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基于以太网的列车通信网络节点设计与实现

曾陆洋  
【摘要】:摘要:随着高速铁路的发展,列车控制和信息传输的需要,以及运营商和乘客需求的提高,列车的网络控制系统的功能越来越强,所要传输的信息越来越多,所需的网络带宽更是急剧增加,传统的列车通信网络(TCN)无法支持如此大的数据量,因此建立现代化的列车通信网络非常有必要。而以太网在传输速率以及网络带宽等方面具有天然的优势,因此如何将以太网技术应用于列车通信网络成为了目前的一个热点。 但是基于以太网的列车通信网络技术目前还处于研发阶段,相关标准也正在制定当中,其体系还不够成熟。因此基于以太网的列车通信网络尚不能完全取代传统的TCN体系。因此本论文旨在设计并实现一种既支持基于以太网的列车通信网络,又能与传统TCN进行数据交互的网络节点。由于考虑了列控系统在安全方面的要求,还为网络节点设计了监听模块,而节点间的连接方式也采用了环路冗余。在保证安全性和可靠性的基础上实现了以太网与传统TCN的网络互连,解决了目前TCN网络带宽不足的问题。 硬件方面本论文采用COTS的设计理念对总体结构进行了设计。根据实际环境选择了包括PC/104CPU模块、MVB接口模块以及PowerPC计算机模块以及交换机在内的硬件设备作为网络节点的硬件载体。软件方面完成了对应的BSP、驱动程序以及主程序的软件制作和编写。为了进一步验证网络节点的功能和性能,本论文搭建了基于VxWorks实时操作系统的网络测试平台,完成了包括网络节点以及模拟车载设备的PC机组的VxWorks系统植入以及调试,并对节点进行了测试验证。 最终结果表明,本论文所制作的基于以太网的列车通信网络节点具备预期的功能,在保证一定的安全性、可靠性和实时性的前提下实现了基于以太网的列车通信网络与传统TCN之间的网络互连,为解决目前列车通信网络带宽不足问题提供了一种方法,达到了最初的设计目的。图48幅,表14个,参考文献22篇。


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