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我们国家的电力系统正在迅速发展:越来越多的新能源资源被整合到整个系统中,而新的传感、计算和控制技术有望促进更高效、更灵活的系统运行。向可再生、无碳电网的转变需要无缝协调多种分布式能源资源 (DER),包括可再生能源发电(太阳能、风能)、能源存储系统(电池、电动汽车)和需求响应。这些变化标志着电网运行模式的重大转变,即从传统的电网运行模式转向更加依赖可靠、安全的双向通信来在整个系统中提供及时、准确的数据。演进后的电网将采用无处不在的传感器来收集数据,并在公用事业控制中心和消费者场所进行分布式计算以处理数据。具有一致、明确定义的延迟和足够带宽的安全通信将能够共享这些数据,以促进 DER 和电网运营商之间的有效协调,确保能源基础设施的弹性和可靠性。
为了解决这种设置下的计算挑战,我们首先考虑单个 NOT 门的实现。这个简单的函数已经捕获了异步设置中的基本困难。我们的关键技术结果是 NOT 函数的空间和时间上限和下限,我们的时间界限非常严格。本着分布式同步器 [Awerbuch and Peleg,FOCS'90] 的精神并遵循 [Hitron and Parter,ESA'19],我们提供了一种通用的同步器机制。我们的构造非常模块化,它基于阈值门的有效电路实现。我们方案的复杂性通过神经元数量的开销和计算时间来衡量,两者都显示为原始网络的最大延迟值和最大传入度 ∆ 的多项式。
数字通信在安全相关机器控制系统中的应用已得到广泛扩展,带来了额外的安全工程挑战。本报告涉及可应用于机器自动化的安全相关串行通信。介绍了包括安全相关通信系统设计和实施指南在内的标准和指南。描述了与串行模式传输相关的典型消息错误类型或威胁以及可用于防御这些威胁的方法。还考虑了无线通信。给出了商用安全总线的基本信息,包括针对可能的传输错误的防御措施。介绍了一种支持信号级总线通信系统安全分析的文档和分析工具。该工具基于数据库软件,分析方法基于危险和可操作性研究 (HAZOP)。本研究使用两个机器自动化应用程序开发并测试了分析和文档工具。讨论了使用它的优势。
数字通信在安全相关机器控制系统中的应用已得到广泛扩展,带来了额外的安全工程挑战。本报告涉及可应用于机器自动化的安全相关串行通信。介绍了包括安全相关通信系统设计和实施指南在内的标准和指南。描述了与串行模式传输相关的典型消息错误类型或威胁以及可用于防御这些威胁的方法。还考虑了无线通信。给出了商用安全总线的基本信息,包括针对可能的传输错误的防御措施。介绍了一种支持信号级总线通信系统安全分析的文档和分析工具。该工具基于数据库软件,分析方法基于危险和可操作性研究 (HAZOP)。本研究使用两个机器自动化应用程序开发并测试了分析和文档工具。讨论了使用它的优势。
1. 背景 1944 年《芝加哥公约》之后,航空业开始标准化全球商业航空业兴起所需的物理基础设施。跑道设计、航站楼登机口、飞机燃料和电源连接、餐饮设备、行李处理、服务车辆等项目都已标准化,以便航空公司可以使用通用地面基础设施来支持其在世界各地机场之间的运营。这一运动要求飞机设计标准化以符合新的设计标准;通信设备也紧随其后。 70 年代末,航空无线电公司 (ARINC) 对飞机通信寻址和报告系统 (ACARS) 协议进行了标准化。此外,在 80 年代,现有的基于全球开放系统互连 (OSI) 的航空电信网络 (ATN) 通信网络得到了开发和标准化,该网络支持未来空中导航系统 (FANS)、管制员-飞行员数据链路通信 (CPDLC) 和 ACARS 的空对地全球消息传递。
航空和航空安全,从驾驶舱到管制员的界面,到驾驶舱到驾驶舱的协调,再到驾驶舱到客舱的互动,最后到安全管理和建立安全文化。这一事实在航空事故统计中得到了明确证实。根据 NASA 的一项调查,航空安全报告系统 (ASRS) 数据库确定了约80% 的事件或事故是由于飞行员与管制员或飞行员与其他机组人员之间的沟通不正确或不完整造成的。影响航空通信的主要因素是:不正确的沟通 - 80% 的报告,缺乏沟通 - 33% 的报告,正确但迟到的沟通 - 12% 的报告。同一项调查还揭示了哪种沟通方式受到影响:倾听 - 45%、说话 - 30% 和阅读或写作 25% [13]。J.B. Sexton、R.L. 也得出了类似的结论。Helmerich [8] 和 M. Krifka、S. Martens 和 S. Schwartz [7] 认为,过去二十年中,大约 70%-80% 的航空事故与人际沟通有关。他们还认为,航空技术领域的高水平能力并不足以阻止沟通不畅造成的灾难性后果。
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摘要 在技术日新月异的世界中,近年来对超可靠、更快、低功耗和安全通信的需求显著增加。研究人员对新兴的量子计算 (QC) 表现出了极大的兴趣,因为它有可能以稳健而高效的方式解决计算复杂性。人们设想,QC 可以作为关键的推动因素和强大的催化剂,大大降低计算复杂性,并在安全性方面促进第六代 (6G) 及以后通信系统的未来。在本研究中,介绍了 QC 的基础知识、涵盖广泛技术和应用的量子通信的演变以及量子密钥分发,这是量子安全最有前途的应用之一。此外,还研究了各种参数和重要技术,以优化 6G 通信在安全性、计算和通信效率方面的性能。最后,强调了 QC 和量子通信在 6G 中可能面临的潜在挑战以及未来的发展方向。
