基于实时传输协议的IP远程控制网关技术研究

论文摘要

随着计算机网络技术与自动化控制技术的飞速发展,以往的设备现场操作的控制方法已远远不能满足人们的需要,基于Internet的远程控制作为计算机网络技术在远程设备控制领域的应用,由于其突破了地域和周边环境的影响,有效的满足了人们当前对设备远程控制的迫切需要,已成为了国内外的研究热点。本文首先对基于Internet远程控制系统的国内外研究动态进行了初步的调研,分析了当前研究现状及其存在的主要问题,并进一步对基于Internet远程控制系统的结构及其控制方式进行了细致的分析。在此基础上,对网络传输的QoS进行了相应的研究和分析。其次,从提高系统实时性、可靠性角度出发,采用实时传输协议(RTP)作为传输层协议进行数据传输,并通过对实时传输控制协议(RTCP)中的发送者报告(SR)和接收者报告(RR)进行详细的分析,利用RTCP的反馈控制信息计算出一段时间以来的丢包率,提出一种简单、易实现的流量控制机制,仿真结果表明,该流量控制机制对缓解网络拥塞有一定的作用。在仿真的基础上,本文通过一组实验,分别对TCP、UDP和RTP在不同网络带宽情况下数据传输的网络延迟和丢包率进行了测量和分析。再次,本文独立设计远程控制信息协议(RCIP)来保证系统实体间信息交换时遵守的规则,文中给出了协议的具体设计。控制控制信息协议建立在RTP之上,借鉴了TCP三次握手的连接机制进行连接管理、确认以及超时重传等,在应用层实现面向连接的传输。最后,在RCIP协议的基础上本文采用监督控制的方式以及基于B/S结构的C/S模式对基于实时传输协议的IP远程控制网关进行了分析和研究。远程控制网关以Web的形式呈现,控制客户端以Applet的形式嵌入到网页中,通过Web的方式发布到客户端。该Applet小程序一方面作为人机交互的界面,一方面实现与服务器端组件的数据传输。服务器端组件接收到客户端发送来控制命令后,进行相应的解析,并将控制命令发送现场控制端以实现云台望远镜的远程控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 概述
• 1.1 前言
• 1.2 项目背景及其研究意义
• 1.3 远程控制技术的发展
• 1.4 国内外研究动态
• 1.4.1 基于Internet远程控制技术的国外研究现状
• 1.4.2 基于Internet远程控制技术的国内研究现状
• 1.5 基于Internet远程控制技术主要面临的问题
• 1.6 论文的组织和安排
• 第2章 基于Internet远程控制基础理论研究
• 2.1 远程控制系统的组成
• 2.1.1 控制终端
• 2.1.2 传输网络
• 2.1.3 现场控制系统
• 2.2 远程控制系统的体系结构
• 2.2.1 C/S模式的远程控制系统
• 2.2.2 B/S模式的远程控制系统
• 2.2.3 C/S模式与B/S模式的比较
• 2.2.4 基于B/S结构的C/S模式
• 2.3 基于Internet远程控制的控制方式
• 2.3.1 直接控制
• 2.3.2 监督控制
• 2.3.3 预测/预演控制
• 第3章 云台控制的网络传输QoS研究
• 3.1 TCP/IP协议的QoS分析
• 3.1.1 网络层QoS分析
• 3.1.2 传输层QoS分析
• 3.1.2.1 TCP的实时性分析
• 3.1.2.2 UDP的可靠性分析
• 3.2 基于实时传输协议（RTP/RTCP）的传输模型
• 3.2.1 RTP协议的原理分析
• 3.2.1.1 RTP报头格式
• 3.2.1.2 RTCP数据包格式
• 3.2.2 RTP传输模型
• 3.2.2.1 影响实时传输QoS的因素
• 3.2.2.2 自适应的流量控制机制
• 3.3 基于TCP、UDP及RTP数据传输的QoS实验分析
• 3.3.1 实验平台与研究方法
• 3.3.2 实验数据及其分析
• 第4章 远程控制信息协议（RCIP）
• 4.1 RCIP协议设计原则
• 4.2 RCIP协议报文格式
• 4.2.1 协议对象描述
• 4.3 RCIP的三次握手机制
• 4.4 超时重发机制
• 4.5 RCIP的实时性与可靠性分析
• 第5章 基于实时传输协议的IP远程控制网关的设计
• 5.1 云台远程控制系统的总体设计
• 5.1.1 总体结构设计
• 5.1.2 系统体系结构及运行原理
• 5.1.3 系统功能结构
• 5.1.4 用户管理策略
• 5.2 云台远程控制网关系统的设计
• 5.2.1 B/S部分的设计和实现
• 5.2.2 C/S部分的设计和实现
• 5.2.2.1 基于RTPSocket的通信机制
• 5.2.2.2 Client端的设计与实现
• 5.2.2.3 Server端的设计与实现
• 第6章 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 进一步研究与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文