论文摘要
海洋环境信息应用系统集成海洋中温度、盐度、密度、声场、海流、潮汐、水深、底质等诸多信息,为船舶航行、操纵等活动提供必要的支持和保障。海洋环境信息通信系统作为应用系统的重要组成部分,成为对内、对外连接的桥梁。本文以海洋环境信息应用系统作为工程背景,完成了海洋环境信息通信系统的设计与实现。本文对海洋环境信息系统的对外通信需求加以分析,完成方案设计、功能模块设计和可靠性设计,并对各个模块的实现作了详细阐述。应用串口通信、单播通信和组播通信三种通信方式,满足海洋环境信息传输的多样性要求;设计了一种新的基于VxWorks的代理服务器的网络拓扑结构,保证整个应用系统的工作独立性,还可以避免外网与内部设备之间的相互影响,有利于集中式管理;深入研究IP组播技术与虚拟网技术的原理并成功运用,解决了信息传输的带宽资源浪费与网络扩充问题;应用嵌入式以太网通信技术与冗余备份技术,达到了高速的信息传输与高稳定性和高可靠性要求。最后,模拟海洋环境信息应用系统的工作环境,组建了具有多个VLAN的海洋环境综合通信系统网,并对整个通信系统进行测试。在对TCP/IP协议栈分析之后,定位UDP的丢包位置,分析丢包原因并给出解决方案。测试结果表明,海洋环境信息通信系统设计合理,运行良好,满足了海洋环境信息应用系统的信息支持和保障的要求。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 选题背景1.2 虚拟局域网技术1.2.1 VLAN技术的产生1.2.2 VLAN技术的发展1.3 IP组播技术与发展1.4 课题的主要工作及创新点第2章 海洋环境信息通信系统的基本技术与原理2.1 串行通信的基本原理2.2 TCP/IP协议分析2.2.1 TCP/IP参考模型2.2.2 TCP/IP工作原理2.2.3 应用层分析2.2.4 传输层分析2.2.5 网络层分析2.2.6 数据链路层分析2.3 套接字技术及其原理2.4 C/S模式以及并发服务器2.5 网络中的通讯方式介绍2.6 本章小结第3章 海洋环境信息通信系统总体设计3.1 方案设计3.1.1 海洋环境信息应用系统接入主干网的方案设计3.1.2 通信模式方案设计3.2 系统的整体框架与功能模块设计3.2.1 海洋环境信息应用系统与外网接口设备的功能设计3.2.2 数据库服务器网络接口的功能设计3.3 系统可靠性设计3.4 本章小结第4章 IP组播技术与虚拟网技术研究与实现4.1 IP组播技术原理4.1.1 IP组播的协议结构4.1.2 IGMP因特网组管理协议4.2 海洋环境信息组播发送与组播信息接收的实现4.3 虚拟网技术4.3.1 VLAN技术与优点4.3.2 VLAN技术的原理4.3.3 VLAN的实现方式4.4 基于CSCIO 3550交换机的海洋环境信息综合虚拟网实现4.4.1 虚拟局域网的交换机端口分类4.4.2 CSCIO 3550配置海洋环境信息综合虚拟网4.5 本章小结第5章 海洋环境信息通信系统功能实现5.1 海洋环境信息应用系统与外网接口设备的功能实现5.1.1 海洋环境信息应用系统与外网接口设备的多串行口通讯实现5.1.2 海洋环境信息应用系统与外网接口的并发服务器实现5.2 数据库服务器网络接口功能模块实现5.2.1 UDP并发数据库服务器实现5.2.2 Linux海洋环境应用系统客户端程序实现5.3 基于TCP的异构系统之间的海图数据库文件传输5.3.1 TCP SOCKET套接字在海图文件传输程序设计中的应用5.3.2 Linux客户端的TCP应用程序流程5.3.3 VxWorks服务器端的TCP应用程序流程5.4 海洋环境信息系统的可靠性实现5.4.1 网卡冗余备份注意事项5.4.2 Intell 82551芯片PCI总线介绍5.4.3 VxWorks下多网卡配置5.4.4 网卡冗余切换实现5.5 本章小结第6章 功能测试与性能测试6.1 测试方案拟定6.2 海洋环境综合系统网络测试环境搭建6.3 功能测试6.3.1 传感器信息的接收与显示6.3.2 海洋信息的查询与网络传输6.3.3 可靠性测试6.4 性能强度测试6.4.1 海洋环境串口信息接收的丢包率统计6.4.2 海洋环境信息应用系统与外网接口设备网络通信的丢包率统计6.5 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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