交通控制系统系列：Siemens SIMATIC TRAINGUARD MT_（6）.通信系统设计.docx

PAGE1

PAGE1

通信系统设计

1.通信系统概述

在交通控制系统中，通信系统的设计是至关重要的部分。它不仅确保了数据的可靠传输，还支持了系统的实时性和安全性。SiemensSIMATICTRAINGUARDMT系统中的通信系统设计需要考虑多个方面，包括通信协议的选择、网络拓扑结构的设计、数据传输的优化以及通信安全的保障。

1.1通信协议的选择

通信协议的选择是设计通信系统的基础。不同的协议适用于不同的应用场景，例如：

IEEE802.11：用于无线局域网（WLAN）通信，适合于车载设备与地面设备之间的短距离数据传输。

IEEE802.3：以太网协议，广泛应用于有线网络通信，适合于固定基础设施之间的数据传输。

GSM-R：铁路专用的移动通信系统，适用于长距离、高速度的数据传输。

CAN：控制器局域网协议，常用于车辆内部设备之间的通信，具有高可靠性和实时性。

1.2网络拓扑结构的设计

网络拓扑结构决定了通信网络的布局和连接方式，常见的网络拓扑结构包括：

星型拓扑：所有设备都连接到一个中央节点，适用于有中央控制设备的场景。

环型拓扑：设备按环形连接，适用于需要高可靠性的场景。

总线型拓扑：设备通过一根公共总线进行通信，适用于线性布局的场景。

混合型拓扑：结合多种拓扑结构，适用于复杂多变的场景。

1.3数据传输的优化

数据传输的优化是确保通信系统高效运行的关键。优化方法包括：

数据压缩：减少数据传输量，提高传输效率。

流量控制：通过流量控制机制，避免网络拥塞。

错误检测与纠正：使用校验码、冗余传输等技术，确保数据的完整性。

优先级调度：为不同类型的数据分配不同的优先级，确保关键数据的及时传输。

1.4通信安全的保障

通信安全是交通控制系统中不可忽视的部分。常见的安全措施包括：

数据加密：使用AES、RSA等加密算法，确保数据在传输过程中的安全性。

身份验证：通过用户名密码、数字证书等方式验证通信双方的身份。

访问控制：设置权限管理，确保只有授权的设备或用户可以访问特定的数据。

安全审计：记录通信过程中的各种操作，以便在出现问题时进行追踪和分析。

2.通信协议的详细设计

2.1IEEE802.11协议

IEEE802.11协议，也称为Wi-Fi协议，是一种无线局域网通信标准。在TRAINGUARDMT系统中，IEEE802.11协议主要用于车载设备与地面设备之间的短距离数据传输，如列车状态信息的实时传输。

2.1.1协议特点

高带宽：支持高数据传输速率，适用于大量数据的实时传输。

低延迟：适合于需要低延迟的应用场景。

安全性：支持WPA2等安全协议，确保数据传输的安全性。

灵活性：易于部署和扩展，适用于多种应用场景。

2.1.2配置示例

以下是一个使用Python库scapy进行IEEE802.11协议数据包捕获和分析的示例：

#导入scapy库

fromscapy.allimport*

#定义捕获接口

iface=wlan0

#定义捕获过滤器

filter=wlantypemgtsubtypebeacon

#捕获数据包

defpacket_handler(pkt):

ifpkt.haslayer(Dot11):

print(捕获到一个802.11数据包)

print(pkt.show())

#开始捕获

sniff(iface=iface,filter=filter,prn=packet_handler,timeout=10)

2.2IEEE802.3协议

IEEE802.3协议，也称为以太网协议，是一种有线网络通信标准。在TRAINGUARDMT系统中，IEEE802.3协议主要用于固定基础设施之间的数据传输，如列车控制系统与车站之间的通信。

2.2.1协议特点

高带宽：支持高速数据传输，适用于大数据量的应用场景。

低延迟：适合于需要低延迟的实时通信。

稳定性：有线连接具有较高的稳定性和可靠性。

兼容性：广泛兼容各种网络设备和操作系统。

2.2.2配置示例

以下是一个使用Python库scapy进行IEEE802.3协议数据包捕获和分析的示例：

#导入scapy库

fromscapy.allimport*

#定义捕获接口

iface=eth0

#定义捕获过滤器

filter=etherproto0x0800#捕获IPv4数据包

#捕获数据包

defpacket_handler(pkt):

ifpkt.haslayer(Ether):