一、以太网交换机中生成树协议的实现（论文文献综述）
陈煌[1]（2021）在《列车通信以太网网络重构及性能优化研究》文中提出随着列车通信网络（Train Communication Network,TCN）所承载的数据信息呈现海量化和多源化,列车通信以太网由于其高带宽和高兼容性等优势而成为TCN重点研究和发展的方向。然而,面对通信系统规模和功能复杂度的迅速增长,列车通信以太网存在的流量调度弱和拓扑管理差等缺点日益凸显,极易出现流量传输异常、通信链路中断等性能衰退或者故障现象,进而引发列车控制信息错误甚至系统功能紊乱,危及列车的安全可靠运行。网络重构优化理论,是在故障诊断和性能分析的基础上,对特定网络资源和功能进行抽象和分解,并根据所需的优化目标合理地分配和设计功能单元。所以,该理论能够对故障状态下的通信网络进行主动地传输调度恢复和网络性能调优,快速有效地抑制故障和性能异常对通信的影响。因此,为了保障列车的高效安全运行,满足列车通信以太网对故障处理能力和性能调优的更高要求,网络重构优化理论作为一种具备故障自恢复与性能优化的综合化智能容错设计理论,值得进行深入的研究。本文围绕列车通信以太网的网络故障管理与性能优化问题,以网络资源调度自调整和拓扑路由自恢复作为重点研究对象,提出了列车通信以太网网络重构及性能优化策略,包括:网络资源预调度重构、子网网络资源动态调度重构和网络拓扑路由重构。本文主要工作与研究成果如下:1、针对系统间多核心的协同预调度最优配置问题,提出了一种基于自适应趋化细菌觅食算法（BFO with Self-adaptive Chemotaxis strategy,SCBFO）的网络资源预调度重构策略。针对列车通信以太网系统间多网络核心的流量传输协同预调度,在基于时间触发机制的网络结构下,首先构建了列车通信以太网的系统间实时流量资源协同传输模型;再提取特征周期与时间初相作为预调度重构优化的关键,形成了统一时间标签下的预调度约束条件与性能优化目标;最后,提出了一种基于SCBFO的网络资源预调度重构策略,兼顾了重构的优化效果、搜索速度和搜索稳定性。2、针对列车编组网（Ethernet Consist Network,ECN）子网的快速动态调度自调整需求,提出了一种基于多目标模糊粒子群算法（Multi-objective Fuzzy Particle Swarm Optimization,MOFPSO）的子网网络动态调度重构策略。根据ECN子网的网络分割独立特性,建立了以网络交换机为核心的子网传输结构分析方法;再根据ECN子网交换式传输基础,对子网内实时流量的动态调度控制进行了时域化建模与特征排序,对通信链路传输进行了可变时间窗划分,并据此形成了动态调度重构的约束条件与优化目标;提出了一种基于MOFPSO的子网网络资源动态调度重构策略,快速地完成了流量异常状况下ECN子网调度表的动态调度重构设计优化。3、针对故障下拓扑路由规划的最优化问题,提出了基于差分进化混合禁忌算法（Differential Evolution hybrid Tabu algorithm,TDE）的网络拓扑路由重构策略。在实际运行的列车通信以太网网络结构的基础上,建立了网络拓扑架构稀疏化模型,涵盖了节点状态矩阵、端口连通矩阵和有向通信链路矩阵;设计了针对流量传输的拓扑路由性能综合评价指标,包括通信链路负载率、转发时延和传输抖动等,形成了完整的网络拓扑路由模型体系;最后,提出了一种基于TDE的网络拓扑路由重构策略,快速且有效地应对了通信链路故障所带来的网络拓扑突变。4、为了验证网络重构优化的实际应用有效性问题,设计并搭建了基于列车通信以太网的网络重构优化实验平台。依据所提出的列车通信以太网网络重构优化策略,以TRDP地铁列车实车通信网络为基础,设计了网络资源和通信链路的实时监测控制方案,完成了列车通信以太网重构优化实验平台的搭建。通过实际实验平台测试,证明了网络资源预调度重构、ECN子网网络资源动态调度重构和网络拓扑路由重构策略的有效性,从而表明所提出的网络重构优化策略为列车通信以太网的智能容错设计研究提供了一种新型的优化方案。
范蕊[2]（2018）在《基于ARM的工业以太网环网自愈的研究与设计》文中认为工业以太网技术因其通信速率高、兼容性好、可扩展性好等特点在工业自动化控制领域、交通运输行业得到广泛的应用。但是在工业现场中,恶劣的环境会造成数据传输的失真,为了确保工业应用的可靠性和实时性,近年来网络自愈技术得到了广泛的研究与应用。本文首先介绍了两种主流的以太网自愈技术,一类是以太网的环路保护技术,其采用传统的生成树协议STP/RSTP/MSTP;另一类是对网络故障进行快速检测/恢复的MRP媒体冗余技术。本文通过比较,分析了这两种自愈技术的优缺点。针对MRP协议具有风险过度集中和传输介质局限性的不足,本文提出了一种多主站策略的工业以太网快速自愈机制。它支持多主站的媒体冗余自动管理者MRA进行优先级竞选机制。本文重点研究了这种自愈机制的实现原理和模块化设计,然后,基于ARM 32位STM32F107芯片、专业交换机芯片Marvell 88E6065F以及物理层芯片DM9161所组成的硬件平台,进行了网络自愈协议的初步功能性测试,并取得了良好的结果。
张军[3]（2014）在《基于以太网的列车通信网络优化设计与实现》文中研究说明随着高速列车技术的快速发展,传统的列车通信网络难以满足大容量信息数据传输的需要。高带宽、低成本的以太网能较好地解决列车通信网络这一瓶颈问题,但由于以太网采用CSMA/CD的通信机制,使其网络实时性和稳定性较差,难以满足列车通信网络实时性要求。本文旨在研究提高基于以太网的列车通信网络实时性和稳定性的方法,为以太网更好地应用于列车通信网络提供较好的解决途径,同时为我国高速列车技术的进步提供一些参考。根据以太网取代其他现场总线应用于列车通信网络的发展趋势,本文研究和设计了基于以太网的列车通信网络,并在实践中对其进行了验证。首先,本文设计了基于以太网的列车通信网络构架,介绍车厢中的相关设备模块和系统,在此基础上,阐述基于该列车通信网络的STP、VLAN工作原理和拓扑发现原理,分析导致以太网网络实时性和稳定性较差的原因;通过对基于以太网的列车通信环网初始化时间运算和故障自愈时间运算,选择最优的网络直径,提高网络稳定性;通过对VLAN网络时延运算,论证了其能有效地提高网络实时性。其次,本文利用OPNET网络仿真软件,进行网络建模和实时性仿真,得出STP、VLAN能提高网络的稳定性和实时性,网络负载越小,实时性越高的仿真结论。最后,为实现上述网络管理功能,本文设计了一款管理型交换机,并对该管理型交换机进行关于静态虚拟局域网的实验,得出理想的实验结果。
闫亚超[4]（2014）在《基于硬实时数据通信的二层交换机研究》文中指出随着工厂智能化和网络化一体化的快速发展,工业控制通信系统和办公自动化通信系统的集成已经成为必然趋势,而两种通信系统所采用的不同通信协议成为系统集成过程中不可逾越的鸿沟。现场总线技术由于其协议的多样性、通信速率等等的限制,难以满足自动化控制系统通信的需要,于是人们开始将目光投向以太网。人们根据自动化控制系统的需要,将以太网协议进行修改,产生了工业以太网。工业以太网以其卓越的性能,在现代工业控制领域得到了迅猛的发展。但是由于以太网自身的发送机制问题,其通信时延的不确定性一直困扰着人们,尤其是在需要精准控制的领域,如航空航天、医疗器械,机器人等等。而在工业控制领域中,硬实时通信系统对数据的时效性要求非常严格。为了使以太网能够更好的应用于硬实时通信方面,人类对工业以太网做出了大量的研究和改进,提出了一系列的修改方案,其中采用交换式以太网得到了大家一致认同。随后IEEE又制定了基于优先级的IEEE802.1P调度协议,将信息流划分优先级之后,使硬实时信息的优先级得到了极大的提高。为了使硬实时信息在发送端和接收端的时延进一步减小,Alimujiang Yiming等人在普通以太网的MAC层上增加一个RT（real-time）层来为硬实时数据开辟一个实时通道。本文从交换式工业以太网入手,分析了硬实时数据帧在基于IEEE802.1P协议的交换机内部排队延迟,针对现有改进方案的不足之处,提出了完善方案。为了进一步研究IEEE802.1P协议对硬实时数据通信的影响,构建典型的树形拓扑交换式以太网模型,计算了协议完善后,硬实时数据在传输网络中各个环节的时延,最后根据计算结果分析了采用调度方案的最佳应用条件。之后采用OPNET仿真软件,在丢包率和延迟两个方面对调度改进方案进行仿真验证。最后设计了一款二层交换机,提出了将改进后的调度协议应用于交换机中的方案。绘制了PCB并对其印刷电路板进行信号完整性仿真分析,修改PCB设计中不合理的地方。根据OPNET仿真结果表明,完善后的IEEE802.1P改进方案完全克服了硬实时通信过程中的丢包问题,可以使其更好的满足硬实时通信系统的实际要求,在改善硬实时通信实时性的基础上,确保了硬实时数据的安全性。
邹航宇[5]（2013）在《工业以太网冗余协议研究》文中提出交换式以太网的高通信速率与低成本使其在工业领域得到了快速的发展，已被广泛的应用于工业控制领域。针对以太网在工业领域中的可靠性和确定性等问题，论文通过对现有以太网冗余协议优缺点的分析，在类生成树协议MRP的基础上，提出并实现了一种改进的MRP协议（即RRR协议）。该协议已运用于某研究机构的工业以太网交换机项目。论文通过OpNet仿真及对仿真结果的分析，验证了RRR协议的可用性。论文的研究工作主要有以下三个方面：1.论文从工业控制领域系统中对网络可靠性与确定性的实际需求出发，通过对生成树协议和MRP协议的体系结构、基本原理及其性能的分析，归纳并总结出两类协议在工业控制领域存在的主要问题：链路切换时间过长和网络风险过于集中。2.针对MRP协议风险过度集中的问题，论文结合RPR协议的原理，对MRP协议拓扑管理进行了改进，提出了一种分布式的逻辑拓扑管理方式；针对MRP协议链路切换时间过长的问题，在MRP协议的原有的错误检测机制上，将集中式的处理方式改为分布式的处理，提出一种改进的链路检测机制。在MRP协议的中，采用这两种方法，进而形成一种改进的MRP协议（即RRR协议）。3.论文使用OpNet仿真软件，在某种工业以太网交换机中建模并实现了RRR协议。在同样的网络拓扑结构下，将RRR协议的仿真结果同生成树协议、MRP协议进行了比对，并通过对比对结果的分析，验证了RRR协议的可用性。该协议已运用于某研究机构的工业以太网交换机项目。
金超[6]（2013）在《基于以太网的虚拟交换机研究》文中研究指明Internet是20世纪70年代末期出现的网络体系结构和技术,它原来是在以传输文本数据为主的应用环境下设计的。而随着网络的发展,Internet正在从传统的单一服务形式的网络逐步向智能化、多服务的复合型网络发展,以便更加有效地支持不同网络用户以及满足多样化应用服务质量的需求。由于不断出现的新型网络应用以及网络应用环境的差异,就要求网络设备具有动态的适应性,能够针对不同的网络用户的需要以及多样化应用的要求快速进行服务部署或者扩展,以及根据网络应用环境的差异快速部署相适应的网络交换服务。基于此一种新型的网络设备应运而生。本文所研究的课题借鉴虚拟服务器的思想,通过运用软件、硬件或者软件硬件结合的方式实现将一台物理交换机分割成多个逻辑上分离的、具有不同控制结构或者不同转发服务能力的虚拟交换机。首先,本文介绍了以太网虚拟交换机的相关技术背景。简述以太网实体交换机,并阐述了实体交换机的工作原理、工作特性、交换方式、功能以及其所采用的生成树协议。随后,本文对物理设备虚拟化进行了阐述,介绍了虚拟设备的几种模型。然后详细阐述了现有的两种以太网虚拟交换机：一种是基于流分组交换的虚拟交换机,一种是基于主、从角色的虚拟交换机。两种虚拟交换机采取不同的虚拟策略：1：N与N：1。其采用的策略为本文研究基于以太网的虚拟交换机提供了宝贵的思路。最后介绍了VLAN技术,阐述了VLAN的概念、划分策略以及通信的方式。接着,本文介绍了虚拟交换机的基本思想、分割和隔离机制以及总体流程,并对实体交换机的功能进行了模拟。确定虚拟交换机之间所要搭建的网络拓扑结构,针对该网络拓扑结构所存在的不足,提出了相应的解决方案,不但消除了二层环形链路,而且保留了链路的备份功能。最后详细设计了虚拟交换机系统内部的生成树协议。最后,本文利用OPNET仿真软件对基于以太网的虚拟交换机的设计方案进行模拟仿真实验,设计了两个仿真场景。在场景一中,虚拟交换机之间未进行隔离,对物理交换机内部虚拟交换机之间网络拓扑的生成树选举、故障恢复、数据帧的转发和Mac地址映射表的维护进行仿真实现。虚拟交换机启动后,根据配置进行系统的初始化,然后在所建立的拓扑结构上运行生成树协议（STP）,对网络拓扑进行优化。最后通过应用实例验证了基于以太网的虚拟交换机的设计方案的可行性。在场景二中,对虚拟交换机之间进行了隔离,最后通过应用实例验证了虚拟交换机之间的隔离性。
虞洋[7]（2011）在《基于实例的属性注册机制的研究与实现》文中研究指明随着网络交换技术的不断发展,网络规模的不断扩大,为了使交换网络负载均衡,有效避免网络风暴,大大提高交换网络的效率,这使参与网络交互的交换机面临着巨大挑战。近年来,VLAN技术和生成树协议的提出为网络交换机的发展提供了新的动力。MVRP（多VLAN属性注册协议）能够动态的维护交换机中的VLAN信息,MSTP（多生成树协议）能够将多个VLAN映射到一个生成树实例中,可以实现VLAN数据的负载分担。本课题是以某网络通信技术有限公司在某平台下实现MVRP协议项目为背景,简要介绍了以太网的发展过程,详细阐述了MSTP的发展过程及核心算法。由于MVRP协议工作在MRP（多属性注册协议）之上,因此还分析了MRP协议的工作原理和过程,并在此基础上完成了MRP部分的实现。基于MSTP生成树实例的MVRP协议能够更好的使交换网络负载平衡,所以论文最后部分阐述了基于生成树实例的MVRP协议的实现部分以及完成了在各种组网情况下的测试工作。MRP协议相当晦涩难懂,对该协议的理解是实现MVRP协议的前提。为此,本文对MRP协议的组成,报文结构、状态机工作机制以及定时器部分做了详细的分析与说明,并在此基础上研究了基于MSTP生成树实例的MVRP的实现过程,最终完成本课题的研究与实现。
熊博,柯赓,黄华军[8]（2011）在《一种以太网拓扑发现算法》文中指出局域网内部的拓扑对于现代网络管理非常重要,而网络层拓扑发现对于局域网内部的拓扑是不可见的。文章提出了一种基于生成树协议（STP）的拓扑发现算法,利用简单网络管理协议（SNMP）读取交换机MIB中的生成树信息,可以得到局域网内设备间的连接。该算法不需要交换机地址转发表（AFT）完整,也能发现交换机的备份链路和集线器以及不支持SNMP的交换机。经分析,该算法是一种简单的,准确的以太网拓扑发现算法。
王东[9]（2010）在《面向数据中心网络的新型交换机制研究》文中研究指明随着数据中心应用的发展,人们对数据中心网络的性能提出了越来越高的要求。数据中心网络规模扩大和人们对网络性能要求的提高,数据中心网络特殊的数据转发需求使得传统以太网转发机制面临许多问题。本文提出了一种面向数据中心网络的以太网新型交换机制mTOR,是对使用以太网的数据中心网络现有交换机制的扩展。利用mTOR交换机可重构可配置的特性,可以在数据中心网络中实现对交换设备的多种控制和报文转发策略的制定,实现负载均衡、多路径传输等数据中心网络的特殊需求,并充分利用网络拓扑优势,从而以较低成本达到提高数据中心网络性能的目的。本文在介绍数据中心网络研究设计的技术领域的基础上,针对现有的数据中心网络研究热点,介绍了数据中心网络在拓扑结构、数据中心网络中以太网等方面的技术。本文详细介绍了mTOR交换机制的设计思想、实现技术、地址解析和通信机制,并在这种交换机制的基础上提出了一种用于数据中心网络负载均衡的实现方法和模拟验证。本文的主要工作和创新点包括:（1）研究分析了目前数据中心网络中交换机制,针对目前数据中心网络中以太网交换机制的不足,提出mTOR交换机制,着重分析了mTOR交换机制的设计思想。基于国防科大计算机学院网络与信息安全研究所提出的NetMagic平台,给出了一种mTOR交换机的实现方式,并分析了使用mTOR交换机的数据中心网络的拓扑结构和网络规模情况。（2）给出了mTOR交换机制的地址规则,可以使用的两种地址解析方法及其比较,并给出了mTOR的通信机制。（3）在mTOR交换机制的基础上,给出了一种在数据中心网络中实现流量负载均衡的方法,并使用C++语言,对设计的方法进行了模拟验证。模拟验证的结果表明,在mTOR机制中使用这种处理方式,可以取得较好的负载均衡效果。综上所述,本文提出的新型数据中心网络交换机制,对数据中心网络的研究具有一定的理论意义和指导价值。
黄秀珍[10]（2009）在《工业以太网交换机的研究》文中研究说明随着以太网技术的不断成熟,以太网的可扩展性、成本低廉以及拥有大量的网络管理和故障排除工具而受欢迎,是目前使用最广泛的局域网技术,与现场总线相比,以太网技术具有很大的优越性。但是以太网的可靠性和实时性较差,所以以太网要应用到现场领域,必须克服现场恶劣环境带来的负面影响,解决带宽、可靠性、实时性等问题。工业以太网交换机采用全双工交换方式,把网络分成微网络段增加带宽。在硬件设计上,工业以太网交换机OB500采用工业级的器件,能适应无风扇-40℃至+85℃的恶劣工作环境,并且电源设计采用宽压输入、冗余双电源、防浪涌等技术,提高交换机可靠性。在软件设计上,实时地对交换机状态进行监测,保证可靠性。本文对现有几种典型的环网保护技术,例如STP/RSTP,RPR弹性分组环,RFC3619环网协议,G.8032协议等做了分析研究,并比较其优缺点。并在此基础上,本文提出了适合环网的Ring自愈协议,对Ring协议的自愈体制、帧的格式、各节点状态转化及各模块的实现都进行了详细的描述。Ring协议灵活简单,故障恢复时间很短,提高了以太网交换机的实时性和可靠性。最后对管理型、实时型工业以太网交换机和完全的冗余体系进行了简单介绍,实现更高实时性和自愈性,是工业以太网交换机发展的趋势。
二、以太网交换机中生成树协议的实现（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、以太网交换机中生成树协议的实现（论文提纲范文）
（1）列车通信以太网网络重构及性能优化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 列车通信以太网性能优化研究 |
| 1.2.1 网络协议与应用现状 |
| 1.2.2 网络架构与性能指标 |
| 1.2.3 国内外研究现状 |
| 1.2.3.1 调度控制优化研究 |
| 1.2.3.2 路由管理优化研究 |
| 1.3 网络重构优化基本问题与研究现状 |
| 1.3.1 网络资源调度重构理论 |
| 1.3.1.1 列车通信以太网网络资源调度 |
| 1.3.1.2 预调度重构研究现状 |
| 1.3.1.3 动态调度重构研究现状 |
| 1.3.2 网络拓扑路由重构理论 |
| 1.3.2.1 列车通信以太网网络拓扑路由 |
| 1.3.2.2 网络拓扑路由重构研究现状 |
| 1.4 论文整体结构与内容 |
| 1.4.1 本文研究的主要问题 |
| 1.4.2 整体研究架构 |
| 1.4.3 章节安排 |
| 2 基于SCBFO的网络资源预调度重构策略 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统间网络资源预调度模型 |
| 2.2.1 时间触发流量通信原理 |
| 2.2.2 系统间实时流量传输结构建模 |
| 2.2.3 预调度重构约束与优化目标 |
| 2.3 自适应细菌觅食算法设计 |
| 2.3.1 细菌觅食算法架构与建模 |
| 2.3.2 自适应趋化控制改进设计 |
| 2.3.2.1 基于细菌搜索自调整趋化曲线的游动位移 |
| 2.3.2.2 基于细菌间信息交流的翻转方向改进 |
| 2.3.3 SCBFO算法整体流程设计 |
| 2.4 算法性能与稳定性测试分析 |
| 2.4.1 实验环境与参数配置 |
| 2.4.2 算法结果与性能分析 |
| 2.4.2.1 最优解优化结果分析对比 |
| 2.4.2.2 最优解搜索趋势分析对比 |
| 2.4.2.3 最优解优化稳定性分析对比 |
| 2.5 预调度重构模拟实验与评估 |
| 2.5.1 系统间网络资源模拟实验模型设置 |
| 2.5.2 预调度重构优化结果与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于MOFPSO的子网网络资源动态调度重构策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ECN子网资源动态调度建模 |
| 3.2.1 ECN子网调度模型分析 |
| 3.2.2 ECN子网资源模型时域化 |
| 3.2.3 动态调度重构约束条件 |
| 3.2.4 动态调度重构分配策略目标 |
| 3.3 多目标模糊粒子群算法设计 |
| 3.3.1 多目标粒子群算法设计 |
| 3.3.2 状态自评估模糊控制器设计 |
| 3.3.3 MOFPSO算法整体框架设计 |
| 3.4 动态调度重构模拟实验与分析 |
| 3.4.1 实验环境设置 |
| 3.4.2 重构策略参数设定 |
| 3.4.3 实验结果与分析 |
| 3.4.4 子网规模调整与优化分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于TDE的网络拓扑路由重构策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 列车通信以太网网络拓扑架构建模 |
| 4.2.1 ETB与 ECN网络拓扑结构分析 |
| 4.2.2 网络拓扑架构稀疏化建模 |
| 4.2.3 路由性能分析与约束条件 |
| 4.3 差分进化混合禁忌算法设计 |
| 4.3.1 差分进化算法架构与建模 |
| 4.3.1.1 参数向量初始化 |
| 4.3.1.2 差分变异操作 |
| 4.3.1.3 向量交叉重组 |
| 4.3.1.4 贪婪选择操作 |
| 4.3.2 禁忌搜索混合改进设计 |
| 4.3.3 TDE算法整体框架设计 |
| 4.4 拓扑路由重构模拟实验与分析 |
| 4.4.1 模拟实验环境设置 |
| 4.4.2 重构策略参数设定 |
| 4.4.3 重构优化结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于列车通信以太网实验平台的重构优化实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 网络重构优化实验平台设计 |
| 5.2.1 列车通信以太网实验平台总体设计 |
| 5.2.2 网络故障重构优化实验设计 |
| 5.2.3 网络实时资源与异常流量设计 |
| 5.3 基于TRDP的网络性能监控设备设计 |
| 5.3.1 基于MIB的网络性能状态感知 |
| 5.3.2 基于TRDP的网络重构通信设备 |
| 5.4 网络重构优化组网实验与分析 |
| 5.4.1 系统间预调度重构优化实验 |
| 5.4.2 ECN子网动态调度重构优化实验 |
| 5.4.3 网络拓扑路由重构优化实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A SCBFO 算法 CEC2015 测试函数对比实验结果 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）基于ARM的工业以太网环网自愈的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.1.1 现场总线控制系统 |
| 1.1.2 以太网技术优势 |
| 1.1.3 工业以太网在工业领域的若干问题 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 工业以太网环网自愈技术 |
| 2.1 网络拓扑结构 |
| 2.2 环网自愈原理 |
| 2.3 生成树协议 |
| 2.3.1 STP生成树协议 |
| 2.3.2 RSTP快速生成树协议 |
| 2.3.3 MSTP多实例生成树协议 |
| 2.4 MRP环网冗余协议 |
| 2.4.1 MRP协议体系结构 |
| 2.4.2 MRP协议基本原理 |
| 2.4.3 MRP状态机 |
| 2.4.4 MRP性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于MRP协议的优化策略 |
| 3.1 可改进点的分析 |
| 3.1.1 集中控制的风险 |
| 3.1.2 传输介质的局限性 |
| 3.2 MRP协议的优化 |
| 3.2.1 多主站机制 |
| 3.2.2 多模光纤传输通信 |
| 3.3 环网自愈系统平台的搭建 |
| 3.3.1 整体构架 |
| 3.3.2 系统要求 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 工业以太网环网自愈系统的设计与实现 |
| 4.1 工业自愈型交换机硬件系统设计 |
| 4.1.1 CPU模块 |
| 4.1.2 交换机模块 |
| 4.1.3 CPU与交换芯片互联 |
| 4.1.4 以太网模块 |
| 4.1.5 电源模块 |
| 4.1.6 其他外围模块 |
| 4.2 软件总体系统设计 |
| 4.2.1 开发环境介绍 |
| 4.2.2 ARM处理事件 |
| 4.2.3 网络驱动程序设计 |
| 4.2.4 优化MRP协议的设计 |
| 4.2.5 SMI接口软件配置交换机 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 测试与分析 |
| 5.1 硬件平台搭建 |
| 5.1.1 各个模块的原理图 |
| 5.1.2 PCB板制作 |
| 5.2 测试项目 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（3）基于以太网的列车通信网络优化设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 列车通信网络的现状 |
| 1.2.1 列车通信网络的发展和应用现状 |
| 1.2.2 以太网在列车通信中应用存在的问题 |
| 1.3 本文主要研究内容与意义 |
| 1.3.1 课题研究内容 |
| 1.3.2 课题研究意义 |
| 1.4 课题来源 |
| 第二章 基于以太网的列车通信网络相关理论研究 |
| 2.1 基于以太网的列车通信网络构架 |
| 2.2 基于以太网的列车通信网络中STP应用理论 |
| 2.2.1 STP工作原理 |
| 2.2.2 STP拓扑发现原理 |
| 2.3 基于以太网的列车通信网络中VLAN应用理论 |
| 2.3.1 静态VLAN工作原理 |
| 2.3.2 VLAN拓扑发现原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于以太网的列车通信网络性能优化研究 |
| 3.1 以太网通信的非实时性和非可靠性因素分析 |
| 3.2 基于以太网的列车通信网络中ISO/OSI模型实时性设计 |
| 3.3 基于以太网的列车通信网络中STP的应用 |
| 3.3.1 基于以太网的列车通信网络中STP的设计 |
| 3.3.2 基于以太网的列车通信网络中STP提高可靠性分析 |
| 3.4 基于以太网的列车通信网络中VLAN的应用 |
| 3.4.1 基于以太网的列车通信网络中VLAN的设计 |
| 3.4.2 基于以太网的列车通信网络中VLAN提高实时性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于OPNET的网络实时性仿真分析 |
| 4.1 网络负载对网络实时性的影响仿真分析 |
| 4.2 STP冗余网络建模及仿真分析 |
| 4.3 VLAN网络建模及仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 管理型交换机硬件及软件设计 |
| 5.1 基于KS8995MA的管理型交换机功能简介 |
| 5.2 硬件设计 |
| 5.3 软件设计 |
| 5.3.1 KS8995MA寄存器配置原理 |
| 5.3.2 KS8995MA相关寄存器配置 |
| 5.4 交换机外观设计 |
| 5.5 VLAN实验设计与结果分析 |
| 5.6 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）基于硬实时数据通信的二层交换机研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 工业自动化的发展历程 |
| 1.2 以太网简介及其应用于工业领域的问题 |
| 1.3 以太网实时性问题解决方案 |
| 1.4 交换式以太网 |
| 1.5 本课题主要工作 |
| 第二章 IEEE802.1P严格优先权协议分析 |
| 2.1 IEEE802.1P协议及其实时性分析 |
| 2.2 协议实时性问题的改进方案 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 硬实时数据延迟上届的计算 |
| 3.1 协议改进前延迟上界的计算 |
| 3.2 协议改进后延迟上界的计算 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 协议的改进及其仿真验证 |
| 4.1 协议改进方法分析 |
| 4.2 协议改进方案 |
| 4.3 改进方案的仿真验证 |
| 4.3.1 OPNET仿真系统的简介 |
| 4.3.2 改进后的协议建模及仿真 |
| 4.3.3 仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于改进的IEEE802.1P协议的二层交换机设计 |
| 5.1 二层以太网交换机的功能和原理 |
| 5.2 整体设计方案 |
| 5.3 主要模块的设计 |
| 5.4 PCB的实现 |
| 5.5 二层交换协议的分析和实现 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 高速信号完整性设计 |
| 6.1 信号完整性介绍 |
| 6.2 层叠结构设置 |
| 6.3 PCB信号完整性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 本论文需要完善的地方与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表的论文和成果 |
（5）工业以太网冗余协议研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 插图索引 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及提出 |
| 1.1.1 现场总线技术 |
| 1.1.2 工业以太网的优势 |
| 1.1.3 以太网用于工业现场存在的问题 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文目标及主要内容 |
| 1.4 论文组织结构及章节编排 |
| 第二章 环网冗余协议 |
| 2.1 环网冗余协议概述 |
| 2.1.1 可靠性与冗余效用的计算 |
| 2.1.2 冗余恢复时间定义 |
| 2.2 生成树协议分析 |
| 2.2.1 STP 协议分析 |
| 2.2.2 STP 协议弊端 |
| 2.2.3 RSTP 协议的改进 |
| 2.2.4 生成树协议的局限性 |
| 2.3 MRP 协议分析 |
| 2.3.1 MRP 协议体系结构 |
| 2.3.2 MRP 协议基本原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 RRR 协议的设计 |
| 3.1 MRP 协议的局限 |
| 3.1.1 拓扑管理的局限 |
| 3.1.2 链路错误检测的局限 |
| 3.2 MRP 协议的改进 |
| 3.2.1 拓扑管理的改进 |
| 3.2.2 链路错误检测的改进 |
| 3.3 RRR 协议基本原理 |
| 3.3.1 RRR 协议的 VLAN 管理 |
| 3.3.2 快速冗余协议的运行实例 |
| 3.4 RRR 协议性能估算 |
| 3.4.1 不同场景下的链路切换 |
| 3.4.2 RRR 协议恢复时间计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 RRR 协议的仿真与实现 |
| 4.1 OpNet 仿真软件 |
| 4.1.1 离散事件仿真机制 |
| 4.1.2 OpNet 层次化的建模结构 |
| 4.2 RRR 协议的实现 |
| 4.2.1 RRR 协议的帧格式 |
| 4.2.2 交换机结构 |
| 4.2.3 RRR 模块的实现 |
| 4.3 仿真网络模型设计 |
| 4.4 仿真实验结果与分析 |
| 4.4.1 生成树协议仿真实验 |
| 4.4.2 MRP 协议仿真实验 |
| 4.4.3 RRR 协议仿真实验 |
| 4.4.4 网络冗余集中度对比仿真 |
| 4.4.5 仿真实验结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作回顾 |
| 5.2 成果及意义 |
| 5.3 后续研究工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附件 |
（6）基于以太网的虚拟交换机研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 论文研究意义和内容 |
| 1.3 论文的组织安排 |
| 第2章 以太网虚拟交换机技术背景 |
| 2.1 以太网交换机概述 |
| 2.1.1 以太网交换机的工作原理 |
| 2.1.2 以太网交换机功能简介 |
| 2.1.3 以太网交换机的工作特性 |
| 2.1.4 以太网交换机的交换方式 |
| 2.2 生成树协议原理 |
| 2.2.1 生成树协议(Spanning Tree Protoco——STP) |
| 2.2.2 快速生成树协议(Rapid Spanning Tree Protocol——RSTP) |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 现有的虚拟化技术 |
| 3.1 物理设备虚拟化 |
| 3.2 基于流分组交换的虚拟交换机 |
| 3.2.1 网络协议层虚拟化 |
| 3.2.2 流分组交换 |
| 3.2.3 流分组交换的控制 |
| 3.2.4 流分组交换的控制协议 |
| 3.3 基于主从角色的虚拟交换机 |
| 3.3.1 虚拟交换系统基本原理 |
| 3.3.2 VSS的整体工作流程 |
| 3.3.3 交换机间的连接方式 |
| 3.3.4 VSS系统的运行 |
| 3.3.5 VSS系统的冗余切换 |
| 3.4 VLAN技术 |
| 3.4.1 VLAN的概念 |
| 3.4.2 VLAN的划分 |
| 3.4.3 VLAN的通信 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 以太网虚拟交换机的设计 |
| 4.1 以太网虚拟交换机基本思想 |
| 4.2 虚拟交换机的分割和隔离机制 |
| 4.3 虚拟交换机功能的模拟 |
| 4.3.1 通信链路的模拟 |
| 4.3.2 交换机端口的模拟 |
| 4.3.3 Mac地址的虚拟 |
| 4.4 虚拟交换机网络拓扑结构的选择 |
| 4.4.1 总线型拓扑结构 |
| 4.4.2 星型拓扑结构 |
| 4.4.3 环型拓扑结构 |
| 4.4.4 树型拓扑结构 |
| 4.4.5 网状拓扑结构 |
| 4.4.6 拓扑结构的确定 |
| 4.5 虚拟交换机系统总体流程 |
| 4.6 虚拟交换机系统生成树协议设计 |
| 4.6.1 虚拟交换机信息管理 |
| 4.6.2 端口信息管理 |
| 4.6.3 STP路径开销定义 |
| 4.6.4 STP协议BPDU帧 |
| 4.6.5 STP协议定时器 |
| 4.6.6 STP协议选举生成树的具体过程 |
| 4.7 普通数据数据帧的转发和地址映射表的维护 |
| 4.7.1 普通数据数据帧的转发 |
| 4.7.2 Mac地址映射表的维护 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 基于以太网的虚拟交换机仿真 |
| 5.1 OPNET仿真软件 |
| 5.1.1 OPNET仿真软件简介 |
| 5.1.2 OPNET仿真流程 |
| 5.2 仿真模型设计 |
| 5.2.1 网络拓扑结构建模 |
| 5.2.2 以太网帧格式和BPDU帧格式的设计 |
| 5.2.3 网络节点模型设计 |
| 5.3 仿真过程和结果 |
| 5.3.1 仿真过程 |
| 5.3.2 场景一的仿真结果 |
| 5.3.3 场景二的仿真结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）基于实例的属性注册机制的研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 相关的研究背景 |
| 1.1.1 以太网简介 |
| 1.1.2 VLAN 技术简介 |
| 1.1.3 STP 标准 |
| 1.2 本文的研究内容 |
| 1.3 论文的组织结构 |
| 第2章 MSTP 协议 |
| 2.1 MSTP 产生的背景 |
| 2.1.1 IEEE 802.1d STP |
| 2.1.2 IEEE 802.1w RSTP |
| 2.2 MSTP 协议的优点 |
| 2.3 MSTP 基本概念 |
| 2.4 MSTP 的基本原理 |
| 2.5 MSTP 生成树计算 |
| 2.5.1 优先级向量的计算 |
| 2.5.2 端口角色的选择原则 |
| 2.5.3 角色选择过程 |
| 2.5.4 计算结果 |
| 第3章 MRP 与 MVRP 协议 |
| 3.1 MVRP 协议简介 |
| 3.2 MRP 协议介绍 |
| 3.2.1 MRP Participant |
| 3.2.2 MRP Application |
| 3.2.3 MRP Attribute Declaration |
| 3.2.4 MVRP 各模块分解 |
| 3.3 MRP 协议中消息 |
| 3.3.1 MRP 报文设计 |
| 3.3.2 MAP 板间通讯报文 |
| 3.4 MRP 协议中的定时器 |
| 3.4.1 Join 定时器 |
| 3.4.2 Leave 定时器 |
| 3.4.3 LeaveAll 定时器 |
| 3.4.4 Periodic 定时器 |
| 3.5 MRP 协议中的状态机 |
| 3.5.1 MRP 各事件 |
| 3.5.2 申请者状态机 |
| 3.5.3 注册者状态机 |
| 3.5.4 LeaveAll 状态机 |
| 3.5.5 Periodic 周期状态机 |
| 第4章 MRP 协议实现 |
| 4.1 MRP 模块功能划分 |
| 4.2 MRP PUB 公共处理模块 |
| 4.2.1 PUB 模块描述 |
| 4.2.2 上层应用注册模块 |
| 4.2.3 PDU 的封装与解封装 |
| 4.3 TM 模块 |
| 4.3.1 TM 模块描述 |
| 4.3.2 定时器的配置 |
| 4.3.3 定时器的管理 |
| 4.4 MAP 模块 |
| 4.4.1 模块描述 |
| 4.4.2 数据结构 |
| 4.4.3 接口描述 |
| 第5章 基于 MSTP 实例 MVRP 协议的设计与实现 |
| 5.1 MVRP 与MSTP 之间的交互 |
| 5.2 MVRP 对MSTP 事件的响应 |
| 5.2.1 需求分析 |
| 5.2.2 具体实现 |
| 5.3 组网测试 |
| 5.3.1 单机测试 |
| 5.3.2 点对点测试 |
| 5.3.3 复杂组网测试 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）一种以太网拓扑发现算法（论文提纲范文）
| 1 网络模型 |
| 2 算法理论基础 |
| 2.1 生成树协议 |
| 2.2 算法理论基础 |
| 2.3 连接判定规则 |
| 3 算法描述 |
| 3.1 算法步骤 |
| 3.2 算法实例分析 |
| 4 结束语 |
（9）面向数据中心网络的新型交换机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 数据中心网络 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 1.4 本文的组织结构 |
| 第二章 数据中心网络的相关研究 |
| 2.1 数据中心网络拓扑结构 |
| 2.2 面向数据中心的以太网技术 |
| 2.3 负载均衡和多路径传输 |
| 2.3.1 数据中心网络中的负载均衡 |
| 2.3.2 InfiniBand子网中的多路径传输机制 |
| 2.4 数据中心网络研究的其他方面 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 新型的数据中心网络交换机制-mTOR |
| 3.1 现有交换机制的不足 |
| 3.1.1 以太网的生成树协议的不足 |
| 3.1.2 ARP协议的不足 |
| 3.2 mTOR的设计思想 |
| 3.2.1 设计思想 |
| 3.2.2 mTOR机制对报文的处理 |
| 3.3 mTOR交换机的实现模型 |
| 3.3.1 NetMagic平台 |
| 3.3.2 基于NetMagic的mTOR交换机 |
| 3.3.3 使用mTOR交换机的数据中心网络 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 mTOR的地址解析 |
| 4.1 地址分配 |
| 4.2 mTOR机制的地址解析—mARP |
| 4.2.1 端到端的ARP解析方法 |
| 4.2.2 mARP解析算法 |
| 4.3 mARP解析算法的性能分析 |
| 4.4 mTOR的分组处理流程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于mTOR交换机制的负载均衡实现及模拟验证 |
| 5.1 基于mTOR交换机制的负载均衡实现 |
| 5.1.1 mTOR交换机上行流量的转发处理 |
| 5.1.2 mTOR交换机下行流量的处理 |
| 5.1.3 通信过程举例 |
| 5.2 网络的流量控制 |
| 5.3 基于mTOR交换机制的数据中心网络的模拟验证 |
| 5.3.1 模拟程序各部分的组成 |
| 5.3.2 模拟程序的组织结构和执行过程 |
| 5.3.3 执行结果分析 |
| 5.3.4 模拟程序扩展的说明 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）工业以太网交换机的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 工业控制网络的发展状况 |
| 1.2 工业以太网的优势 |
| 1.3 本文的结构 |
| 第2章 工业以太网交换机的系统设计 |
| 2.1 全双工交换式以太网结构 |
| 2.1.1 全双工通信模式 |
| 2.1.2 以太网交换机 |
| 2.1.3 全双工交换式以太网的优点 |
| 2.2 工业以太网交换机硬件设计 |
| 2.2.1 CPU模块 |
| 2.2.2 交换模块 |
| 2.2.3 OB500以太网交换机的工作模式 |
| 2.3 小结 |
| 第3章 工业以太网交换机保护和恢复技术 |
| 3.1 环网保护技术发展概述 |
| 3.2 STP/RSTP |
| 3.2.1 IEEE802.1D生成树协议 |
| 3.2.2 RSTP |
| 3.3 RPR弹性分组环 |
| 3.3.1 RPR的基本结构描述 |
| 3.3.2 RPR的2种保护机制 |
| 3.4 RFC3619保护技术 |
| 3.5 ITU-T G.8032协议 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 自愈环型工业以太网交换机 |
| 4.1 拓扑结构 |
| 4.1.1 自愈工业以太网交换机OB500功能介绍 |
| 4.1.2 CPU处理事件 |
| 4.2 软件主程序设计 |
| 4.2.1 嵌入式软件介绍 |
| 4.2.2 软件系统主循环设计 |
| 4.2.3 系统初始化参数与定时器说明 |
| 4.3 Ring自愈体制 |
| 4.3.1 Ring自愈机制 |
| 4.3.2 Ring状态图转换 |
| 4.3.3 协议格式 |
| 4.4 Ring模块实现机制 |
| 4.4.1 Ring协议流程图 |
| 4.4.2 CPU发送MGMT帧 |
| 4.4.3 驱动程序及寄存器设置 |
| 4.5 Ring协议与其他环网协议的分析 |
| 4.5.1 Ring交换机与STP/RSTP的兼容性 |
| 4.5.2 Ring与其他的环网保护方法比较 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 工业以太网交换机的发展趋势 |
| 5.1 管理型工业以太网交换机 |
| 5.2 实时型工业以太网交换机 |
| 5.2.1 Ethernet Powerlink |
| 5.2.2 EtherCAT |
| 5.2.3 EPA |
| 5.3 完全冗余工业系统 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 符号说明 |
| 图列 |
| 表列 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
四、以太网交换机中生成树协议的实现（论文参考文献）
- [1]列车通信以太网网络重构及性能优化研究[D]. 陈煌. 北京交通大学, 2021
- [2]基于ARM的工业以太网环网自愈的研究与设计[D]. 范蕊. 上海工程技术大学, 2018(06)
- [3]基于以太网的列车通信网络优化设计与实现[D]. 张军. 广西大学, 2014(04)
- [4]基于硬实时数据通信的二层交换机研究[D]. 闫亚超. 昆明理工大学, 2014(01)
- [5]工业以太网冗余协议研究[D]. 邹航宇. 上海交通大学, 2013(04)
- [6]基于以太网的虚拟交换机研究[D]. 金超. 西南交通大学, 2013(12)
- [7]基于实例的属性注册机制的研究与实现[D]. 虞洋. 北京理工大学, 2011(07)
- [8]一种以太网拓扑发现算法[J]. 熊博,柯赓,黄华军. 军事通信技术, 2011(01)
- [9]面向数据中心网络的新型交换机制研究[D]. 王东. 国防科学技术大学, 2010(02)
- [10]工业以太网交换机的研究[D]. 黄秀珍. 浙江工业大学, 2009(08)
标签：生成树协议论文; 通信论文; 工业以太网交换机论文; 以太网帧格式论文; 以太网协议论文;