基于交换式以太网安全通信协议模型与仿真研究

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1、第32卷第3期铁道学报Vol_32No．32010年6月JOURNALOFTHECHINARAILWAYSOCIETYJune2010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，唐涛，马连川，徐田华(1．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，北京100O44)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作用。为提高ZC的可靠性，设计中通常会使

2、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。r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：10．3969／j．issn．100卜8360．2010．0

3、3．008ModelingandSimulationoftheSecurityCommunicationProtocolBasedOntheSwitchedEthernetZHANGYan，TANGTao，MALian—chuan，XUTian—hua(1．StateKeyLaboratoryofRailTrafficControlandSafety，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China2．BeijingAreaMajorLaboratoryofUrbanRailTransportAutomationandControl，Beijin

4、g100044，China)Abstract：TheZoneController(ZC)subsysteminthecommunication—basedtraincontrolsystemisresponsibletoissuemovementauthoritytothetrain，thusplayinganimportantpartinensuringthehighefficiencyandsafetyoftraincontro1．TheredundancystructureisdesignedtoimprovethereliabilityofZC，andthesecuritycom

5、municationprotocolintheredundancystructureisthekeyfactortodeterminewhetherthesystemissue—cessfulornot．ThedesignandimplementationoftheUDP—basedsecuritycommunicationprotocolareintro—duced．ThemoduleoftheprotocoliSbuiltusingOPNET，themulti—taskscheduleoftheVxWorksrealtimeoperatingsystemissimulated，and

6、thecommunicationperformanceresearchplatformissetuponthebasisoftheswitchedEthernet．ThecommunicationprocessissimulatedbasingontherealrunningsituationofZC，thentheinfluenceofthesendwindowonthemaximumdelayofpacketsisanalyzed．Simulationresultsshowthattheappropriatenumherofsendwindowsisabletoimprovethep

7、recisionofcommunicationtimeandtheef—ficiencyofdatatransmissionatthesametime．Keywords：communication—basedtraincontrolsystem；switchedEthernets；securitycommunicationprotocol；0PNET；maximumdelay基于通信的列车控制系统CBTC(Communica—系统重