词：基于通信的列车控制系统；交换式以太网；安全通信协议；OPNET；最大时延中图分类号：TP393。U283文献标志码：Adoi：10．

3、3969／j．issn．1001-8360．2010．03．008ModelingandSimulationoftheSecurityCommunicationProtocolBasedontheSwitchedEthernetZHANGYanl，TANGTa01，MALian-chuan2，XUTian-hual(1．StateKeyLaboratoryofRailTrafficControlandSafety。BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China；2．BeijingAreaMajorLaboratoryofUrba

4、nRailTransportAutomationandControl。Beijing100044，China)Abstract：TheZoneController(ZC)subsysteminthecommunication—basedtraincontrolsystemisresponsibletOissuemovementauthoritytOthetrain，thusplayinganimportantpartinensuringthehighefficiencyandsafetyoftraincontr01．Theredundancystructureisdesi

5、gnedtOimprovethereliabilityofZC，andthesecuritycommunicationprotocolintheredundancystructureisthekeyfactortOdeterminewhetherthesystemissue—cessfulornot．ThedesignandimplementationoftheUDP—basedsecuritycommunicationprotocolareintro—duced．ThemoduleoftheprotocolisbuiltusingOPNET，themulti—tasks

6、cheduleoftheVxWorksrealtimeoperatingsystemissimulated，andthecommunicationperformanceresearchplatformissetuponthebasisoftheswitchedEthernet．ThecommunicationprocessissimulatedbasingontherealrunningsituationofZC，thentheinfluenceofthesendwindowonthemaximumdelayofpacketsiSanalyzed．Simulationre

7、sultsshowthattheappropriatenumberofsendwindowsisabletOimprovetheprecisionofcommunicationtimeandtheef—ficiencyofdatatransmissionatthesametime．Keywords：communication—basedtraincontrolsystem；switchedEthernets；securitycommunicationprotocol；0PNET；maximumdelay基于通信的列车控制系统C