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基于以太网的列车通信网络优化设计与实现

张军  
【摘要】:随着高速列车技术的快速发展,传统的列车通信网络难以满足大容量信息数据传输的需要。高带宽、低成本的以太网能较好地解决列车通信网络这一瓶颈问题,但由于以太网采用CSMA/CD的通信机制,使其网络实时性和稳定性较差,难以满足列车通信网络实时性要求。本文旨在研究提高基于以太网的列车通信网络实时性和稳定性的方法,为以太网更好地应用于列车通信网络提供较好的解决途径,同时为我国高速列车技术的进步提供一些参考。根据以太网取代其他现场总线应用于列车通信网络的发展趋势,本文研究和设计了基于以太网的列车通信网络,并在实践中对其进行了验证。首先,本文设计了基于以太网的列车通信网络构架,介绍车厢中的相关设备模块和系统,在此基础上,阐述基于该列车通信网络的STP、VLAN工作原理和拓扑发现原理,分析导致以太网网络实时性和稳定性较差的原因;通过对基于以太网的列车通信环网初始化时间运算和故障自愈时间运算,选择最优的网络直径,提高网络稳定性;通过对VLAN网络时延运算,论证了其能有效地提高网络实时性。其次,本文利用OPNET网络仿真软件,进行网络建模和实时性仿真,得出STP、VLAN能提高网络的稳定性和实时性,网络负载越小,实时性越高的仿真结论。最后,为实现上述网络管理功能,本文设计了一款管理型交换机,并对该管理型交换机进行关于静态虚拟局域网的实验,得出理想的实验结果。


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