可靠通讯（精选4篇）
可靠通讯 篇1
计算机的数据传输包括并行传输和串行传输两种, 数据的传送和转化是串行数据通讯的两个主要技术问题。现阶段, 很多的计算机监A控系统中都广发采用串行通讯的方式, 而串行通讯中数据的可靠性对策是计算机控制任务中的核心内容。但是在实际的应用中, 存在很多的干扰源, 容易造成数据的丢失, 或者数据不能及时接收造成很多潜在的问题, 因此, 提高串行通讯的可靠性变得至关重要。
1 常用串行通讯设计及存在的问题
串行通讯设计的方法多种多样, 灵活性比较强, 而且能适应于不同的应用环境中。多线程通讯技术的采用, 可以实现多任务的性能, 能够分别执行被分解的用户, 互不影响。在初始化时对主线程的各个串口进行相关的设置, 并根据相关要求, 建立相应的监控和读写子线程。多个串口工作时可以有效的实现数据的预处理, 将串口事件传递给父窗口, 并进行数据的进一步处理。多线程设计的实现能够有效的解决很多串口通讯问题, 但是也存在一些问题, 数据的接收存在不稳定的设计缺陷。只有不断进行优化改进, 才能适应通讯技术的不断发展。
2 新的串行通讯数据包的可靠性策略分析
2.1 串行通讯数据包格式的设计
随着通讯对象的不断增多, 为了提高数据传输的可靠性和真实性, 通常以数据包的形式进行传送。在常规的串行通讯中通过数据包的形式传送使程序代码的编写更标准, 也更容易进行维护。数据包越合理, 不仅能更有效的验证数据传输的准确性, 而且能够使数据接收方直接从缓冲区中有效的提取数据包。
在设计数据包格式时, 应遵循数据包头标志与数据包尾标志的原则, 选择不可能出现在真实数据中的字节, 以防丢包的现象发生。校验码算法的设计主要是验证接收到的数据与发送的数据是否相同。校验码的算法应在本着简单的前提下达到最优的效果, 进而保证指令执行的有效性。
数据包大小并不是固定的, 而是灵活多变的。数据包的长度域, 主要表示数据的真是字节数, 数据包较短时应采用固定的长度数据包, 此时, 可以省略长度域, 进而提高串行通讯的可靠性。
2.2 数据包的判别
第一, 假设数据包的标尾由四个连续的字节构成, 那么每一次串行接收一个字节后, 就将前三个字节作为数据包尾标志进行判别。
第二, 符合格式要求的数据包尾标志依照数据包的长度域进而决定数据包头的位置, 也可以反过来进行判别。
第三, 对于符合格式要求的数据包头标志, 可以对真实数据区的数据进行求和运算, 累加后所的和的最后两个字节应与校验码域的内容进行比较。
第四, 经过比较以后, 如果结果符合要求, 就表示已经接收到1个既完整又准确的数据包。此时, 接收方应发送已收到数据包的信息, 发送方收到信息后, 应停止对于数据包的发送。
第五, 无论是哪一步与格式的要求不符, 都要返回第一步重新进行。
3 PC与PLC串行通讯经Visual C++实现的可靠性策略
3.1 上位机串行通讯设计
MScomm控件初始化设置完成后, 进行PC与PLC间的串行通讯。RS232C协议是常用的计算机串行口协议, 主要与硬件打交道, 但是而Vc++与其相比拥有明显的优势。它是单线程实现自定义的串行传讯, 增加了设备的灵活性, 查询更加便捷;可以在多线程下实现串行通讯, 对实时性的要求更高, 能实现分时多任务;采用API方式也可以实现串行通讯, 继承性较差, 维护也较困难;使用VC++提供的MSComm串行通讯, 方式简便、快捷, 编程的工作量小, 一般的小型控制系统都能够达到要求。
3.2 下位机串行通讯设计
在程序发送时, SMB30自由口控制字节的送数为9被设为第一个扫描周期, 选择自由口模式, 波特率为9600B/s, 此时可以选择无校验方式, 每个字符为8个字节。当其控制定时被中断时, 设定为250ms, 定时时间到时, 发生中断事件, 然后再转入中断程序中。在进行程序接收时, SMB30自由口控制字节的送数为9也被设为第一个扫描周期, 选择自由口模式, 波特率为9600B/s, 此时可以选择无校验方式, 每个字符为8个字节, 并建立接收数据指针。
4 无人机串行通讯可靠性设计实现对策
4.1 无人机的串行通讯
无人机的飞行控制器主要依靠串行通讯口实现与外界信息的交换, 此串行通讯不仅应用于遥控遥测, 而且还用于对飞机的状态检测以及控制器参数的调整中。串行通讯口作为飞机控制器中的一个多功能口, 当飞机在飞行时, 控制器通过某一串行接口与机载的通讯设备相连接, 接受遥控的指令和GPS信息, 回收遥测信息;当飞机处于检修状态时, 控制器与机载的通讯设备断开, 与维护计算机相连, 此时, 接收测试与调参信息, 发送测试和调参回报信息。
4.2 提高无人机串行通讯的设计策略
第一, 帧识别技术的实施。串行数据的接收、帧识别以及校验、信息的提取已成为串行接收程序的主要任务。缓冲区的设置是比较常规的设计方法。这种方法在中断程序较短的时候比较实用, 但是从一帧的数据完毕到较长的解码时间内实时性却较差。现行的无人机串行通讯的设计省掉缓冲区的存在, 主要依靠中断服务程序完成对数据的接收以及帧的识别, 校验和信息的提取则通过专门的校验解码子程序来完成, 进而完成对于数据的接收和解码工作。中断服务程序就地帧识别的应用, 不仅节省了大量的时间, 而且使程序的接收得到进一步的提高;既将缓冲区的管理工作省掉, 减少了存取的次数, 又直接丢弃了错帧和断帧;精简了主循环中对于串行数据的子程序处理。
第二, 有限状态技术的帧识别、缓存共用技术以及代码优化的可靠性设计实施。在帧识别程序中, 还采用了有限状态机技术的帧识别。进一步提高了程序的可靠性和实时性。缓存共用技术的运用, 有效的简化了数据存储的判断工作, 减少了一次整帧数据的搬移操作, 将串行数据的处理时间缩短了。还采用逻辑较简单、变量最少且最易处理数据类型的CPU, 运行最快的语句设计相关程序等代码的优化。
参考文献
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[5]刘歌群, 刘卫国, 卢京潮.无人机强实时性串行通讯程序设计[J].计算机应用, 2005 (1) .
电子通讯设备可靠性设计分析 篇2
(1) 可靠性存在于电子通讯设备的整个生命周期内, 不管是对于设备的设计, 还是对于设备的安装、使用以及维修, 都离不开可靠性。设备的可靠性定量指标要严格体现在设计的过程中, 以便为设备的固有可靠性提供有利条件。
(2) 电子通讯设备逐步向着智能化、小型化和多功能化方向发展。由于功能不断发展, 对部件的可靠性要求也不断提高。从而就要求科学地选择元器件, 通过实施降温技术来切实降低元器件的使用效率, 确保电子通讯设备的可靠性。重视在产品的设计过程中采取可靠性措施。
(3) 软件的可靠性在软件的开发和使用过程中都尤为重要, 所以在进行软件可靠性设计时要遵循一些固定的原则。
具体化。在软件设计中, 由于设计人员对于软件较为了解往往容易忽视用户的需求, 所以要注重在软件设计中注意具体化的设计, 不仅仅要将软件系统基本功能和需求详尽地列出来, 另外还要注意页面的简洁和使用方便, 除此之外还要对软件任务书和接口说明进行阐述。对于软件的整个设计过程中注重对操作过程和可能出现的问题进行详尽阐述。
统一化。为了保证软件设计的功能性, 需要在软件设计中就做到统一化, 在软件系统设计中必须贯彻执行的各种标准, 例如采用的编程语言、内部约定和风格等都要统一规定。统一化的处理更容易保证后期的软件的后续维护和升级。
数据可靠性, 对软件系统设计的各种数据予以定义, 动态数据和内部生成数据的逻辑结构和明确静态数据与动态输入数据的逻辑结构, 在明确各种数据之间的逻辑结构的同时还要规定其取值范围。
2 电子通讯设备可靠性的影响因素
2.1 机械条件对电子通讯设备的影响
具体来讲, 机械条件就是指电子通讯设备在使用过程中, 因不同运载工具所受到的冲击、振动等机械作用。对设备的影响通常表现为元器件损坏失效、结构件变形以及金属件的破坏。
2.2 气候条件对电子通讯设备的影响
一般而言, 气候条件涵盖了气压、温度、日照、大气污染等要素, 对电子通讯设备所产生的影响通常表现为导致电气性能降低、损坏结构、器件不灵活, 严重的话, 还会致使电子通讯设备无法正常工作。
2.3 生产条件对电子通讯设备的影响
通常情况下, 电子设备在成功研制后都需要应用到生产活动中的。生产条件包括生产厂的设备状况、生产能力、生产技术、生产管理水平等, 倘若要促使生产设备要顺利进行投产, 符合生产条件各方面的要求是很有必要的, 这样才能够更好地投入到生产活动中。
2.4 电磁干扰对电子通讯设备的影响
众所周知, 电子通讯设备在工作过程中, 周围不可避免地受到各种电磁波的影响, 从而就会干扰到设备内部或者外部。受电磁干扰, 就会导致电子通讯设备噪声不断加大, 无法确保设备稳定地工作, 甚至无法保证安全地工作。
3 如何提高电子设备可靠性的设计
3.1 环境因素
不管是任何产品, 外部环境因素都尤为重要, 只有足够适应环境才能更好的保证竞争力和发展能力, 在电子通讯的行业也是一样, 根据这个特点, 我们在电子水可靠性的设计中要充分考虑环境因素对电子设备开发设计的影响, 其中包括材料问题, 例如在电子通讯设备中需要采用的各种金属类非金属类材料很多, 当设备使用环境多变时就可能会引起电气性能的不适, 严重的甚至产生漏电、短路等现象, 导致电子通讯设备失灵。
3.2 设计技术简化
随着科技的发展, 简化逐渐成为一种趋势, 在设计过程中, 如果组成设备的单元数目越多, 就越容易出现各类问题, 单元之间的连锁反应也就更为严重, 甚至导致设备的应用效果出现异常, 因此我们在设计使用电子元件设备时, 要在保证功能性的前提下减少成本尽可能的简化设计, 对于之后的维护和维修都是一个良好的基础。
3.3 关于电磁兼容设计技术
随着科学的发展和普及, 电子设备也在逐渐普及, 种类渐渐繁多, 电磁频谱呈紧张趋势, 我们需要不断的总结理论体系和问题解决方案, 在接地设计、滤波设计、瞬态抑制、屏蔽设计等方面都有体现, 电磁兼容设计逐渐更多的应用到如今的电子设备中, 辐射随之增长, 这就需要在设计的初期就考虑到辐射问题, 尽可能的做到辐射的抑制, 从设计、布线、接地、材料的选用等方面综合考虑。
3.4 热设计技术的应用
随着电子设备的先进性发展, 逐渐向高密度、集成化的方向发展, 这种趋势大大的增加了电子设备的工作效率和处理功能, 但同时, 设备的散热问题越来越突出, 逐渐影响到电子设备的可靠性, 在这种情况下我们就需要注重热设计的采用, 主要包括冷却、加热或恒温等措施, 保证电子设备及元器件在工作过程中处于正常的温度范围。
4 结语
综上所述, 关于电子设备的可靠性设计, 我们必须注重执行和细节。要把可靠性放在第一位, 我们已经取得了一定的成果, 但是依旧需要不断总结经验, 需要一定的实践、时问、经验、数据的大量积累, 更好的保证电子设备的可靠性设计。
摘要：随着经济的不断发展和科技的进步, 电子通讯设备也在不断的更新, 关于电子通讯设备的可靠性设计也有了发展。随着电子通讯设备越来越多的应用于人们的生活和工作中, 需要更多的考虑电子通讯设备的可靠性, 本文将就电子通讯设备的可靠性设计进行探讨。
关键词：电子通讯设备,可靠性,设计完善
参考文献
[1]刘颂.电子通讯设备的可靠性设计技术探讨[J].大观周刊, 2012.
[2]王三红, 郭琳, 张军琴等.电子通讯设备的可靠性设计技术探讨[J].电子产品可靠性与环境试验, 2003.
可靠通讯 篇3
1 电子通讯设备可靠性设计的意义
我国已经处于一个信息化的时代, 电子产品在人们的日常生活中随处可见, 从老人到小孩、从生活到工作都离不开电子产品, 而电子产品的种类也日益多样化。正是因为电子通讯设备与人们的日常生活息息相关, 所以提高电子通讯产品的可靠性就显得尤为重要, 关系着人们生活满意度的提高。
可靠性设计技术是电子通讯设备的开发与使用的前提和基础, 其设计技术的可靠是确保电子通讯设备良好性能的大前提。随着时代的发展, 电子通讯技术取得了不断地进步, 智能化、便捷化、功能多样化成为了电子通讯设备的几大亮点, 但要全面实现以上几大优点, 需要以可靠的设计技术打头阵、护驾保航。只有可靠性的技术设计做保障, 电子通讯设备的使用质量、使用寿命才能得到根本保障。
2 如何加强电子通讯设备的可靠性设计技术
2.1 电子元器件的选择方面
在进行电子元器件选择工作的时候, 应综合考虑电路性能、工作环境等多方面的因素。除此之外, 被选中的电子元器件应满足设备正常工作时所要求的质量、技术性能水平, 且应留有一定的发展空间。从大量的实践经验我们不难发现, 质量过硬的电子元器件方能被选用, 而那些不合格的、劣质的电子元器件产品是万万不可采用的。对于品种的规格也应进行压缩, 达到降低涉及生产商的概率, 提高电子元器件的重复使用。在通常情况下, 对于电子元器件有二次筛选程序, 即在初次挑出了符合设备工作需求的元器件之后, 还应对元器件的可靠性作进一步的研究, 然后才把其应用于电子通讯设备中。对于不同规格但品种一样的电子元器件, 我们要仔细分析二者之间的差异性, 挑选出真正适宜电子设备使用的元器件。此外, 在进行相关的元器件筛选工作中要做好相应的记录工作, 收集全面的、准确的元器件性能、可靠性数据信息, 方便日后展开相关的工作。
2.2 电磁的保护方面
所谓屏蔽, 即运用具备导电、导磁性能的材料制作出盒状、板状的空间, 并把电磁场限定在该空间范围内。此时, 电磁场的效应就严重减弱了, 从一面传统到另一面的功能很难实现, 最终就高效的控制了磁场。以抑制功能为出发点, 可以将屏蔽分为磁屏蔽、电屏蔽和电磁屏蔽。磁屏蔽主要在于防止磁感应, 有效的隔离干扰磁场;电屏蔽又被称作电场、静电屏蔽, 可以在一定程度上抑制寄生电容耦合, 以达到隔离静电、防止电场干扰的效果。电屏蔽中, 一般采用较好的金属板被用来连接感应器和感受器, 使得寄生电容短接到地, 实现屏蔽的目的。而电磁屏蔽则主要是为了避免高频电磁场的干扰。
2.3 电子设备整机的散热方面
机壳自然散热, 即设备在运行中所产生的热量向机械结构的四周进行任意扩散的情形。通常情况下, 机壳散热需考虑以下几方面的内容:
(1) 因电子设备有其自身的散热性, 因此, 制作机壳的材料应具备良好导热性能, 使得机箱内外表面的传热更快、更有效;
(2) 为提高机壳的防止热辐射的质量, 可在机壳的内部、外表面涂上特定的黑色油漆;
(3) 合理、科学的设计机壳的表面, 使机箱内部的气流对流换热能力得到强化, 比如设置大小相适应的风孔。
2.4 电子通讯设备的维修性设计方面
众所周知, 大部分的电子通讯设备都是可修复的。但是, 随着电子产业的日益发展, 使得电子产品的可修复工作的展开颇具挑战性。因此, 我们目前所要攻破的技术难关就是, 降低电子产品出现故障的可能性, 一旦出现了故障也能高效的展开维修工作, 使得电子产品的使用实现可持续性。为此, 在展开相关的维修性设计工作时, 相关人员应注意的有:电子通讯设备应便于进行维修、拆装工作;维修工具满足维修的实际需求;电子产品的配件存在较高的互换性。
2.5 电子通讯设备的人机一体化设计方面
人机一体化设计的出发点是人性化设计, 以人为本, 更好的为人们服务, 强调人在人机一体化中的重要作用。在电子设备日益普及的今天, 电子设备的可靠性设计变得尤为重要, 质量问题成了人们选择电子通讯产品的一大标准。可靠性的设计有利于保证设备的安全使用, 而电子通讯设备的可靠性又是一个不断发展与完善的过程, 而安全问题又始终是人们操作电子设备时所关注的一个重要因素。在某种程度上, 设备的可靠性设计是人们安全使用电子通讯设备的根本保障。而在设备的使用过程中有着很多问题, 例如人机操作界面的不合理设置。因此, 人们在使用时就要特别注意这方面的问题, 实现有效的规避, 不损害电子通讯设备的整体功能。在实际的使用过程中应尽量避免上述情况的出现, 减少人为因素引起的伤害。这就要求人们在正式使用某一设备前, 应全面的检查设备本身, 确保其整体机身、功能的完好, 然后才能投入正式的使用。
3 结语
综上可知, 在信息化高速发展和人们日益扩大的需求的双重作用下, 电子通讯设备得到全面的发展, 对人们的生产、生活等方方面面都产生了巨大的影响。但是, 在这样的背景下, 人们对电子通讯设备的要求也越来越高, 安全问题、人性化问题、可靠性问题等都是人们所关注的。要想满足人们日益高标准化的要求, 电子通讯设备在设计技术方面就要狠下功夫, 提高其可靠性, 保障通讯设备的质量, 确保用户的安全, 促使我国电子通讯行业朝着高、精、尖的方向发展。
摘要：随着信息科技的日益发展, 越来越多不同品种的电子科技产品充斥着人们的生活, 其功能也越来越多样化, 不断地满足着人们的各种需求。在使用电子通讯设备中人们总会遇到种种问题, 不能达到人们预期的需求, 因此, 人们对电子通讯设备的可靠性要求也逐渐提高。
关键词：电子通讯设备,设计,可靠性
参考文献
[1]周晓珏.电子通讯设备的可靠性设计技术探析[J].通讯世界, 2015, No.27112:14-15.
[2]杨泽雄.电子通讯设备的可靠性设计技术探析[J].通讯世界, 2015, No.27819:35-36.
[3]刘议新.电子通讯设备的可靠性设计技术探究[J].通讯世界, 2016, No.28805:77.
可靠通讯 篇4
现代船舶正向网络化、信息化、智能化的方向发展,通过计算机网络,将导航、驾驶、动力电力监控、损管等系统集成在一起,形成有机的整体,实现船舶各分系统的统一监控管理和信息共享,构成船舶综合监控系统,或称为船舶综合平台管理系统(Integrated Platform Managemen System,IPMS)。船舶各子系统均由各自的网络接口连接到平台网络上,平台系统配备标准化的操作站或显控台,分布安装在全船的适当位置,在任何一台操作站上都可以对全船的设备进行集中的管理、监视和控制。IPMS实现了船舶的可靠、高效、统一的管理和控制,已成为未来船舶监控系统的发展方向[1,2]。
实现船舶综合监控系统的关键是稳定、高速、可靠的网络系统,研究船舶通信网络的可靠性是非常重要的课题,本文主要就提高船舶综合平台网络可靠性的几种技术进行研究和探讨,为船舶综合平台网络的设计提供参考。
2 船舶综合平台管理系统的结构
船舶综合平台管理系统的网络通常划分为两层,系统的底层是由各分系统的监控单元构成的监控网络,这些网络通常采用现场总线如CAN总线网络实现,包括分布于机舱的主推进监控系统、辅机监控系统、电站监控系统、损管监控系统、火灾报警系统等以及驾驶台上的导航系统、综合船桥系统等,这些系统负责采集和监视全船设备的运行状态数据,通过网络传送给顶层管理系统,同时接受和执行顶层管理系统的控制命令,实现设备控制;另外视频监控、语音通信以及多媒体服务系统也可纳入到平台网络构成一体化信息网络平台。系统的顶层为综合平台管理网络,主要由标准化操作站(显控台、)服务器等构成,各分系统网络通过网关与顶层管理网络相连,从而实现了各系统间的数据传输与数据共享。通过标准化操作站,工作人员可以在船上的任何位置对船舶的设备状态进行监视或控制。船舶综合平台管理网路系统构成如图2所示[2,3]。
3 船舶综合平台网络的可靠性设计
3.1 综合平台网络方案
综合平台的主干网络的构成方案有几种,如ATM、SDH、以太网等。ATM、SDH主要用于移动通信等大型城域网,其结构复杂、成本高,在船舶上应用时有技术支持和维护困难等问题;近年以太网的技术发展迅速,1GHz以太网已经普及,10GHz以太网的应用越来越多,其性能不断提高,技术不断成熟,以太网正逐步取代其他几种网络,应用于从办公自动化到大型城域网的各个领域,也成为船舶综合平台网络系统的首选方案[4]。
3.2 应用工业以太网提高平台网络的可靠性
工业以太网是在商业以太网(IEEE802.3)的基础上,针对工业领域对可靠性和实时性的要求加以改进而形成的,工业以太网在网络可靠性、抗恶劣环境能力、信息传输的实时性与确定性等方面比普通商用以太网有了很大的改进。工业以太网使用满足IP65防护等级的网络接头,工业以太网交换机具有-45℃~75℃的宽工作温度范围,具备双冗余电源供电,具有抗振、耐腐蚀等抗恶劣环境能力,同时,工业以太网交换机还提供诸如虚拟局域网、组播、服务质量控制等必要的技术以满足工业及船舶环境对网络可靠性和实时性的要求。工业以太网与商用以太网完全兼容,其设计和维护简单方便,船舶综合平台管理系统的主干网络采用工业以太网,可以保证系统具有非常高的可靠性。
3.3 采用冗余措施进一步提高网络的可靠性
以太网可以采用多种拓扑结构,如总线形、星形和环形结构,在办公及商业网络系统中一般采用星形结构,当需要冗余时采用双星形结构,利用生成树或快速生成树协议实现冗余链路管理和切换,这种冗余方案在网络发生故障时需要较长的恢复时间,约为1~2s,不能满足船舶监控网络的的需要。
采用光纤环形网络拓扑结构,可以提供比星形网络更高的可靠性。环形结构本身就具有链路冗余功能,并且采用光纤作为传输介质,传输速率高,不会受电磁干扰的影响,图1为采用光纤构成的单环网络结构示意图。
一般情况下,以太网构成环路时,在网络上一个节点发送的信息将通过环路传回到该节点,并由该节点沿环路再次传播,这种信息循环极易形成广播风暴,导致网络瘫痪,因此环形网络需要具有环网协议的工业以太网交换机的支持。环网协议可以有效地防止广播风暴的产生,同时为以太网提供链路冗余的功能。
在环形网络中,有一台交换机被设定为环网管理者,它实时监视网络的工作状态,在网络正常时,管理者将自身与环网连接的一个端口设置成工作状态,可以正常的发送和接受信息,而另一个端口则设置成阻塞状态,不对收到信息进行转发,通过这个端口与环网连接的链路作为备用链路。工作时,交换机会通过这两个端口发送网络诊断数据包,如该包能够被另一个端口收到,则环网为正常,否则预示着环网出现故障,管理者可以根据此信息判断出故障节点位置,此时管理者将阻塞的端口恢复为工作状态,以启用备用链路恢复网络的信息传输,使网络保持畅通,这时网络实际上转变成了总线结构。根据不同厂家的环网协议的实现方式的不同,这一恢复时间在10~300ms之间。这种单环网络可以在网络上有单点故障时保持网络正常工作。
为进一步提高网络的可靠性,可以采用双环形网络,每个节点配置两台工业以太网交换机,构成相同的两个环形网络,船舶监控系统的重要设备均配置双网卡,分别连接到两个环网交换机上,对船舶运行无影响的一般设备可仅接入环网中的一个。图2为具有双光纤环形冗余环网络的船舶综合平台管理系统的示意图。双环网络在其中一个环路出现1个故障点,另一个环路出现任意多的故障点时,网络可以正常工作,因此具有极高的可靠性[5]。
4 应用虚拟局域网VLAN技术实现信息隔离
船舶综合平台管理系统集成了船舶的多种应用子系统,这些子系统负责采集全船上万个监测点的数据,并周期性地向网络上传输,同时,平台网络还可以承载视频、语音等多媒体信息,如果不加限制,由于以太网的广播式的传输特性,任何子系统向网上发送的数据将传送到每一个终端,极易使网络超载从而造成通讯阻塞。并且,由于各系统共享一个网络,在任何终端上都可获取网络中的所有系统的信息,其安全性也不能得到保证。虚拟局域网(Virtual local area network,VLAN)技术是实现信息分离,降低网络负荷,实现信息安全可靠传播的一种有效途径。
VLAN技术可以将网络中工作性质相关但处于不同物理位置的设备组织在一起,划分成一个逻辑网段,称为一个VLAN。每个VLAN构成一个独立的广播域,在一个VLAN内部的主机发送的广播信息被限制在VLAN内传播,不会影响到此VLAN外的其他主机。即使两台主机位于同一交换机上的不同端口,如果不属于同一个VLAN,则其中一台发送的广播数据不会传输到另一台主机上,因而减少了网络广播数据流,减少了阻塞的可能,提高了网络的可靠性。不同VLAN间的主机要交换信息需要通过路由器或者三层交换机。
虚拟局域网的划分形式有三种:(1)基于端口划分;(2)基于MAC地址划分;(3)基于网络层协议划分。由于船舶综合平台管理系统的设备在安装后不会再移动,因此可采用第一种方法,即基于交换机端口划分VLAN的方法。
5 应用组播技术降低网络负荷
5.1 数据传输方式
实时通讯系统软件中对实时数据的传输一般选择TCP/IP协议族中的UDP协议,UDP支持3种数据通信方式即单播、多播(组播)和广播。
单播(unicast)是点对点的单一目的的数据包传递,当网上多台设备需要同一组数据时,需要给每台设备发送一次,因此会使网络负荷大幅度增加。
广播(broadcast)是同时给同一子网的所有主机发送数据包,因此用广播发送的数据将传送给广播域中的所有主机,船舶综合监控系统中,每个监控子系统都以广播方式发送数据易引起网络拥塞。
组播(multicast)允许同时给处在不同子网中的不同目的地址的主机发送相同的数据包,一次发送,多点传输,它不需要像单播那样重复发送相同的数据,也不像广播方式将数据发送到整个广域网,组播只给需要数据者发送数据,而且只需发送一次,所有需要此数据的接收者都能收到数据,从而节省了网络带宽。
要实现组播,首先应在网络中建立组播组,等待需要接收组播数据的终端发出加入组的申请,成功加入该组播组后就可收到组内主机发送的组播数据。当不再需要接收数据时,可向组播组发送退出申请,则该主机断开与组的连接,组播数据不会再发送给该主机。
5.2 组播地址
组播IP地址用于标识一个IP组播组,IANA(Interne地址分配管理机构)把D类地址空间分配给IP组播,其范围从224.0.0.0到239.255.255.255。D类地址的最高4位固定为“1110”,余下的28位称为“组播组ID”,也称为组地址GDA(group destination address),其中某些组播地址是专用的。从224.0.0.1到224.0.0.255组播地址块被用于路由协议,以及某些低层拓扑协议。从239.0.0.0到239.255.255.255范围的地址被用于本地可管理域。
6 采用QoS技术保证关键数据的可靠传输
服务质量QoS(Quality of Service)是网络的一种安全机制,是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。它的目的就是向用户提供端到端的服务质量保证。
在工业以太网中采用QoS技术,可以为控制数据的实时通信提供一种保障机制;当网络过载或拥塞时,QoS能确保重要控制数据传输不受延迟或丢弃,同时保证网络的高效运行,满足对管理信息层直接访问现场设备能力的需求。在交换机同时接收到多种数据包时,控制类等关键数据比其他数据类型得到优先服务,保证了关键数据的实时性。
具有QoS的网络应包含三个过程:分类、标注化和优先级处理,实时监控系统由于使用TCP或UDP进行实时数据传递,因此船舶监控系统采用TCP和UDP端口进行分类是较好的方法。船舶监控系统的应用软件设计中,应对不同类型的数据包给予不同的类别定义,规划不同优先级的端口号,以保证关键数据得到及时处理。
7 总结
本文讨论了几种保证船舶综合监控系统网络可靠性的方法和技术,在船舶综合监控系统网络设计中充分利用这些技术,可以保证所设计网络采用具有较高的可靠性,满足船舶环境对通信系统的要求。
参考文献
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