带宽； 所述网络仿真模块包括有整网拓扑生成单元、业务流量解析单元、故障解析单元、数据 统计单元； 所述整网拓扑生成单元，将所述三层交换机信息生成模块、所述二层交换机信息生成 模块和所述链路信息生成模块进行组合，生成整个所述客运专线信号系统安全数据网中的 网络拓扑结构，并根据所述业务流量解析单元和所述故障解析单元的状态把数据发送给所 述数据统计单元； 所述业务流量解析单元分别解析所述业务流量模拟装置发送过来的所述数据流的源 地址和目的地址和时间戳，并在整网拓扑生成单元中配置业务流量；解析出来的所述数据 流的时间戳用于计算所述客运专线信号系统安全数据网中的网络拓扑结构中任意两个节 点之间的延时； 所述故障解析单元接收所述故障识别模块中发出的所述客运专线信号系统安全数据 网中的有故障的网络节点的设备ID和所述故障状态OFF ;并根据所述客运专线信号系统安 全数据网中的有故障的网络节点的设备ID在生成的所述客运专线信号系统安全数据网中 的网络拓扑结构中选择相应的节点和链路，然后根据所述故障识别模块来设置所述客运专 线信号系统安全数据网中的有故障的网络节点的工作状态设为所述故障状态OFF ; 所述数据统计单元用于原始延时和原始丢包率的统计，并输出延时状态图和丢包率状 态图以显不； 所述业务流量模拟装置中的所述多个数据流发生模块用来产生所述数据流；每条所述 数据流包括源节点、目的节点、数据包的大小、数据包的发包间隔； 所述源节点包括列控中心、临时限速服务器、无线闭塞中心、车站联锁；所述目的节点 包括所述列控中心、所述车站联锁、所述无线闭塞中心、所述临时限速服务器； 所述源节点和所述目的节点的连接存在八种情况：所述列控中心与所述列控中心之 间、所述列控中心与所述车站联锁之间、所述临时限速服务器与所述无线闭塞中心之间、所 述临时限速服务器与所述列控中心之间、所述临时限速服务器与所述临时限速服务器之 间、所述无线闭塞中心与所述车站联锁之间、所述无线闭塞中心与所述无线闭塞中心之间、 所述车站联锁与所述车站联锁之间； 对于所述八种情况中，每种情况对应的所述数据流中的所述数据包的大小由自相关函
进行决定；其中k为正整数，与时间间隔有关，H为在 所述数据流中在所述八种情况中根据实际情况任意所设的参数，取值范围为〇. 5?1，从而 求得C (k); 所述八种情况中，每种情况对应的所述数据流中的所述数据包的发包间隔均由关于时 间的函I
决定；其中d为正整数，是在所述数据流中根据所述八种情 况实际运行情况所设的参数，取值范围为10?100 ; 所述数据流合成模块，采用时域相加的方式将所述数据流进行叠加得到叠加数据流； 所述数据流发送模块，将所述叠加数据流输出至所述拓扑生成装置； 所述可靠性信息采集模块包括采集统计量单元、传输延迟信息缓存单元、丢包率信息 缓存单元，并与所述数据统计单元相连； 所述可靠性信息采集模块对所述数据统计单元所提供的所述原始延时和所述原始丢 包率进行采集，并把采集结果分别存入传输延迟信息缓存单元和丢包率信息缓存单元进行 处理，处理的数据结果发送给可靠性信息处理模块； 所述可靠性信息处理模块与所述可靠性信息采集模块相连，对所述可靠性信息采集模 块输出的所述数据结果进行均值采样，通过所述均值采样得到采样传输延迟数据和采样丢 包率数据，并构成矩阵Α(ηιΧ2)，其中m表示所述采样传输延迟数据或所述采样丢包率数据的 维度； 所述可靠性影响因子计算模块与所述可靠性信息处理模块相连，用于对采样传输延迟 数据和所述采样丢包率数据依据可靠性影响因子公式进行影响因子计算，得到传输延迟影 响因子和丢包率影响因子，判定所述采样传输延迟数据和所述采样丢包率数据对于所述客 运专线信号系统安全数据网的可靠性的影响程度；所述可靠性影响因子公式包括数据预处 理公式和影响因子计算公式，其中数据预处理公式为
，其中X为所述矩 阵的第X个维度，x的取值范围是1?m，其中m为自然数；y取值 1和2,当y = 1时， axy表示所述采样传输延迟数据，b xy为经过数据预处理后的值，即为传输延迟信息；当y = 2时，axy表示所述采样丢包率数据；b xy为经过数据预处理后的值，即为丢包率信息；所述影 响因子计算公式戈
，其中：当y =1时，WjP ey分别为所述传输延迟影响因子和所述传输延迟信息的熵值；当y = 2时，Wy 和ey分别为所述丢包率影响因子和所述丢包率信息的熵值； 所述可靠性计算模块与所述可靠性影响因子计算模块以及所述可靠性信息处理模块 相连，包括可靠性信息缓存单元和可靠性算法单元； 所述可靠性信息缓存单元用于缓存所述传输延迟信息、所述丢包率信息，所述传输延 迟影响因子和所述丢包率影响因子； 所述可靠性算法单元与所述可靠性信息缓存单元相连，根据所述可靠性信息缓存单元 提供的数据通过可靠性算法计算得到纵向可靠度，并将所述纵向可靠度发送可靠性纵向评 价模块，所述可靠性算法为
;其中，RELx表示经所述 传输延迟信息和所述丢包率信息组成的第X个维度的纵向可靠度； 所述客运专线信号系统安全数据网仿真结果收集及评价器中可靠性纵向评价模块与 可靠性计算模块相连，用于比较纵向可靠度； 所述可靠性评价指标模块用于提供评价指标，包括传输延迟上限值和丢包率上限值； 所述可靠性横向评价模块和所述可靠性评价指标模块以及所述可靠性信息处理模块 相连，由传输延迟可靠度计算单元、丢包率可靠度计算单元和缓存单元组成； 所述传输延迟可靠度计算单元用于比较所述传输延迟上限值和所述传输延迟信息，若 所述传输延迟上限值大于所述传输延迟信息，则传输延迟可靠度为1，若所述传输延迟上限 值小于或等于所述传输延迟信息，则所述传输延迟可靠度为〇 ;丢包率可靠度计算单元用 于比较所述丢包率上限值与所述丢包率信息，若所述丢包率上限值大于所述丢包率信息， 则所述丢包率可靠度为1，若所述丢包率上限值小于或等于所述丢包率信息，则所述丢包率 可靠度为〇 ; 所述缓存单元用来缓存所述客运专线信号系统安全数据网的横向可靠度；所述横向可 靠度用所述传输延迟可靠度与所述丢包率可靠度之和表示； 所述可靠性评价模块与所述可靠性横向评价模块以及所述可靠性纵向评价模块相连， 包括比较单元和综合评价单元； 所述比较单元用于比较所述横向可靠度和所述纵向可靠度；所述综合评价单元与所述 比较单元相连，依据比较的结果，得到客运专线信号系统安全数据网的可靠性；所述横向可 靠度越高，客运专线信号系统安全数据网的可靠性越高，当所述横向可靠性相同时，所述纵 向可靠度越大，则客运专线信号系统安全数据网的可靠性越高。
【专利摘要】本发明提供一种客运专线信号系统安全数据网的可靠性分析装置，由故障注入装置、业务流量模拟装置、拓扑生成装置、可靠性评价装置组成；故障注入装置分别与业务流量模拟装置、拓扑生成装置相连，业务流量模拟装置与拓扑生成装置相连，拓扑生成装置和可靠性评价装置相连；客运专线信号系统安全数据网是用于基于专用光缆(封闭系统)信号系统安全信息传输的CTCS-2级和CTCS-3级列车控制系统，是由中继器，二层交换机，三层交换机组成，用于保障客运专线信号系统中的无线闭塞中心RBC、临时限速服务器TSRS、车站联锁CBI、列控中心TCC等安全运营，数据，传输信息的重要设备。本发明正是用于对这种客运专线信号系统安全数据网进行指标化可靠性分析，并能够通过本装置迅速找到客运专线信号系统安全数据网中的故障网络节点和链路。
【IPC分类】H04L12-773, H04L12-24, H04L12-721
【公开号】CN104539447
【申请号】CN201410770438
【发明人】徐中伟, 梅萌, 曹召义, 张辛楠, 林康莉, 牛强
【申请人】中国铁路总公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月16日