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以太網和控制網絡的 MAC 層仿真評估

以太網和控制網絡的 MAC 層仿真評估

一、以太網與控制網的MAC層仿真評估(論文文獻綜述)

簡捷[1](2020)在《基于以太網的列車通信網絡多業(yè)務調度優(yōu)化策略研究》文中研究指明隨著信息技術的發(fā)展,人工智能、大數(shù)據、云計算、物聯(lián)網等先進技術與軌道交通裝備不斷深度融合,高速動車組體現(xiàn)出智能化和信息化的核心特征。列車通信網絡(Train Communication Network,TCN)在承載控制數(shù)據之外,需要產生、整合、傳輸、處理更多源、更大量、更高維的運行及服務數(shù)據,實現(xiàn)多業(yè)務數(shù)據的融合傳輸。雖然實時以太網技術的引入大大擴展了TCN的帶寬,但目前多業(yè)務數(shù)據在網絡中所采用的仍是多網并存、低流量運行的實時性保障方法。在新的業(yè)務需求迅速擴展的要求下,為保證多種類型數(shù)據的實時性、安全性、可靠性,提升網絡資源的利用率,需要對基于以太網的TCN多業(yè)務通信的傳輸模型與調度機制進行深入研究。本文從實時周期數(shù)據、實時非周期數(shù)據和流媒體數(shù)據三種類型業(yè)務的傳輸需求出發(fā),分別討論了數(shù)據的通信模型、網絡資源調度算法以及實時性分析方法,主要研究成果如下:1、基于時間觸發(fā)的實時周期數(shù)據調度優(yōu)化。建立基于時間觸發(fā)機制的TCN周期數(shù)據調度模型;分析以太網TCN的時延構成,并在此基礎上形成實時周期數(shù)據調度的統(tǒng)一時態(tài)約束條件;為兼顧控制與調度性能,構建基于數(shù)據抖動和負載均衡的周期調度表優(yōu)化模型;針對優(yōu)化模型,提出基于模糊控制的量子粒子群自適應優(yōu)化算法和基于可調度性排序的可滿足性模塊理論約束規(guī)劃算法,進行周期數(shù)據時間觸發(fā)調度表的計算;在TCN拓撲下,基于隨機流量進行調度表的性能評估,證明算法的有效性。2、實時非周期數(shù)據隊列調度優(yōu)化。依據TCN優(yōu)先級業(yè)務特點,建立實時非周期數(shù)據與時間觸發(fā)數(shù)據的融合傳輸機制,并在此基礎上提出實時非周期數(shù)據的動態(tài)平滑加權輪詢-最小截止期優(yōu)先兩級調度方案,綜合考慮業(yè)務排隊長度、優(yōu)先級、差錯丟包數(shù)量等因素對輪詢權重的影響,避免高優(yōu)先級業(yè)務數(shù)據長時間阻塞端口;通過平滑調整輪詢順序,保證子隊列輪詢公平性與均衡性,提高網絡業(yè)務整體的時延性能;通過二級截止期調度,保證在同一優(yōu)先級隊列內,緊急數(shù)據的優(yōu)先轉發(fā)。3、實時非周期數(shù)據隊列時延的理論計算與實測估計方法優(yōu)化。在理論時延計算方法上,建立實時非周期數(shù)據隨機網絡演算模型,允許業(yè)務在規(guī)定的概率下超出統(tǒng)計邊界,推導在基于多跳交換機網絡的周期、非周期數(shù)據融合傳輸機制下,多優(yōu)先級隊列輪詢的理論時延上限。在現(xiàn)場測試方法上,建立實時業(yè)務數(shù)據端到端遞交延誤率的先驗概率分布,通過統(tǒng)計有限時間內,測試樣本中超過截止期的延誤幀數(shù)量,建立基于貝葉斯規(guī)則的延誤率后驗概率模型,將時延測試問題轉化為統(tǒng)計學的置信度問題,為TCN現(xiàn)場實時性指標的測試時間及樣本數(shù)量的選擇提供理論依據。4、基于定價機制與納什均衡的流媒體數(shù)據帶寬分配策略。在時間觸發(fā)周期模型的基礎上,建立TCN控制系統(tǒng)與流媒體數(shù)據融合傳輸?shù)哪P?分析業(yè)務傳輸?shù)膶崟r性保障性能。結合TCN帶寬資源及流媒體數(shù)據業(yè)務特點,提出一種基于業(yè)務體驗質量、網絡傳輸性能和緩存要求的流媒體數(shù)據網絡效用綜合評價模型?;诮洕鷮W的執(zhí)行理論與定價機制,將流媒體數(shù)據帶寬分配問題轉換為非合作博弈納什均衡的求解問題;針對流媒體數(shù)據系統(tǒng)效用私密性、決策分散性特點,設計分布式策略定價機制進行碼率與帶寬的協(xié)商與定價,并通過實驗驗證了算法的有效性。5、搭建基于列車實時數(shù)據協(xié)議的TCN多業(yè)務傳輸驗證平臺。以典型的以太網TCN的兩級結構與網絡拓撲為原型,完成驗證平臺的設計。通過列車實時控制系統(tǒng),以太網TCN狀態(tài)感知系統(tǒng)及列車流媒體播放系統(tǒng)進行平臺組網實驗,對不同網絡負載下的列車通信質量進行時延、抖動及業(yè)務平穩(wěn)性的測試,驗證本文所提算法的有效性。

李隆勝[2](2020)在《面向5G移動前傳的數(shù)字與模擬光纖傳輸關鍵技術》文中研究說明2018年,3GPP Release 15的凍結標志著第一個可商用的5G標準正式確立。隨后,于2020年凍結的Release 16進一步豐富了5G應用場景,加快了全球5G部署進程。傳統(tǒng)分布式無線接入網(D-RAN)基于宏基站組網,基站具有完整的基帶處理功能。為節(jié)省無線接入網建設與運維成本,5G獨立組網對集中化無線接入網架構(C-RAN)進行了重構,基帶處理功能被解耦并分配到中央單元(CU)、分布單元(DU)和射頻單元(RU),其中DU與RU之間的數(shù)據傳輸由光纖前傳鏈路(fronthaul)承載?!?G部署,承載先行”,前傳需提供大容量、高譜效率、低時延與高保真的傳輸性能且保持低成本,是5G組網中極具挑戰(zhàn)的關鍵環(huán)節(jié)。前傳解決方案可分為基于通用公共無線接口(CPRI)或演進版CPRI(e CPRI)的數(shù)字傳輸、模擬光載無線電(Ro F)傳輸以及數(shù)字模擬集成傳輸三類技術。本文圍繞前傳傳輸性能需求,針對上述三類前傳技術方向開展了研究,其關鍵問題、主要學術貢獻及創(chuàng)新點如下:一、面向CPRI數(shù)字前傳的躍變四電平幅度調制技術基于下一代無源光網絡(NG-PON)承載的CPRI鏈路中,低成本、低帶寬器件的使用會造成高帶寬信號的畸變,且PAM4等高階調制格式的引入也會導致鏈路抗噪聲能力降低。CPRI對傳輸鏈路的10-12誤碼率要求給NG-PON帶來了巨大的挑戰(zhàn)。本文提出了躍變四電平幅度調制(T-PAM4)的光調制格式以提升高速PON傳輸?shù)目煽啃耘c功率預算并滿足CPRI的嚴苛誤碼率要求。T-PAM4符號由工作在2倍過采樣的數(shù)模轉換器(DAC)結合特殊設計的電平映射產生,接收端基于2倍過采樣對T-PAM4進行二維判決以提升信號的抗噪聲性能。實驗驗證了T-PAM4相較PAM4有5-d B的靈敏度提升。此外,該方案具有較低的硬件實現(xiàn)成本與計算復雜度。二、面向e CPRI數(shù)字前傳的彈性量化技術相較于CPRI標準,5G前傳最新標準e CPRI中傳輸?shù)臄?shù)據主要為量化后的頻域無線IQ信號,具有更低的帶寬開銷。然而,采用e CPRI將導致前傳數(shù)據量隨無線網絡負載的波動而動態(tài)變化。在滿足前傳峰值請求速率的前提下,過大的負載波動將導致前傳帶寬部署的冗余,影響了傳輸效率。此外,無線信道具有時變與頻率選擇性的功率衰落,加劇了上行IQ信號的量化噪聲。針對以上問題,本文進行了如下研究:1)理論分析了頻域IQ信號量化后的數(shù)據冗余度,提出了一種新型的彈性量化精度方案以緩解e CPRI前傳流量的動態(tài)特性,減少冗余帶寬部署。利用e CPRI功能劃分的優(yōu)勢,該方案根據IQ信號的無線信號質量與前傳實時負載,自適應地調整IQ信號的量化精度。本工作主要貢獻為搭設了符合3GPP標準的無線接入仿真系統(tǒng),其結果為方案的實際應用提供了可靠的參考價值。系統(tǒng)實現(xiàn)了Low-MAC層與物理層基帶功能及無線信道的傳輸,實驗實現(xiàn)了前傳IQ信號數(shù)據通過光鏈路的傳輸。結果表明僅以滿載時犧牲1.2~1.9%的終端速率為代價,方案降低了~40%的前傳峰值速率,提升了傳輸效率并節(jié)約了鏈路帶寬。此外,本方案基于5G前傳廣泛部署的e CPRI,比基于CPRI的傳輸與壓縮技術更具實際應用價值。2)理論分析了無線信道衰落對e CPRI前傳量化噪聲的影響,并據此提出了利用無線系統(tǒng)已有的信道估計結果或解調參考信號對IQ信號進行補償?shù)姆桨?。該方案在低計算復雜度的基礎上能夠抑制前傳量化噪聲高達6.5 d B,可顯著提升e CPRI對無線信號的保真度,該效果優(yōu)于現(xiàn)有針對CPRI的時域補償方案。三、基于模擬前傳的片段時分復用傳輸技術相較于數(shù)字前傳,模擬Ro F前傳具有更高的傳輸譜效率。將多路無線IQ信號合并為單路高速模擬信號的復用技術是模擬前傳中的關鍵問題,其中低復雜度的模擬TDM技術是備受業(yè)界青睞的候選方案。綜合考慮5G多天線(MIMO)場景與低時延要求,TDM方案可采用MIMO信號采樣點交織排列的技術以縮短復用時延。該技術依靠大量保護間隔時隙和變頻結構來消除光纖傳輸后采樣點間的干擾,分別導致鏈路傳輸效率的下降和復雜度上升。本文相應工作如下:1)理論分析了模擬TDM光纖傳輸對MIMO信號損傷,并針對MIMO交織TDM中采用過多保護時隙導致傳輸帶寬浪費的問題,提出以信號片段為時分復用粒度的改進方案(Se-TDM)。該方案擁有低復雜度的系統(tǒng)結構,在傳輸譜效率與時延性能間取得平衡。在等效162-Gbps CPRI速率的模擬TDM傳輸實驗中,該方案將傳輸譜效率提升21%,且支持的QAM階數(shù)從64提升至256。2)提出了一種無變頻操作的MIMO交織方案,進一步簡化了前傳復用結構,并通過理論分析和實驗證明了該方案能夠實現(xiàn)相同于現(xiàn)有技術的干擾消除效果。該方案直接復用基帶IQ信號,更易于減小復用后的信號帶寬,提升頻譜效率。四、面向數(shù)字模擬集成傳輸?shù)念l譜零點填充技術單波長集成共傳數(shù)字、模擬信號能夠實現(xiàn)二者優(yōu)勢互補。集成傳輸面臨硬件結構復雜、譜效率低和信號參數(shù)不兼容行業(yè)標準等問題。為此,本文開展如下研究:提出了頻譜零點填充的集成傳輸方案,其創(chuàng)新點在于利用56-Gbps PAM4信號在28 GHz處固有的頻譜零點,插入5G毫米波射頻信號以實現(xiàn)無頻譜間隔的高譜效率集成傳輸;方案中數(shù)字信號只需低成本低精度DAC產生,且數(shù)字和模擬射頻信號分別遵從NG-EPON和5G標準;理論推導了光纖色散對集成傳輸系統(tǒng)中模擬射頻信號質量的影響,并實驗演示了頻段選擇策略以最大化模擬信號傳輸帶寬;基于首次提出的發(fā)射機結構,實現(xiàn)了56-Gbps PAM4疊加10×400-MHz模擬射頻信號的25-km傳輸,為目前報道的強度調制直檢集成傳輸方案中最高的容量。綜上所述,本文通過理論分析、仿真與實驗驗證對前傳傳輸中的關鍵技術開展了一系列研究,為促進光纖承載的5G移動前傳演進提供可行的參考方案。

孫曉康[3](2020)在《實時以太網POWERLINK在加速器控制系統(tǒng)中的應用研究》文中提出加速器控制系統(tǒng)一般是基于網絡的分布式控制系統(tǒng),遵循所謂的“標準模型”(Standard Models),由三部分組成:the Operator Interface、Data Communication、the Front-end Computers。數(shù)據通信在加速器控制系統(tǒng)中起著紐帶的作用。隨著加速器規(guī)模的增大和復雜度的提高,對數(shù)據通信性能的要求越來越高,而實時性是影響控制系統(tǒng)的關鍵因素,開展這方面的應用研究具有非常重要的工程應用價值。Ethernet POWERLINK(簡稱POWERLINK)作為一種開源實時以太網技術已廣泛應用于工業(yè)控制領域,特別是有高實時性需求的場合,例如高性能的同步運動控制應用,但是在加速器控制領域,與POWERLINK相關的研究和應用還很少。EPICS作為加速器控制領域中應用最廣泛的開發(fā)平臺,目前還未見與POWERLINK相關的應用與研究。本論文將POWERLINK實時以太網技術和EPICS結合起來,開展了一系列的應用研究工作。首先對POWERLINK通信協(xié)議進行了分析和性能測試?;赑OWERLINK協(xié)議棧的開源實現(xiàn)版本openPOWERLINK,我們分別搭建了基于RT-Linux PC和FPGA軟核的兩套測試系統(tǒng)。采用網絡分析儀netANALYZER和Wireshark軟件抓取并分析了 POWERLINK數(shù)據幀,掌握了 POWERLINK協(xié)議的數(shù)據幀結構和通信機制,并測試了兩套系統(tǒng)的通信周期。我們還根據測試系統(tǒng)的實測通信參數(shù),發(fā)展了理論計算和仿真建模兩種方法來估算POWERLINK系統(tǒng)的通信周期。其次設計了 EPICS環(huán)境下基于千兆POWERLINK的分布式IO系統(tǒng)。系統(tǒng)從站采用基于Zynq的控制器,主站是一臺RT-Linux PC,PC上運行了 IOC應用程序和內核空間下的openPOWERLINK主站程序,基于進程間Socket通信開發(fā)了相應的EPICS設備驅動程序。我們搭建了 1個主站和10個從站組成的測試系統(tǒng),測試系統(tǒng)的通信周期最快可到275μs,控制器本地響應時間約為400μs,系統(tǒng)全局響應時間為870μs。通過對系統(tǒng)測試結果的分析,發(fā)現(xiàn)從站的光耦延時和主站響應延時是影響系統(tǒng)性能的主要因素。針對這兩點,我們設計了相應的改進方案,改進方案的主從站均采用Zynq控制器來實現(xiàn),從站控制器的輸入/輸出接口電路采用ADuM1400高速數(shù)字隔離器?;诟倪M方案我們搭建了由1個主站和5個從站組成的測試系統(tǒng),系統(tǒng)的通信周期最快可到50μs,從站的本地響應時間為5μs,系統(tǒng)全局響應時間為160μs,測試結果表明改進方案的實時性能明顯得到了提升。根據改進方案的實測結果,我們進一步完善了理論計算和仿真建模方法,從而為POWERLINK的應用設計提供了依據。最后基于千兆POWERLINK設計了合肥先進光源設備保護系統(tǒng)(Hefei Ad-vanced Light Facility Equipment Protection System,HALF EPS)。HALF 是由國家同步輻射實驗室提出的第四代基于衍射極限儲存環(huán)的同步輻射光源,目前正在開展HALF預研工程建設。HALF EPS由注入器分總體EPS和儲存環(huán)分總體EPS組成,各分總體EPS基于獨立的千兆POWERLINK設計,聯(lián)鎖控制器采用Zynq控制器。我們對HALF EPS的聯(lián)鎖保護邏輯進行了描述,統(tǒng)計了聯(lián)鎖信號的數(shù)量。通過理論計算和仿真建模兩種方法估算了注入器EPS的響應時間分別為802.100μs和798.184μs,儲存環(huán)EPS的響應時間分別為1.643ms和1.634ms,均滿足10ms響應時間的設計指標。最后基于Archive Appliance設計了 HALF EPS的歷史數(shù)據存檔與查詢系統(tǒng),基于Phoebus/Alarms設計了 HALF EPS報警系統(tǒng)。

馮然[4](2020)在《5G NR前傳通道的設計與FPGA實現(xiàn)》文中進行了進一步梳理5G雖然已經進入商用階段,但目前部署的網絡都是成本較高的宏蜂窩基站,而未來5G的高速率、廣覆蓋必將依賴小基站。一體化小基站在5G階段受到了巨大的挑戰(zhàn),基于集中基帶單元(Base Band Unit,BBU)、射頻拉遠單元(Radio Remote Unit,RRU)的云接入網(Cloud Radio Access Network,C-RAN)必將得到越來越廣泛的應用。前傳通道是C-RAN架構中連接BBU和RRU的重要組成部分,本論文為基于C-RAN的小基站提供一套實用化的前傳通道解決方案。論文分析5G小基站中上下行鏈路的物理層信號處理任務,綜合考慮處理復雜度、數(shù)據流向、傳輸數(shù)據數(shù)據量等主要因素界定了前傳通道需要實現(xiàn)的功能;在此基礎上,以FPGA為開發(fā)平臺設計并實現(xiàn)前傳通道的關鍵模塊,論文的具體工作包括:第一,全面梳理了小基站系統(tǒng)的物理層上下行數(shù)據處理流程,界定了需要在前傳FPGA實現(xiàn)的基帶算法,主要包括下行信號的頻域轉時域、上行信號的時域轉頻域和隨機接入信道前導接收處理。第二,研究了 5G隨機接入過程,用MATLAB搭建鏈路級仿真對隨機接入前導碼的接收算法進行了仿真,為在FPGA上實現(xiàn)隨機接入算法的處理提供了設計支撐。第三,利用英特爾A10 FPGA的萬兆以太網硬核實現(xiàn)了與RRU之間的數(shù)據傳輸接口;利用PCIE硬核實現(xiàn)了與CPU之間的數(shù)據接口,設計并實現(xiàn)了與其匹配的模塊。第四,設計并實現(xiàn)了下行頻域到時域轉換的處理、上行時域到頻域的處理和隨機接入信道信號處理等核心功能模塊,并與萬兆以太網和PCIE接口相連,形成完整的前傳通道。前傳FPGA可支持三小區(qū)四天線的數(shù)據,理論傳輸速率可達到47Gbps,仿真結果顯示下行鏈路的處理時延為0.014ms,上行鏈路的處理時延為0.048ms,滿足設計要求。

戴松[5](2020)在《軟件定義移動自組織網絡組網技術研究》文中研究指明移動自組織網絡(Mobile Ad Hoc Network,MANET)是一種能夠在無網絡基礎設施的環(huán)境下,以自組織方式進行動態(tài)組網的無線網絡形式,在軍事、民用等領域得到了廣泛應用。隨著無線通信技術及多媒體技術的不斷發(fā)展,網絡中的通信量越來越大,業(yè)務需求也越來越復雜。目前MANET大多使用分布式組網方法,受制于節(jié)點的局部可見性,在提升網絡服務質量與負載均衡等方面遇到了瓶頸。因此,一些研究學者將軟件定義網絡(Software Defined Network,SDN)的集中控制思想引入MANET,提出了軟件定義移動自組織網絡(Software Defined Mobile Ad Hoc Network,SDMANET)的概念。目前,SDMANET的研究尚處于起步階段,存在著諸多亟待解決的關鍵技術問題,比如現(xiàn)有的組網方法不能很好地適應大規(guī)模高速移動網絡、組網穩(wěn)定性差、路由控制開銷大等問題。這些問題會導致SDMANET的基礎架構運行不可靠,因此很難在其基礎上進行Qo S優(yōu)化。針對上述問題,本文以SDMANET中的組網技術作為研究切入點,主要研究工作及創(chuàng)新點如下:首先,本文提出了一種基于帶外控制和骨干網優(yōu)化的SDMANET組網方法(簡稱B-SDMANET),該方法結合MANET分布式特性和SDN集中控制的特點,使用具有雙信道的多模電臺作為底層通信單元,在其中分配數(shù)據信道和帶外控制信道進行組網,利用帶外集中控制提高網絡的穩(wěn)定性,使其適應高速移動的MANET網絡。本文利用支配集算法選擇網絡中具有支配地位的節(jié)點作為骨干節(jié)點,只由骨干節(jié)點直接和SDN控制器進行通信,減少網絡中直接和控制器通信的節(jié)點個數(shù),從而減少路由控制開銷。實驗表明該方法在大規(guī)模MANET網絡中可以極大程度上減少網絡的路由控制開銷。其次,本文提出了一種基于骨干網的集中式動態(tài)TDMA協(xié)議(簡稱BTDMA),該協(xié)議結合SDN集中控制的特點,使用SDN控制器作為TDMA的中心節(jié)點,統(tǒng)一為帶外控制的網絡節(jié)點進行時間同步和時隙分配,從而減少帶外控制網絡中的信道干擾。本文提出了基于骨干網的動態(tài)時隙分配算法,通過骨干節(jié)點減少帶外控制網絡分配的時隙數(shù)量,從而減少MAC接入時延,提高帶外信道利用率。在該方法中,針對MANET能量有限的特點,關閉非骨干節(jié)點的控制信道,節(jié)省能量消耗。最后,由于目前沒有可供實驗的開源SDMANET仿真平臺,因此本文使用RYU控制器和Riverbed仿真軟件搭建B-SDMANET仿真平臺,并設計了無線Open Flow協(xié)議(Wireless Open Flow,W-Open Flow)作為控制器和交換機通信的南向接口。本文在仿真軟件中實現(xiàn)B-SDMANET網絡節(jié)點、B-TDMA進程模型和W-Open Flow進程模型,并設計多個仿真場景對本文方法進行可行性驗證和性能分析。仿真結果表明本文方法對網絡規(guī)模不敏感,可以有效降低大規(guī)模網絡中的網絡開銷控制和MAC接入時延,提升網絡穩(wěn)定性和MAC吞吐量。

錢之博[6](2020)在《機艙綜合監(jiān)控網絡設計與實時性研究》文中進行了進一步梳理船舶機艙智能化作為目前船舶行業(yè)的主要發(fā)展趨勢,對船舶機艙中數(shù)據采集的全面性與實時性提出了更高的要求。但是目前機艙監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據量少且數(shù)據傳輸時延較長,限制了船舶機艙智能化的應用與發(fā)展。因此本課題以機艙綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為研究對象,旨在通過完善網絡結構設計解決數(shù)據采集全面性的問題;通過對數(shù)據的合理分類,使用調度算法降低數(shù)據傳輸?shù)臅r延,進一步提高機艙管理智能化。首先,通過對機艙數(shù)據流向的分析,建立綜合監(jiān)控數(shù)據傳輸模型。結合“海洋石油301”設備類型及接口,搭建以現(xiàn)場控制網絡與上層以太網管理網絡組成的星型拓撲綜合監(jiān)控網絡,并以電力推進系統(tǒng)為例進行了詳細設計。其次,通過對數(shù)據鏈路時延計算得出交換機為時延產生的主要節(jié)點。將機艙數(shù)據分為即時周期數(shù)據、即時偶發(fā)數(shù)據與非即時數(shù)據,并使用固定優(yōu)先級調度對傳輸時延進行優(yōu)化。通過網絡演算對使用優(yōu)先級分類后的數(shù)據時延進行了理論計算。在此基礎上引入截止時間戳對數(shù)量較多的即時周期數(shù)據進行二次調度,以熵權分類法對其進行優(yōu)先級分類計算。然后,通過OPNET對搭建的多節(jié)點綜合監(jiān)控網絡進行網絡建模,分別對比不使用優(yōu)先級分類、使用不同類型數(shù)據作為最高優(yōu)先級時數(shù)據的傳輸時延與穩(wěn)定性。最后,設計了網絡實時性測試程序用于時延可視化測試。通過搭建以輪機模擬器界面端與監(jiān)測板卡組成的局域網絡,對比同一終端數(shù)據優(yōu)先級對數(shù)據發(fā)送的影響以及數(shù)據在不同網絡負載下采用不同交換節(jié)點所產生的時延,測試并驗證了優(yōu)先級調度對數(shù)據的實時性影響以及不同的交換節(jié)點對數(shù)據傳輸?shù)膶崟r性影響。根據上述理論計算與網絡仿真的結果,表明在所設計的監(jiān)控網絡中采用以即時周期數(shù)據作為最高優(yōu)先級的分級調度可以降低即時周期數(shù)據時延,又不影響即時偶發(fā)數(shù)據時延。測試實驗的結果表明在配置數(shù)據優(yōu)先級并使用支持數(shù)據分級的全雙工交換機時,可以保證監(jiān)控網絡中最高優(yōu)先級數(shù)據的優(yōu)先傳輸。

楊俊杰[7](2020)在《面向工業(yè)物聯(lián)網的無線局域網精準時間同步》文中認為工業(yè)物聯(lián)網技術在“中國制造2025”戰(zhàn)略中承擔著重要的角色,在工業(yè)物聯(lián)網中IEEE 802.11無線局域網(wireless local area network,WLAN)技術已受到廣泛關注。工業(yè)應用特別地要求確定性和實時性,實時性系統(tǒng)的基礎是時間同步。而無線網絡存在不確定的傳輸延遲和丟包等問題,導致時間同步誤差增加,因此精確的時間同步是WLAN能否在工業(yè)物聯(lián)網中有效運行的關鍵。IEEE 1588精確時間同步協(xié)議(precision time protocol,PTP)旨在實現(xiàn)分布式測控系統(tǒng)中的高精度時間同步,但卻是針對有線網絡設計的。為了更好地實現(xiàn)WLAN中的精準時間同步,本文開展了以下研究工作:1)從以太網芯片和無線網卡芯片硬件結構出發(fā),分析無線局域網中使用PTP協(xié)議的時間戳問題。在現(xiàn)有無線網卡芯片無法像以太網解決方案一樣支持硬件時間戳的情況下,實現(xiàn)了一種基于驅動層的軟件時間戳,保證WLAN中應用PTP的時間戳精度。2)由于時間同步的誤差主要由不對稱時延造成,通過對時間同步過程中引入的時延組成進行分析,確定了隨機時延是對時間同步影響最大部分。此后重點討論導致隨機時延的原因——IEEE 802.11ac MAC層接入時延,基于馬爾科夫鏈原理建立MAC層接入時延的理論模型,并通過MATLAB進行仿真分析。此外,本文還給出了實際WLAN應用中減少PTP報文隨機時延的具體實現(xiàn)方法,并在本文的實驗平臺中進行驗證。3)通過分析實際應用中節(jié)點晶振的頻偏、抖動以及軟件時間戳等因素造成的誤差,對PTP協(xié)議的主、從時鐘進行建模。在此基礎上,給出兩種PTP時鐘伺服系統(tǒng)設計,分別為基于比例積分(proportional-integral,PI)控制器和基于加權線性回歸的時鐘伺服。4)結合上述所有研究工作,選用NXP公司的LS1043A-RDB ARM開發(fā)板和Broadcom公司的WiFi網卡搭建實驗平臺,對無線局域網中應用PTP協(xié)議實現(xiàn)時間同步的精度進行測量。分別對基于PI控制器的時鐘伺服和基于加權線性回歸的時鐘伺服進行實驗和分析。實驗結果表明,本文提出的方法時間同步精度可達60?s,能滿足大多數(shù)工業(yè)物聯(lián)網應用的要求,有良好的應用前景。

武靖飛[8](2020)在《基于TDMA的無線Mesh網絡跨層協(xié)議研究與實現(xiàn)》文中研究表明隨著無線通信技術的迅速發(fā)展,基于IEEE 802.16標準的無線Mesh網絡憑借組網靈活、傳輸速率高、成本低、覆蓋面積廣等優(yōu)點,已成為下一代無線網絡發(fā)展的關鍵技術和研究熱點,在軍事、醫(yī)療、物聯(lián)網等領域都有極佳的應用前景。本篇論文研究內容的背景源于課題組與中國電子科技集團某研究所合作的項目“新一代寬帶自組網系統(tǒng)關鍵技術研究”。項目的主要目標是設計新一代寬帶移動接入與自組織互聯(lián)無線網絡,并保證網絡節(jié)點間多類業(yè)務的穩(wěn)定通信。本文主要從無線Mesh自組網鏈路層組網協(xié)議的設計與實現(xiàn)、應用層業(yè)務客戶端程序的設計與實現(xiàn)以及業(yè)務的接入與資源編排等方面對無線Mesh跨層協(xié)議進行研究,具體包括以下方面:首先,本文對整個無線Mesh跨層協(xié)議所參照和應用的技術進行深入研究與分析。主要包括對IEEE 802.16標準下無線Mesh網絡的網絡結構、標準協(xié)議棧以及網絡幀結構的研究與分析,并結合項目業(yè)務數(shù)據量大、時隙調度要求迅速且穩(wěn)定的特性,基于TDMA規(guī)劃設計了滿足項目場景的超幀結構;為解決網絡協(xié)議中節(jié)點入網沖突問題,對二進制指數(shù)退避算法進行研究與分析;為在規(guī)避鄰節(jié)點干擾的前提下完成有限時隙資源的高效分配,對圖的著色問題進行研究、分析與設計應用;在數(shù)據鏈路層差錯控制方面采用了混合自動重傳請求的方案。其次,本文完成對無線Mesh自組網環(huán)境下節(jié)點入網、單簇組建、網絡同步融合和退網流程的網絡協(xié)議設計,并為各網絡狀態(tài)下的節(jié)點設計和實現(xiàn)了相應的主體API。還確定了項目當前采用基于Dijkstra算法的多跳路由協(xié)議方案,并為維持網絡的拓撲狀態(tài)規(guī)劃和設計了多種網絡結構信息表。本文結合圖的著色理論和實際業(yè)務的Qo S需求,設計了固定分配與動態(tài)分配相結合的時隙資源分配策略,并在業(yè)務接入成功率與帶寬占用方面對該策略同純固定分配和純動態(tài)分配進行仿真對比,確定了該時隙資源分配策略的可行性。為滿足項目對多種類型業(yè)務的應用需求,本文于Cent OS虛擬機的Qt開發(fā)環(huán)境下,設計并實現(xiàn)了具備短消息傳輸、文件傳輸和音視頻多媒體通信三種業(yè)務的應用程序,并為各業(yè)務設計了相應的數(shù)據幀結構。同時,為更直接有效的解決設備節(jié)點多業(yè)務接入以及相應數(shù)據處理資源的控制管理,本文結合Java Script、My SQL等技術為項目設計了基于軟件定義的可視化業(yè)務接入管理系統(tǒng)。最后,我們在由Xilinx Zynq-7000 So C ZC706硬件開發(fā)板和AD9361射頻開發(fā)板組建的無線通信平臺上,對所設計的無線Mesh自組網協(xié)議相關內容進行測試驗證,其中包括單節(jié)點入網和多節(jié)點入網效果的測試,并且在由PC端Cent OS虛擬機與無線通信平臺所搭建的整體數(shù)據通路上,進行了應用端多種業(yè)務穩(wěn)定性與實時性的測試與分析。

王威[9](2020)在《數(shù)據采集系統(tǒng)中TCP/IP硬件協(xié)議棧的研究與FPGA實現(xiàn)》文中進行了進一步梳理數(shù)據采集系統(tǒng)廣泛地應用于工業(yè)控制等諸多領域,隨著精細化、智能化、多路采集的待測設備和場景越來越多,對采集傳輸系統(tǒng)的能力提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的貨架數(shù)據采集系統(tǒng)很難滿足特定的需求,而非標準產品的采集系統(tǒng)有很強的針對性,且價格昂貴、結構復雜,難以適用于普遍的采集應用場景。因此,實現(xiàn)一個具備高性能、高靈活性和低成本的數(shù)據采集系統(tǒng),是當前社會、工業(yè)發(fā)展的迫切需求。隨著集成電路與信息科學技術的快速發(fā)展,為數(shù)據采集系統(tǒng)的高性能、集成化設計提供了新思路。借助網絡卸載引擎思想,基于FPGA實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的邏輯設計,實現(xiàn)一種具備高傳輸速率、高可靠性、靈活性和低成本的以太網傳輸鏈路。旨在研究基于硬件可編程器件實現(xiàn)軟件協(xié)議硬件化的實施方案,為分布式數(shù)據采集領域的高速數(shù)據卸載和傳輸鏈路加速提供一種可行性方案。本文首先結合數(shù)據采集系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議的功能特點,提出TCP/IP協(xié)議族裁剪方案,只保留保證數(shù)據高速傳輸和可靠性的必要協(xié)議。采用分層處理、模塊化的設計方法,按照“接收解析-數(shù)據處理-組幀發(fā)送”的順序,實現(xiàn)了以太網TCP/IP協(xié)議通信的基本功能。在此基礎上,深入研究TCP關鍵技術,在FPGA中采用標準算法實現(xiàn)超時與重傳;基于RAM設計TCP發(fā)送窗口;基于擁塞窗口包計數(shù)改進擁塞控制算法,讓其在硬件邏輯處理和批量數(shù)據高速傳輸?shù)倪^程中具備更高的調控效率。除此之外,提出請求應答隊列管理機制、校驗和預計算算法、CRC32超前計算算法,提高網絡數(shù)據的卸載和封裝速率。其次,基于真實的以太網通信數(shù)據編寫測試激勵源,建立全面的仿真。結合仿真波形詳細分析了TCP/IP協(xié)議棧的設計細節(jié)和功能實現(xiàn),保證設計在邏輯上的正確性,為實際的測試和應用提供了大量的實例。最后,搭建千兆以太網實物平臺,測試結果表明,TCP/IP硬件協(xié)議棧的ARP應答,ICMP回顯應答,UDP數(shù)據接收與發(fā)送,TCP服務器的連接建立、數(shù)據通信、連接終止、超時重傳與恢復等功能均正確實現(xiàn)。針對TCP高速傳輸性能進行測試,結果表明,在容量為千兆的通用以太網信道中,可達到63%的網絡使用率;在TCP傳輸穩(wěn)定階段,可達300Mbit/s速率,性能穩(wěn)定。本設計相比于傳統(tǒng)的和基于ASIC芯片的實現(xiàn)方式,在傳輸處理速度、靈活性、普適性和成本方面具備很好的優(yōu)勢,適用于廣泛的數(shù)據采集傳輸系統(tǒng),具有良好的實際應用價值。

戴觀權[10](2020)在《基于IEC61850的配用電保護控制通信建模及其通信組網適應性分析》文中認為現(xiàn)階段,我國電網正處于綜合能源服務轉型的歷史進程之中,面臨著高比例可再生清潔能源接入、用戶側用能需求多樣化的時代背景,配用電系統(tǒng)正逐漸朝著網格化、多源化的配用電物聯(lián)網方向演進,由傳統(tǒng)單源單向電能提供模式向多源雙向電能流動模式轉變,電網拓撲結構和運行環(huán)境日益復雜,傳統(tǒng)基于本地信息的配用電保護控制技術逐漸暴露不足,難以適應新形勢下配用電系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行需求,其供電可靠性問題日益突出。近年來,隨著IEC 61850標準的不斷完善和拓展,將其相關方法應用于配用電領域,并依托先進通信技術實現(xiàn)多個保護控制類智能電子設備的靈活接入、網絡集成和信息共享,研發(fā)高級別、高性能的配用電保護控制方案,成為解決新形勢下配用電保護控制性能差、可靠性低、智能化不足等難題的有效手段。然而,基于IEC 61850標準的配用電保護控制方案能否得到有效的工程化應用,依賴于通信規(guī)范,受通信網絡性能制約?,F(xiàn)階段尚缺乏基于IEC 61850標準的配用電保護控制通信網絡性能分析手段,通信網絡的實時性和可靠性無法得到定量化的數(shù)據支撐和論證,嚴重阻礙其工程化應用。為此,本文在國家自然科學基金重點項目“智能電網保護控制信息流的定量分析與優(yōu)化方法研究”(51577073)的資助下,以基于IEC 61850標準的配用電保護控制業(yè)務為研究對象,針對通信網絡建模和通信組網適應性等問題按照需求分析→模型搭建→仿真分析的思路展開研究:1)需求分析:本文首先分析新形勢下電力系統(tǒng)配電側和用電側的保護控制業(yè)務新需求,剖析其應用領域、關聯(lián)對象、通信需求等方面的差異性,以通信架構及其信息流組成為切入點,概述設備組成及其通信特點,探討面向實時可靠的配電側保護控制光纖網絡通信方案和面向靈活接入的用電側保護控制WLAN無線網絡通信方案,并從實時性和可靠性的角度分析通信網絡的性能指標及通信需求。2)模型搭建:針對當前基于IEC 61850通信標準在網絡仿真應用中的缺失,依托OPNET通信仿真平臺,提出了基于IEC 61850的配用電保護控制通信網絡仿真建模方法,建立遵循IEC 61850標準的信息模型、設備模型和網絡模型,能夠適應于配電側的光纖交換網絡和用電側的WLAN無線網絡仿真需求,為進一步仿真分析基于IEC 61850標準的配用電保護控制通信網絡性能提供強而有力的模型工具。3)仿真分析:基于以上開發(fā)的模型工具,依托OPNET仿真平臺,分別實現(xiàn)基于光纖交換網絡的配電側保護控制以及基于WLAN無線網絡的用電側保護控制的通信組網研究及其適應性分析,在綜合考慮配用電保護控制通信網絡性能仿真分析中多個關鍵影響因素的基礎上,實現(xiàn)多種場景的通信網絡性能仿真,獲取報文的端對端延時、丟包情況等網絡性能,定量化分析和論證通信網絡的實時性和可靠性,評判不同通信組網應用于配用電保護控制業(yè)務的適應性,為配電側和用電側保護控制業(yè)務的組網策略、設備選型和規(guī)劃建設提供科學有效的指導依據。

二、以太網與控制網的MAC層仿真評估(論文開題報告)

(1)論文研究背景及目的

此處內容要求:

首先簡單簡介論文所研究問題的基本概念和背景,再而簡單明了地指出論文所要研究解決的具體問題,并提出你的論文準備的觀點或解決方法。

寫法范例:

本文主要提出一款精簡64位RISC處理器存儲管理單元結構并詳細分析其設計過程。在該MMU結構中,TLB采用叁個分離的TLB,TLB采用基于內容查找的相聯(lián)存儲器并行查找,支持粗粒度為64KB和細粒度為4KB兩種頁面大小,采用多級分層頁表結構映射地址空間,并詳細論述了四級頁表轉換過程,TLB結構組織等。該MMU結構將作為該處理器存儲系統(tǒng)實現(xiàn)的一個重要組成部分。

(2)本文研究方法

調查法:該方法是有目的、有系統(tǒng)的搜集有關研究對象的具體信息。

觀察法:用自己的感官和輔助工具直接觀察研究對象從而得到有關信息。

實驗法:通過主支變革、控制研究對象來發(fā)現(xiàn)與確認事物間的因果關系。

文獻研究法:通過調查文獻來獲得資料,從而全面的、正確的了解掌握研究方法。

實證研究法:依據現(xiàn)有的科學理論和實踐的需要提出設計。

定性分析法:對研究對象進行“質”的方面的研究,這個方法需要計算的數(shù)據較少。

定量分析法:通過具體的數(shù)字,使人們對研究對象的認識進一步精確化。

跨學科研究法:運用多學科的理論、方法和成果從整體上對某一課題進行研究。

功能分析法:這是社會科學用來分析社會現(xiàn)象的一種方法,從某一功能出發(fā)研究多個方面的影響。

模擬法:通過創(chuàng)設一個與原型相似的模型來間接研究原型某種特性的一種形容方法。

三、以太網與控制網的MAC層仿真評估(論文提綱范文)

(1)基于以太網的列車通信網絡多業(yè)務調度優(yōu)化策略研究(論文提綱范文)

致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 背景與意義
    1.2 基于以太網的列車通信網絡
        1.2.1 列車通信網絡的基本要求
        1.2.2 實時以太網的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 基于以太網的列車通信網絡應用
    1.3 基于以太網的列車通信網絡多業(yè)務調度
        1.3.1 TCN多業(yè)務數(shù)據分類
        1.3.2 TCN多業(yè)務數(shù)據調度
        1.3.3 相關問題研究現(xiàn)狀
    1.4 論文整體結構
2 基于FQPSO和 SMT理論的實時周期業(yè)務調度優(yōu)化
    2.1 引言
    2.2 周期任務調度優(yōu)化建模
        2.2.1 時間觸發(fā)通信機理
        2.2.2 列車通信網絡建模
        2.2.3 任務調度約束條件
        2.2.4 抖動與負載均衡目標
    2.3 模糊控制量子粒子群算法
        2.3.1 量子粒子群算法
        2.3.2 收縮-擴張系數(shù)與勢阱長度關系
        2.3.3 基于模糊控制的量子粒子群自適應優(yōu)化算法
    2.4 基于可調度性排序SMT的時間觸發(fā)調度
        2.4.1 可滿足性模塊理論
        2.4.2 周期業(yè)務可調度性排序
    2.5 調度表性能評估
        2.5.1 算法流程
        2.5.2 網絡環(huán)境
        2.5.3 算例分析
    2.6 本章小結
3 實時非周期業(yè)務調度與分析優(yōu)化方法
    3.1 引言
    3.2 實時非周期數(shù)據融合調度模型
        3.2.1 實時非周期數(shù)據傳輸特征
        3.2.2 實時非周期數(shù)據融合傳輸機制
        3.2.3 動態(tài)平滑加權輪詢—最小截止期優(yōu)先兩級調度
    3.3 基于隨機網絡演算的實時非周期數(shù)據時延計算
        3.3.1 隨機網絡演算理論
        3.3.2 TCN實時非周期數(shù)據到達與服務過程
        3.3.3 TCN實時非周期數(shù)據積壓與時延邊界計算
    3.4 基于貝葉斯規(guī)則的實時非周期業(yè)務時延估計方法
        3.4.1 業(yè)務端到端時延測試
        3.4.2 數(shù)據幀延誤先驗與后驗概率分布
        3.4.3 基于目標置信度的端到端數(shù)據延誤率估計算法
    3.5 算例仿真與分析
        3.5.1 隨機網絡演算算例分析
        3.5.2 DSRR-EDF調度仿真
        3.5.3 貝葉斯時延測試方法分析
    3.6 本章小結
4 基于定價機制與納什均衡的流媒體數(shù)據帶寬分配策略
    4.1 引言
    4.2 列車通信網絡流媒體數(shù)據融合傳輸模型
        4.2.1 流媒體數(shù)據業(yè)務傳輸特征
        4.2.2 流媒體數(shù)據融合調度模型
        4.2.3 流媒體數(shù)據帶寬決定因素
        4.2.4 流媒體數(shù)據綜合效用評價模型
    4.3 基于策略定價機制與納什均衡的流媒體數(shù)據碼率競爭策略
        4.3.1 執(zhí)行理論與定價機制
        4.3.2 基于納什均衡的流媒體數(shù)據碼率策略定價機制
        4.3.3 策略定價機制設計及求解
        4.3.4 納什均衡解的有效性
        4.3.5 基于策略定價機制的調度算法設計
    4.4 仿真分析
        4.4.1 仿真平臺結構
        4.4.2 流媒體QoE性能參數(shù)擬合
        4.4.3 基于策略定價機制的碼率競爭仿真
    4.5 本章小結
5 基于以太網的列車通信網絡多業(yè)務傳輸驗證平臺
    5.1 引言
    5.2 驗證平臺總體設計
        5.2.1 TCN多業(yè)務系統(tǒng)結構
        5.2.2 總體設計
    5.3 基于TCN的多業(yè)務子系統(tǒng)設計
        5.3.1 基于TRDP的實時通信子系統(tǒng)
        5.3.2 基于TRDP-MIB的以太網TCN狀態(tài)感知子系統(tǒng)
        5.3.3 基于MPEG DASH的 PIS視頻播放子系統(tǒng)
    5.4 平臺組網實驗
        5.4.1 實時周期數(shù)據調度實驗
        5.4.2 實時非周期數(shù)據調度實驗
        5.4.3 流媒體數(shù)據調度實驗
    5.5 本章小結
6 結論
    6.1 全文工作總結
    6.2 工作展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀博士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據集

(2)面向5G移動前傳的數(shù)字與模擬光纖傳輸關鍵技術(論文提綱范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 光纖承載的無線接入網研究背景
    1.2 光纖前傳關鍵問題及研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的研究內容和創(chuàng)新點
    1.4 本文的結構安排
    參考文獻
第二章 高可靠CPRI數(shù)字傳輸與壓縮技術
    2.1 基于躍變PAM4 調制格式的低誤碼傳輸技術
    2.2 基于橢圓濾波重采樣的前傳數(shù)據壓縮
    2.3 CPRI前傳FPGA系統(tǒng)仿真及時延驗證
    2.4 本章小結
    參考文獻
第三章 針對e CPRI數(shù)字前傳的彈性量化精度技術
    3.1 針對無線信號質量多樣性的靈活量化精度技術
    3.2 負載自適應的鏈路彈性容量方案
    3.3 基于無線衰落補償?shù)牧炕肼曇种萍夹g
    3.4 本章小結
    參考文獻
第四章 承載MIMO信號的模擬光纖傳輸技術
    4.1 基于片段時分復用的模擬前傳傳輸技術
    4.2 無中頻變換的基帶MIMO交織時分復用方案
    4.3 本章小結
    參考文獻
第五章 數(shù)字與模擬前傳集成傳輸
    5.1 零點填充技術原理及信號質量分析
    5.2 實驗系統(tǒng)與結果分析
    5.3 本章小結
    參考文獻
第六章 總結和展望
    6.1 工作總結
    6.2 工作展望
附錄 縮略語
致謝
攻讀博士學位期間已發(fā)表的論文
攻讀博士學位期間申請的發(fā)明專利
攻讀博士學位期間參與的科研項目

(3)實時以太網POWERLINK在加速器控制系統(tǒng)中的應用研究(論文提綱范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
        1.1.1 加速器控制系統(tǒng)簡介
        1.1.2 實時性分類和實時以太網
        1.1.3 加速器控制系統(tǒng)中的實時性需求
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 基于POWERLINK的ALBA設備保護系統(tǒng)
        1.2.2 CERN在輻射區(qū)域關于POWERLINK的應用研究
        1.2.3 上海光源的光束線前端真空泄漏快保護系統(tǒng)
    1.3 論文工作的主要內容及創(chuàng)新點
第2章 POWERLINK通信協(xié)議研究
    2.1 POWERLINK協(xié)議介紹
        2.1.1 POWERLINK協(xié)議的基本特性
        2.1.2 POWERLINK協(xié)議的網絡模型
    2.2 POWERLINK協(xié)議的實現(xiàn)
        2.2.1 基于Linux系統(tǒng)實現(xiàn)POWERLINK協(xié)議
        2.2.2 基于FPGA實現(xiàn)POWERLINK協(xié)議
        2.2.3 測試小結
    2.3 POWERLINK通信周期的理論計算
    2.4 POWERLINK通信協(xié)議的仿真建模
        2.4.1 OMNeT++仿真器
        2.4.2 POWERLINK通信節(jié)點建模
第3章 EPICS環(huán)境下基于POWERLINK的分布式IO系統(tǒng)
    3.1 主站PC方案的系統(tǒng)設計與開發(fā)
        3.1.1 系統(tǒng)架構設計
        3.1.2 主站程序的開發(fā)
        3.1.3 從站控制器的設計與開發(fā)
        3.1.4 測試系統(tǒng)搭建
        3.1.5 系統(tǒng)性能測試與分析
    3.2 全站FPGA方案的系統(tǒng)設計與開發(fā)
        3.2.1 系統(tǒng)架構設計
        3.2.2 從站控制器的設計與開發(fā)
        3.2.3 EPICS設備驅動程序的開發(fā)
        3.2.4 測試系統(tǒng)搭建
        3.2.5 系統(tǒng)性能測試與分析
    3.3 全站FPGA方案通信周期的理論計算
    3.4 全站FPGA方案的仿真建模
第4章 HALF設備保護系統(tǒng)的設計
    4.1 HALF預研工程
    4.2 加速器中的設備保護系統(tǒng)
        4.2.1 設備保護系統(tǒng)的任務
        4.2.2 國內外加速器的機器保護系統(tǒng)調研
    4.3 HALF設備保護系統(tǒng)設計
        4.3.1 HALF設備保護系統(tǒng)任務
        4.3.2 HALF設備保護系統(tǒng)設計原則
        4.3.3 HALF設備保護系統(tǒng)運行模式
        4.3.4 HALF設備保護系統(tǒng)總體結構
        4.3.5 聯(lián)鎖輸入信號的預處理
    4.4 注入器EPS設計
        4.4.1 電子槍聯(lián)鎖系統(tǒng)
        4.4.2 真空聯(lián)鎖系統(tǒng)
        4.4.3 冷卻水聯(lián)鎖系統(tǒng)
        4.4.4 注入器分總體EPS聯(lián)鎖信號總結
        4.4.5 注入器設備保護系統(tǒng)實時性能評估
    4.5 儲存環(huán)分總體EPS設計
        4.5.1 真空聯(lián)鎖系統(tǒng)
        4.5.2 冷卻水聯(lián)鎖系統(tǒng)
        4.5.3 真空部件溫度聯(lián)鎖系統(tǒng)
        4.5.4 高頻聯(lián)鎖系統(tǒng)
        4.5.5 注入聯(lián)鎖系統(tǒng)
        4.5.6 儲存環(huán)分總體EPS聯(lián)鎖信號總結
        4.5.7 儲存環(huán)設備保護系統(tǒng)實時性能評估
    4.6 HALF設備保護系統(tǒng)的信息報警
    4.7 HALF設備保護系統(tǒng)的歷史數(shù)據存檔與查詢
第5章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果

(4)5G NR前傳通道的設計與FPGA實現(xiàn)(論文提綱范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 5G基站
        1.1.2 前傳通道研究現(xiàn)狀
    1.2 研究內容
    1.3 論文結構
第二章 5G物理層關鍵技術概述
    2.1 OFDM技術
        2.1.1 OFDM調制解調
        2.1.2 NR的OFDM參數(shù)集
    2.2 物理層傳輸信道
        2.2.1 傳輸信道類型
        2.2.2 傳輸信道到物理信道映射
    2.3 物理共享信道
        2.3.1 比特級處理
        2.3.1.1 編碼準備
        2.3.1.2 LDPC編碼
        2.3.1.3 速率匹配
        2.3.1.4 加擾
        2.3.2 符號級處理
        2.3.2.1 調制
        2.3.2.2 層映射
        2.3.2.3 天線端口映射
        2.3.2.4 資源映射
    2.4 隨機接入信道
        2.4.1 隨機接入過程
        2.4.2 隨機接入信道序列
        2.4.3 隨機接入信道格式
    2.5 本章小結
第三章 前傳通道設計與仿真
    3.1 基于C-RAN架構的小基站處理流程
    3.2 隨機接入信道算法仿真
        3.2.1 隨機接入信道發(fā)送端仿真
        3.2.2 隨機接入信道接收端仿真
    3.3 OFDM信號定點實現(xiàn)方案
    3.4 本章小結
第四章 前傳通道的FPGA實現(xiàn)
    4.1 基于數(shù)據傳輸協(xié)議的前傳系統(tǒng)設計架構
        4.1.1 基于PCIE硬核的設計
        4.1.2 基于萬兆以太網硬核的設計
        4.1.3 前傳系統(tǒng)設計架構
    4.2 下行鏈路
        4.2.1 時間控制
        4.2.1.1 幀計數(shù)
        4.2.1.2 符號計數(shù)
        4.2.2 OFDM調制
        4.2.2.1 頻域數(shù)據補零
        4.2.2.2 IFFT運算
        4.2.2.3 添加CP
        4.2.2.4 組幀輸出
    4.3 上行鏈路
        4.3.1 上行共享信道
        4.3.1.1 解幀
        4.3.1.2 去除CP
        4.3.1.3 FFT運算
        4.3.1.4 寫入PCIE端口
        4.3.2 隨機接入信道
        4.3.2.1 接入參數(shù)解析
        4.3.2.2 接入參數(shù)處理
        4.3.2.3 采樣數(shù)據處理
    4.4 系統(tǒng)驗證和性能分析
        4.4.1 數(shù)據共享信道上下行鏈路回環(huán)測試
        4.4.2 隨機接入信道誤差分析
        4.4.3 性能分析
    4.5 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 論文總結
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝

(5)軟件定義移動自組織網絡組網技術研究(論文提綱范文)

致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 MANET的發(fā)展與挑戰(zhàn)
        1.1.2 SDN的發(fā)展
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 MANET研究現(xiàn)狀
        1.2.2 SDMANET研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內容
    1.4 本文組織結構
2 相關技術的研究與概述
    2.1 SDN體系架構概述
        2.1.1 SDN控制器
        2.1.2 Open Flow協(xié)議
        2.1.3 SDN交換機
    2.2 MANET組網方法概述
        2.2.1 路由協(xié)議
        2.2.2 接入控制協(xié)議
    2.3 本章小結
3 基于多模電臺的B-SDMANET組網方法
    3.1 研究思路
    3.2 B-SDMANET整體架構設計
        3.2.1 SDN控制器設計
        3.2.2 網絡節(jié)點設計
        3.2.3 通信信道劃分
        3.2.4 W-Open Flow協(xié)議設計
    3.3 組網方法及運行流程
        3.3.1 構造骨干網算法
        3.3.2 建立控制通道
        3.3.3 數(shù)據通信
    3.4 本章小結
4 基于骨干網的B-TDMA協(xié)議
    4.1 研究思路
    4.2 B-TDMA幀結構
    4.3 時間同步
        4.3.1 時間同步協(xié)議
        4.3.2 保護時隙計算
    4.4 基于骨干網的動態(tài)時隙分配算法
        4.4.1 跨層拓撲感知
        4.4.2 時隙分配
    4.5 本章小結
5 仿真實現(xiàn)及結果分析
    5.1 仿真實驗平臺
        5.1.1 Riverbed Modeler18.6
        5.1.2 RYU4.34
    5.2 仿真模型實現(xiàn)
        5.2.1 B-SDMANET網絡模型實現(xiàn)
        5.2.2 B-SDMANET網絡節(jié)點模型實現(xiàn)
        5.2.3 B-SDMANET進程模型實現(xiàn)
        5.2.4 RYU控制器實現(xiàn)
    5.3 仿真驗證與結果分析
        5.3.1 仿真參數(shù)設置
        5.3.2 評價指標
        5.3.3 仿真結果分析
    5.4 本章小結
6 總結與展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據集

(6)機艙綜合監(jiān)控網絡設計與實時性研究(論文提綱范文)

摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與研究意義
    1.2 機艙監(jiān)控網絡發(fā)展及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機艙監(jiān)控網絡發(fā)展
        1.2.2 國外機艙監(jiān)控網絡研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內機艙監(jiān)控網絡研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要工作
2 綜合監(jiān)控網絡設計
    2.1 機艙綜合監(jiān)控網絡分析
    2.2 工業(yè)網絡設備與拓撲結構
        2.2.1 現(xiàn)場總線與以太網
        2.2.2 工業(yè)網絡拓撲結構
    2.3 綜合監(jiān)控網絡設計
        2.3.1 船舶機艙設備與綜合監(jiān)控網絡拓撲設計
        2.3.2 電力推進系統(tǒng)拓撲設計
    2.4 本章小結
3 網絡實時性分析與調度算法
    3.1 綜合監(jiān)控網絡時延計算與實時性優(yōu)化方法
        3.1.1 監(jiān)控網絡傳輸鏈路時延計算
        3.1.2 實時性優(yōu)化方式
    3.2 綜合監(jiān)控網絡數(shù)據分類
    3.3 實時性調度算法
        3.3.1 固定優(yōu)先級調度
        3.3.2 網絡演算
        3.3.3 截止時間調度
    3.4 數(shù)據權重計算
    3.5 本章小結
4 OPNET網絡建模
    4.1 OPNET仿真軟件
    4.2 綜合監(jiān)控網絡拓撲建模
    4.3 DPU單元建模
        4.3.1 DPU單元節(jié)點建模
        4.3.2 DPU單元進程建模
    4.4 交換機單元建模
        4.4.1 交換機單元節(jié)點建模
        4.4.2 交換機單元進程建模
    4.5 網絡仿真參數(shù)設置
    4.6 仿真結果分析
    4.7 本章小結
5 實時性測試程序設計與驗證
    5.1 測試程序功能
    5.2 測試程序設計
        5.2.1 程序設計模式
        5.2.2 控件設計
        5.2.3 主界面設計
        5.2.4 實時性測試界面設計
    5.3 測試系統(tǒng)間通信
        5.3.1 通信協(xié)議
        5.3.2 Socket通信實現(xiàn)
    5.4 實時性測試驗證
        5.4.1 響應測試
        5.4.2 優(yōu)先級配置測試
        5.4.3 交換節(jié)點配置測試
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀碩士學位期間的科研成果

(7)面向工業(yè)物聯(lián)網的無線局域網精準時間同步(論文提綱范文)

摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 常用時間同步技術
    1.3 時間同步研究現(xiàn)狀
    1.4 選題來源與主要工作安排
第2章 IEEE1588協(xié)議介紹分析
    2.1 PTP時鐘類型
        2.1.1 普通時鐘
        2.1.2 邊界時鐘
        2.1.3 透明時鐘
    2.2 IEEE1588協(xié)議同步原理
        2.2.1 建立主從結構
        2.2.2 時間同步
    2.3 IEEE1588報文
    2.4 報文時間戳
    2.5 小結
第3章 WLAN中 IEEE1588 應用研究
    3.1 WLAN中的時間戳問題
        3.1.1 PTP時間戳
        3.1.2 WLAN驅動層軟件時間戳方案
        3.1.3 軟件時間戳的實現(xiàn)
    3.2 延時分析
    3.3 WLAN MAC層接入機制分析
        3.3.1 IEEE802.11ac MAC層接入機制
        3.3.2 MAC層接入時延分析模型
        3.3.3 模型仿真及分析
        3.3.4 PTP報文的優(yōu)先級設置
    3.4 同步周期
    3.5 小結
第4章 PTP時鐘伺服設計
    4.1 PTP時鐘建模
    4.2 基于PI控制器的PTP時鐘伺服系統(tǒng)
    4.3 基于加權線性回歸的PTP時鐘伺服系統(tǒng)
    4.4 小結
第5章 實驗結果與分析
    5.1 硬件平臺及開發(fā)環(huán)境搭建
        5.1.1 系統(tǒng)硬件
        5.1.2 軟件環(huán)境搭建
    5.2 時間同步結果與分析
第6章 總結與展望
參考文獻
指導教師對學位論文的學術評語
學位論文答辯委員會決議書
致謝
攻讀碩士學位期間的研究成果

(8)基于TDMA的無線Mesh網絡跨層協(xié)議研究與實現(xiàn)(論文提綱范文)

摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要工作及組織結構
第二章 無線Mesh網絡跨層協(xié)議相關技術概述
    2.1 基于IEEE802.16 標準的Mesh網絡
        2.1.1 IEEE802.16標準的網絡結構概述
        2.1.2 基于IEEE802.16 標準的Mesh協(xié)議棧結構
        2.1.3 Mesh網絡幀結構
    2.2 二進制指數(shù)退避算法
    2.3 無線Mesh網 MAC層調度機制
        2.3.1 集中式調度機制
        2.3.2 分布式調度機制
    2.4 圖的著色理論
        2.4.1 著色理論相關概念
        2.4.2 圖的著色流程
    2.5 鏈路差錯控制技術
        2.5.1 前向糾錯控制
        2.5.2 自動重傳請求
        2.5.3 混合自動重傳請求
    2.6 本章小結
第三章 基于TDMA的無線Mesh網絡跨層協(xié)議設計
    3.1 系統(tǒng)超幀結構設計
        3.1.1 網絡控制子幀
        3.1.2 數(shù)據子幀
    3.2 定位授時自組網協(xié)議設計
        3.2.1 自組網拓撲結構
        3.2.2 網絡節(jié)點入網及單簇網絡的創(chuàng)建
        3.2.3 網絡同步融合
        3.2.4 退網
        3.2.5 網絡優(yōu)化
    3.3 多跳路由協(xié)議
        3.3.1 網絡結構表規(guī)劃設計
        3.3.2 路由協(xié)議
    3.4 業(yè)務端幀結構設計
        3.4.1 短消息傳輸業(yè)務幀結構
        3.4.2 FTTP文件傳輸業(yè)務幀結構
        3.4.3 音視頻多媒體通信業(yè)務幀結構
    3.5 時隙資源調度與分配
        3.5.1 NENT時隙資源分配與調度機制
        3.5.2 NCFG時隙資源分配與調度機制
        3.5.3 業(yè)務數(shù)據UE時隙資源分配與調度機制
    3.6 本章小結
第四章 無線Mesh網絡跨層協(xié)議設計仿真與分析
    4.1 開發(fā)平臺
        4.1.2 硬件開發(fā)平臺
        4.1.3 軟件開發(fā)平臺
    4.2 軟件部分的框架構建與性能仿真
        4.2.1 軟件架構
        4.2.2 節(jié)點網絡狀態(tài)轉換
        4.2.3 節(jié)點各網絡狀態(tài)的功能描述
        4.2.4 業(yè)務的產生與傳輸
        4.2.5 業(yè)務的接入與控制管理
        4.2.6 網絡性能測試與仿真
    4.3 本章小結
第五章 結束語
    5.1 本文完成的主要工作
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介

(9)數(shù)據采集系統(tǒng)中TCP/IP硬件協(xié)議棧的研究與FPGA實現(xiàn)(論文提綱范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要工作
    1.4 論文組織結構
第2章 以太網TCP/IP協(xié)議
    2.1 TCP/IP協(xié)議族
        2.1.1 TCP/IP協(xié)議
        2.1.2 TCP/IP通信過程
    2.2 硬件TOE技術
    2.3 TCP/IP硬件協(xié)議棧
        2.3.1 以太網MAC幀
        2.3.2 ARP協(xié)議
        2.3.3 IP協(xié)議
        2.3.4 ICMP協(xié)議
        2.3.5 UDP協(xié)議
        2.3.6 TCP協(xié)議
    2.4 TCP關鍵技術理論
        2.4.1 滑動窗口
        2.4.2 超時與重傳
        2.4.3 擁塞控制
    2.5 其他重要技術
        2.5.1 Internet校驗和
        2.5.2 CRC校驗和
        2.5.3 RAM緩存IP核
        2.5.4 千兆以太網接口
    2.6 本章小結
第3章 TCP/IP硬件協(xié)議棧的研究與設計
    3.1 TCP/IP硬件協(xié)議??傮w設計
    3.2 MAC接收與解析模塊
    3.3 ARP、IP、ICMP接收模塊
        3.3.1 ARP接收與應答
        3.3.2 IP接收與解析
        3.3.3 ICMP接收與應答
    3.4 UDP設計與實現(xiàn)
        3.4.1 UDP接收解析模塊
        3.4.2 UDP發(fā)送組幀模塊
    3.5 TCP服務器邏輯設計
        3.5.1 TCP服務器狀態(tài)機
        3.5.2 校驗和預計算算法
        3.5.3 超時與重傳控制
        3.5.4 改進擁塞控制算法
        3.5.5 請求應答隊列管理
    3.6 報文封裝與仲裁設計
        3.6.1 CRC32 超前計算算法
        3.6.2 頂層發(fā)送仲裁控制
    3.7 TCP/IP協(xié)議棧綜合結果
    3.8 本章小結
第4章 TCP/IP硬件協(xié)議棧的仿真與實現(xiàn)
    4.1 純邏輯TCP/IP協(xié)議棧仿真方法
    4.2 ARP應答仿真與實現(xiàn)
    4.3 ICMP回顯應答仿真與實現(xiàn)
        4.3.1 ICMP接收仿真分析
        4.3.2 ICMP發(fā)送仿真分析
    4.4 UDP功能仿真與實現(xiàn)
    4.5 TCP功能仿真與實現(xiàn)
        4.5.1 TCP連接建立
        4.5.2 TCP數(shù)據接收與發(fā)送
        4.5.3 TCP超時與重傳
        4.5.4 請求應答隊列管理
    4.6 本章小結
第5章 系統(tǒng)功能測試與評估
    5.1 硬件測試平臺
    5.2 TCP/IP功能測試
        5.2.1 ARP請求與應答測試
        5.2.2 ICMP回顯請求與應答測試
        5.2.3 UDP傳輸性能測試
        5.2.4 TCP通信基本功能測試
    5.3 TCP性能分析
        5.3.1 TCP超時與重傳功能測試
        5.3.2 TCP擁塞控制功能測試
        5.3.3 TCP最大速率測試
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間取得的研究成果

(10)基于IEC61850的配用電保護控制通信建模及其通信組網適應性分析(論文提綱范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 配電網保護控制方法及其通信研究現(xiàn)狀
        1.2.2 用電側保護控制方法及其通信研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究工作及章節(jié)安排
第二章 配用電保護控制業(yè)務需求與通信性能分析
    2.1 配用電保護控制業(yè)務需求分析
    2.2 面向實時可靠通信的配電側保護控制實現(xiàn)方式與通信需求
        2.2.1 通信架構與信息流
        2.2.2 通信規(guī)約與通信方案分析
        2.2.3 通信性能需求分析
    2.3 面向靈活接入通信的用電側保護控制實現(xiàn)方式與通信需求
        2.3.1 通信架構與信息流
        2.3.2 通信規(guī)約與通信方案分析
        2.3.3 通信性能需求分析
    2.4 本章小結
第三章 基于IEC61850的配用電保護控制通信仿真建模
    3.1 基于OPNET的配用電保護控制通信建模內容與方法
        3.1.1 建模內容
        3.1.2 建模方法
    3.2 基于IEC 61850 標準的配用電保護控制業(yè)務信息模型
        3.2.1 適用于有線通信網絡的信息模型搭建
        3.2.2 適用于無線通信網絡的信息模型搭建
    3.3 面向配用電保護控制業(yè)務設備模型
        3.3.1 適用于光纖交換網絡的設備模型搭建
        3.3.2 適用于WLAN無線網絡的設備模型搭建
    3.4 考慮不同通信配置的網絡模型
    3.5 本章小結
第四章 基于光纖交換網絡的配電側保護控制通信組網研究與適應性分析
    4.1 研究案例
    4.2 仿真場景設置
    4.3 仿真模型搭建
    4.4 通信網絡的運行狀態(tài)及流量特征分析
    4.5 通信性能分析
        4.5.1 端對端延時
        4.5.2 丟包率
        4.5.3 適應性分析
    4.6 本章小結
第五章 基于WLAN無線網絡的用電側保護控制通信組網研究與適應性分析
    5.1 研究案例
    5.2 仿真場景設置
    5.3 通信仿真分析
        5.3.1 端對端延時
        5.3.2 丟包率
        5.3.3 吞吐量
        5.3.4 適應性分析
    5.4 本章小結
結論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件

四、以太網與控制網的MAC層仿真評估(論文參考文獻)

  • [1]基于以太網的列車通信網絡多業(yè)務調度優(yōu)化策略研究[D]. 簡捷. 北京交通大學, 2020(03)
  • [2]面向5G移動前傳的數(shù)字與模擬光纖傳輸關鍵技術[D]. 李隆勝. 上海交通大學, 2020(01)
  • [3]實時以太網POWERLINK在加速器控制系統(tǒng)中的應用研究[D]. 孫曉康. 中國科學技術大學, 2020(01)
  • [4]5G NR前傳通道的設計與FPGA實現(xiàn)[D]. 馮然. 北京郵電大學, 2020(05)
  • [5]軟件定義移動自組織網絡組網技術研究[D]. 戴松. 北京交通大學, 2020(03)
  • [6]機艙綜合監(jiān)控網絡設計與實時性研究[D]. 錢之博. 大連海事大學, 2020(01)
  • [7]面向工業(yè)物聯(lián)網的無線局域網精準時間同步[D]. 楊俊杰. 深圳大學, 2020(10)
  • [8]基于TDMA的無線Mesh網絡跨層協(xié)議研究與實現(xiàn)[D]. 武靖飛. 西安電子科技大學, 2020(05)
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以太網和控制網絡的 MAC 層仿真評估
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