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核电数字化保护系统的网络弹性组网技术研究与实现

作　者: 李长礼
导　师: 胡立生
学　校: 上海交通大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 核电数字化保护系统弹性组网技术拓扑发现拓扑保护公平算法
分类号: TL364
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

积极发展核电是国家的能源战略,尤其是数字化保护系统(安全级控制系统)是电站安全、可靠、经济运行的关键装备。由于国外核电数字化安全控制技术的保密与封锁,核电数字化保护系统的自主化研发对于提高企业科技创新能力,改变国外对国家战备产业的垄断状况具有重要的意义。目前,国内外的核电数字保护系统设计中核电保护系统同上位机之间的组态消息及报警等信息的通信都是基于以太网技术的,而以太网作为一种采用共享总线型传输媒体方式的局域网技术,其安全性无法满足核电数字化保护系统同上位机之间通信安全的需求求。因此探索一种能增强以太网技术安全性或本身具有较高安全性的通信技术,有着很重要的现实意义,弹性组网技术采用双环拓扑,基于包交换的新型MAC层网络技术,采用多种机制来保障数据传输。通过正反传输方向两个光环进行组网的,双环互为保护和备份,这种组网方式使得RPR具有很强的健壮性。本文对弹性组网技术做了深入的研究,将这种新型的组网技术应用于核电数字化保护系统,并为之设计了一种弹性组网实现方案。主要做了以下工作:深入分析RPR组网技术原理的基础上给出适合核电数字化保护系统信息网络的弹性组网设计方案。设计硬件电路、包括芯片选型、原理图绘制等,实现了节点设备的物理融合子层、数据通道子层及千兆以太网物理层。设计实现了一种新的改进的型拓扑保护方式。设计实现一种高效的新型公平算法,并对验证方案的实验数据进行分析,分析结果证明该算法能提供优秀的流量控制及公平机制。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 核电数字化仪控保护系统及安全准则  12-16
  1.3 弹性组网技术的主要优势  16-17
  1.4 课题意义  17
  1.5 主要工作  17-19
第二章弹性组网系统设计  19-36
  2.1 网络参考模型  19-21
  2.2 双环拓扑结构  21-22
  2.3 空间重用  22-24
  2.4 数据业务分类及帧格式  24-28
  2.5 拓扑发现协议  28
  2.6 拓扑保护方式  28-32
  2.7 公平机制  32-33
  2.8 操作管理和维护  33-34
  2.9 系统实现的软硬件功能划分  34-35
  2.10 本章小结  35-36
第三章硬件设计方案  36-54
  3.1 节点的总体硬件设计方案  36-41
  3.2 物理融合子层  41-43
  3.3 以太网物理层的实现  43-45
  3.4 数据通道子层  45-53
    3.4.1 RPR 数据接收设计  48-49
    3.4.2 RPR 数据发送设计  49-51
    3.4.4 队列机制的实现  51-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章拓扑发现与保护模块的设计与实现  54-65
  4.1 拓扑发现模块及拓扑保护模块的设计  54-60
    4.1.1 拓扑发现及保护模块工作流程  54-56
    4.1.2 拓扑保护帧及拓扑发现帧  56-59
    4.1.3 拓扑数据库及拓扑一致性检查  59-60
  4.2 一种改进的拓扑保护方式  60-64
    4.2.1 两种保护倒换方式的比较  60-61
    4.2.2 新型保护方式的实现机制  61-64
  4.3 本章小结  64-65
第五章公平算法模块的实现  65-78
  5.1 公平算法的特性  65-66
  5.2 公平算法各逻辑模块  66-69
  5.3 关键算法模块  69-72
  5.4 算法的验证  72-74
  5.5 CRC 校验的原理及实现  74-77
  5.6 本章小结  77-78
第六章结束语  78-80
  6.1 总结  78
  6.2 展望  78-80
参考文献  80-83
致谢  83-84
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  84

核电数字化保护系统的网络弹性组网技术研究与实现

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