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铁路时间同步网形式化建模及性能分析
| 论文题名： | 铁路时间同步网形式化建模及性能分析 |
| 关键词： | 铁路通信;列车时间同步网;形式化建模;SPN模型;链路性能 |
| 摘要： | 铁路时间同步网是铁路通信网的重要支撑子网，包括地面时间同步网和列车时间同步网两个部分。时间同步网为铁路内部各系统提供统一标准的时间信息，以保障列车运行安全，实现快速准确地故障定位。铁路时间同步网还未完全建立，研究其网络性能对于完善网络设计、选择合理的时间同步方案及编订使用规范具有重要作用。本文以铁路时间同步网为研究对象，通过SPN(Stochastic Petri Net,随机Petri网)及其仿真分析工具TimeNET软件分别对地面时间同步网和列车时间同步网进行形式化建模及性能分析。 由于铁路通信系统具有覆盖面积大、通信线路长等特点，地面时间同步网采用NTP(Network Time Protocol,网络时间同步协议)进行时间同步。网络通信延时和故障的随机性对协议的授时准确度影响较大，而形式化建模方法 SPN具有较强的描述能力、便于刻画网络时间的随机性，TimeNET是针对SPN性能分析开发的应用软件，可以对SPN模型结构性质等进行分析，所以选用SPN和TimeNET软件相结合的方法对地面时间同步网进行分析。首先，采用SPN建立地面时间同步网通信模型，根据SPN性能分析方法计算各性能指标间的关系；然后，采用 TimeNET软件对其链路性能指标进行仿真；最后，对作为网络基准授时源的母钟设备进行可靠性分析，根据影响母钟正常授时工作的主要故障因素，建立各级母钟的故障切换模型，对母钟授时可靠性进行分析。分析结果表明：地面时间同步网性能符合实际性能需求，并且基准授时源具有高可靠性。 目前，列车时间同步网没有固定的时间同步方案。对列车时间同步网进行分析时，首先针对车载信号设备进行时间同步需求分析，然后根据设备的需求、设备间的通信及时间基准源的来源可知两种理论上可行的列车时间同步方案，分别是其他车载设备共享CIR(Cab Integrated Radio communication equipment,机车综合无线通信设备)设备时间信息的同步方案和各车载设备分别采用GPS(Global Positioning System,全球定位系统)授时的同步方案。对这两种同步方案，采用SPN与TimeNET软件相结合的方法进行建模分析，得出两种方案下各设备的时间同步成功率；然后将两种方案的分析结果进行对比，提出合理的时间同步方案。分析结果表明：各车载设备分别利用 GPS接收模块接收时间信息，定期对设备间的时间进行校对的方案，具有较高的时间同步成功率。 |
| 作者： | 李天娇 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 张友鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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