CBTC系統(tǒng)中安全通信協(xié)議的設(shè)計與仿真研究.pdf

1、安全、可靠是列車控制系統(tǒng)永恒的主題。在基于通信的列車控制系統(tǒng)（Communication Based Train Control，CBTC）中，及時、可靠的數(shù)據(jù)通信是保證列車安全運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。而CBTC系統(tǒng)中與安全的數(shù)據(jù)通信關(guān)系最為直接的是安全通信協(xié)議。本文為CBTC系統(tǒng)中安全相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計了一個功能相對完善的安全通信協(xié)議，并采用了基于OPNET Modeler的仿真測試方法對協(xié)議性能進(jìn)行了初步的檢驗(yàn)。
　　 在安全通信

2、協(xié)議的設(shè)計過程中，本文首先分析了CBTC系統(tǒng)在安全相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸方面的需求，隨后在充分理解歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50159對構(gòu)建安全數(shù)據(jù)通信應(yīng)采取的安全措施提出的要求的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了協(xié)議中采用的安全措施與協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。
　　 為在OPNET Modeler中完成協(xié)議的仿真測試，本文通過修改OPNETModeler中無線模塊代碼實(shí)現(xiàn)了移動節(jié)點(diǎn)在無線接入點(diǎn)間的切換，并建立了安全通信協(xié)議狀態(tài)機(jī)模型。在構(gòu)建仿真測試網(wǎng)絡(luò)模型時，本文參照

3、了沈陽地鐵l號線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并在應(yīng)用層模擬了二乘二取二安全計算機(jī)的連接特點(diǎn)。
　　 最后，本文通過仿真分析了發(fā)包間隔與報文長度對平均時延的影響。報文平均時延受發(fā)包間隔的影響并不顯著，表明協(xié)議中采用的安全措施并未帶來過重的系統(tǒng)開銷。盡管平均時延會隨著數(shù)據(jù)包長度的增長而增加，但時延增長幅度仍可滿足CBTC的系統(tǒng)應(yīng)用需求。在已有的研究中，鮮有提及OPNET Modeler的故障注入功能，本文在協(xié)議的測試過程中引入了鏈路故障，并創(chuàng)建