本文關(guān)鍵詞：城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性分析與優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r感知列車運行狀態(tài),為列車安全運行提供有效保證。本文以基于以太網(wǎng)的城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)為研究對象,深入研究了監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能及數(shù)據(jù)傳輸實時性,并在此基礎(chǔ)上對網(wǎng)絡(luò)實時性進行了優(yōu)化。本文的研究內(nèi)容具體如下：(1)研究了基于以太網(wǎng)的城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點與功能,將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為監(jiān)測層、接入層、傳輸層,各層通過檢測數(shù)據(jù)交互。同時,對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流進行了分析,并根據(jù)其特點與重要程度劃分了優(yōu)先級。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性要求,研究了復合節(jié)點的數(shù)據(jù)隊列調(diào)度策略、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)優(yōu)先級的實現(xiàn)方式,為網(wǎng)絡(luò)的實時性提供了軟硬件基礎(chǔ)。(2)建立了城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性分析模型。首先本文通過分析實時性與時延的關(guān)系,利用實時性與時延的函數(shù)關(guān)系式,將實時性通過時延進行定量描述。然后利用排隊理論知識,將每節(jié)車廂的數(shù)據(jù)看作有優(yōu)先級的M/M/1隊列,建立了基于優(yōu)先級的數(shù)據(jù)隊列傳輸平均時延模型。最后利用網(wǎng)絡(luò)演算理論,建立了監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時延上界模型,得到最差情況下的數(shù)據(jù)傳輸時延。(3)建立了城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性優(yōu)化模型。從實際工程出發(fā),將列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性優(yōu)化問題分解為物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化和邏輯結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩個子問題。物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題求解在費用、對稱性約束下可靠性最高的物理拓撲,并利用PSO算法進行求解。邏輯優(yōu)化問題基于物理優(yōu)化得到的網(wǎng)絡(luò)拓撲,求解各節(jié)車廂數(shù)據(jù)的最優(yōu)傳輸路徑,使得網(wǎng)絡(luò)整體時延最小,本文利用最短路支撐樹算法進行求解。(4)通過具體計算實例對本文建立的網(wǎng)絡(luò)實時性分析與優(yōu)化模型進行驗證。首先,本文用實時性分析模型求解得到了網(wǎng)絡(luò)的平均傳輸時延和最大時延,并與OPNET仿真結(jié)果對比,驗證了時延計算模型的有效性。同時實例表明,基于以太網(wǎng)的城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)具有良好的實時性能,能夠滿足監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的需求。在此基礎(chǔ)上,通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型,對安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化,并通過網(wǎng)絡(luò)演算方法對比優(yōu)化前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸實時性,驗證了優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)實時性、可靠性得到了大幅度提升。
【關(guān)鍵詞】：城軌列車安全監(jiān)測 實時性 優(yōu)先級 排隊論 網(wǎng)絡(luò)演算 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U298
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-22
• 1.1 研究背景與意義12-15
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)15-17
• 1.2.2 網(wǎng)絡(luò)實時性分析與優(yōu)化17-19
• 1.3 研究內(nèi)容19-20
• 1.4 研究思路及組織結(jié)構(gòu)20-22
• 2 城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)22-36
• 2.1 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)22-27
• 2.1.1 檢測層24-25
• 2.1.2 數(shù)據(jù)接入層25-26
• 2.1.3 數(shù)據(jù)傳輸層26-27
• 2.2 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)27-29
• 2.3 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信29-34
• 2.3.1 數(shù)據(jù)通信協(xié)議29-30
• 2.3.2 復合節(jié)點數(shù)據(jù)交換方式30-32
• 2.3.3 復合節(jié)點調(diào)度策略32-33
• 2.3.4 數(shù)據(jù)優(yōu)先級實現(xiàn)33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 3 城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性分析36-55
• 3.1 實時性與時延36-38
• 3.2 時延的構(gòu)成38-40
• 3.2.1 源節(jié)點時延38-39
• 3.2.2 鏈路傳輸時延39
• 3.2.3 中間設(shè)備時延39-40
• 3.2.4 目的節(jié)點時延40
• 3.3 基于排隊理論的時延分析40-47
• 3.3.1 排隊理論基礎(chǔ)41-42
• 3.3.2 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)排隊時延模型假設(shè)42-43
• 3.3.3 基于優(yōu)先級隊列的排隊時延模型43-47
• 3.4 基于網(wǎng)絡(luò)演算的時延分析47-54
• 3.4.1 網(wǎng)絡(luò)演算理論基礎(chǔ)47-49
• 3.4.2 網(wǎng)絡(luò)演算時延模型假設(shè)49-50
• 3.4.3 網(wǎng)絡(luò)演算時延上界模型50-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 4 城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性優(yōu)化55-66
• 4.1 列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性優(yōu)化問題55-56
• 4.2 列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性優(yōu)化模型56-59
• 4.2.1 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題57-58
• 4.2.2 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸鏈路優(yōu)化問題58-59
• 4.3 列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性優(yōu)化模型求解59-65
• 4.3.1 PSO算法求解物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題61-63
• 4.3.2 SST算法求解數(shù)據(jù)傳輸鏈路優(yōu)化問題63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 5 實例分析66-78
• 5.1 城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性分析實例與仿真66-73
• 5.1.1 基于排隊模型的實時性分析66-68
• 5.1.2 基于網(wǎng)絡(luò)演算模型的實時性分析68-71
• 5.1.3 OPNET仿真與分析71-73
• 5.2 城軌列車安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實時性優(yōu)化實例分析73-77
• 5.3 本章小結(jié)77-78
• 6 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 工作總結(jié)78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 參考文獻80-86
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果86-88
• 學位論文數(shù)據(jù)集88

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