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基于OPNET的多编组列车通信网络性能仿真研究

杨军  
【摘要】:我国的轨道交通线路里程长达十几万公里,尤其高铁运营里程是世界上最长的,但高速列车通信网络的核心技术主要由西门子,庞巴迪等欧美公司所垄断,我国现正处于奋起直追的阶段。当前,我国关于多编组列车通信网络性能的研究相对较少,起步也比较晚,因此,研究多编组列车通信网络性能是个热点,也具有较大的工程应用价值。 本文研究对象是多编组列车。针对多编组列车的拓扑结构和特点,采用仿真建模的方法研究其网络的主要性能。论文的主要内容包括以下几个方面:(1)深入分析了列车网络的性能指标,探讨了影响列车网络各项性能指标的因素;(2)研究了ARCNET协议下多编组的16节车厢列车网络的拓扑结构。在OPNET仿真平台上构建了相应的网络拓扑模型、链路模型、数据包模型、节点模型和进程模型,并对链路利用率、丢包率、时延网络性能进行了仿真;(3)研究了基于以太网的多编组的16节车厢列车通信网络的拓扑结构,搭建了以太网列车通信网络的拓扑模型,节点模型,链路模型,进程模型以及数据包格式模型,并对网络的性能进行仿真分析;(4)深入研究了IEC61375-2-5协议,根据OPNET三层建模机制,对以太网的模型进行了改进,搭建了多编组的16节车厢的以太列车骨干网的拓扑模型,节点模型,进程模型,数据包格式模型以及链路模型,并在不同负载条件下,对网络的链路利用率,丢包率,延时等性能进行仿真分析;(5)对基于不同协议的多编组列车网络性能进行了分析比较。 仿真结果表明:ARCNET协议下的多编组列车网络在实时性和可靠性方面能够满足列车通信网络的要求,但是该网络具有数据传输速率小的缺点;基于以太网的多编组列车网络在网络带宽和实时性方面能够满足列车网络的要求,但是网络丢包率很大;基于IEC61375-2-5协议的多编组列车网络继承了以太网高带宽的优势,同时在不同负载条件下,网络的实时性和可靠性都能满足列车通信网络的要求。因此,以太列车骨干网在多编组列车网络中有较大工程应用价值。


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