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CBTC系统中安全通信协议的设计与仿真研究
| 论文题名： | CBTC系统中安全通信协议的设计与仿真研究 |
| 关键词： | 列车控制系统;安全通信协议;网络拓扑;OPNET;故障注入;延时仿真场景 |
| 摘要： | 安全、可靠是列车控制系统永恒的主题。在基于通信的列车控制系统（Communication Based Train Control，CBTC）中，及时、可靠的数据通信是保证列车安全运行的前提和基础。而CBTC系统中与安全的数据通信关系最为直接的是安全通信协议。本文为CBTC系统中安全相关的数据传输设计了一个功能相对完善的安全通信协议，并采用了基于OPNET Modeler的仿真测试方法对协议性能进行了初步的检验。 在安全通信协议的设计过程中，本文首先分析了CBTC系统在安全相关数据传输方面的需求，随后在充分理解欧洲标准EN50159对构建安全数据通信应采取的安全措施提出的要求的基础上，详细阐述了协议中采用的安全措施与协议进行数据传输的过程。 为在OPNET Modeler中完成协议的仿真测试，本文通过修改OPNETModeler中无线模块代码实现了移动节点在无线接入点间的切换，并建立了安全通信协议状态机模型。在构建仿真测试网络模型时，本文参照了沈阳地铁l号线的网络拓扑结构，并在应用层模拟了二乘二取二安全计算机的连接特点。 最后，本文通过仿真分析了发包间隔与报文长度对平均时延的影响。报文平均时延受发包间隔的影响并不显著，表明协议中采用的安全措施并未带来过重的系统开销。尽管平均时延会随着数据包长度的增长而增加，但时延增长幅度仍可满足CBTC的系统应用需求。在已有的研究中，鲜有提及OPNET Modeler的故障注入功能，本文在协议的测试过程中引入了链路故障，并创建了丢包、延时仿真场景，对协议的故障导向安全功能及健壮性进行了验证。仿真测试结果表明协议具备良好的实时性和一定的抵御错误的能力，可以应用于CBTC系统中。 |
| 作者： | 杨明 |
| 专业： | 电子信息技术及仪器 |
| 导师： | 陈祥献 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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