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列車網(wǎng)絡控制技術基礎2007年10月31日·株洲

株洲南車時代電氣股份有限公司技術中心王雨講解內容網(wǎng)絡的基本概念TCN列車通信網(wǎng)絡標準IEC613751網(wǎng)絡基本概念

1.1內容提綱網(wǎng)絡的基礎網(wǎng)絡的內涵網(wǎng)絡的特點列車網(wǎng)絡技術的發(fā)展1網(wǎng)絡基本概念

1.2引言當今人類正進入網(wǎng)絡社會，計算機網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展正在改變著人們的工作和生活。鐵路運輸也不例外。城軌車、動車組、高速車、地鐵、擺式列車等列車控制命令和狀態(tài)信息的傳遞，對各部件的診斷，信息顯示等均離不開列車網(wǎng)絡系統(tǒng)。

1.2.1引言-傳統(tǒng)方式1網(wǎng)絡基本概念

1.2.2引言-網(wǎng)絡方式1網(wǎng)絡基本概念1網(wǎng)絡基本概念

1.3通信系統(tǒng)簡介——通信是網(wǎng)絡的基礎1.3.1通信系統(tǒng)的組成

信息源和信息接收者發(fā)送設備傳輸介質接收設備1網(wǎng)絡基本概念1.3.2通信系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)通信資源共享增加可靠性提高系統(tǒng)處理能力1網(wǎng)絡基本概念1.3.3傳輸速率波特率通信方式單工通信半雙工通信全雙工通信1.4網(wǎng)絡內涵1網(wǎng)絡基本概念1.4.1網(wǎng)絡拓撲星形拓撲環(huán)形拓撲總線拓撲樹形拓撲自由拓撲1.4.1網(wǎng)絡拓撲（續(xù)）1網(wǎng)絡基本概念1.4.2.網(wǎng)絡傳輸介質1網(wǎng)絡基本概念雙絞線同軸電纜光導纖維電纜無線

1網(wǎng)絡基本概念雙絞線

雙絞線(TwistedPair,TP)是目前使用最廣，價格相對便宜的一種傳輸介質。它由兩條相互絕緣的銅導線組成。其中導線的典型直徑為1mm(在至之間)。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，可以降低信號干擾的程度，每一根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消?！半p絞線”的名字也是由此而來。由若干對雙絞線構成的電纜被稱為雙絞線電纜。1網(wǎng)絡基本概念同軸電纜同軸電纜（COARIAL

CABLE）的得名與它的結構相關。同軸電纜也是局域網(wǎng)中最常見的傳輸介質之一。它用來傳遞信息的一對導體是按照一層圓筒式的外導體套在內導體（一根細芯）外面，兩個導體間用絕緣材料互相隔離的結構制選的，外層導體和中心軸芯線的圓心在同一個軸心上，所以叫做同軸電纜。廣泛使用的同軸電纜有兩種，分別是阻抗為50Ω的基帶同軸電纜和阻抗為75Ω的寬帶同軸電纜。1網(wǎng)絡基本概念光導纖維電纜光纖是以光脈沖的形式來傳輸信號，以玻璃或有機玻璃等為網(wǎng)絡傳輸介質。它由纖維芯、包層和保護套組成。光纖傳輸帶寬非常寬，通信容量很大；傳輸損耗小，中繼距離長，特別適用于長距離傳輸；抗雷電和抗電磁干擾能力強；保密性好，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)；體積小，重量輕；誤碼率低，傳輸可靠性高；價格正在不斷下降。

1網(wǎng)絡基本概念無線無線介質是指信號通過空氣傳播，信號不被約束在一個物理導體內。無線介質實際上就是無線傳輸系統(tǒng)，主要包括無線電、微波和衛(wèi)星通信等。

1.5開放系統(tǒng)互連OSI七層模型1網(wǎng)絡基本概念76543211網(wǎng)絡基本概念物理層(PhysicalLayer)

要傳遞信息就要利用一些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜等，物理層的任務就是為它的上一層提供一個物理連接，以及它們的機械、電氣、功能和過程特性。如規(guī)定使用電纜和接頭的類型，傳送信號的電壓等。在這一層，數(shù)據(jù)還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理，單位是比特。

1網(wǎng)絡基本概念數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)

數(shù)據(jù)鏈路層負責在兩個相鄰結點間的線路上，無差錯的傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和一些必要的控制信息。和物理層相似，數(shù)據(jù)鏈路層要負責建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。在傳送數(shù)據(jù)時，如果接收點檢測到所傳數(shù)據(jù)中有差錯，就要通知發(fā)方重發(fā)這一幀。

1網(wǎng)絡基本概念網(wǎng)絡層(NetworkLayer)

在計算機網(wǎng)絡中進行通信的兩個計算機之間可能會經(jīng)過很多個數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過很多通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡層的任務就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換結點，確保數(shù)據(jù)及時傳送。網(wǎng)絡層將數(shù)據(jù)鏈路層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡層包頭，其中含有邏輯地址信息--源站點和目的站點地址的網(wǎng)絡地址。

1網(wǎng)絡基本概念傳輸層(TransportLayer)

該層的任務時根據(jù)通信子網(wǎng)的特性最佳的利用網(wǎng)絡資源，并以可靠和經(jīng)濟的方式，為兩個端系統(tǒng)（也就是源站和目的站）的會話層之間，提供建立、維護和取消傳輸連接的功能，負責可靠地傳輸數(shù)據(jù)。在這一層，信息的傳送單位是報文。

1網(wǎng)絡基本概念會話層(SessionLayer)

這一層也可以稱為會晤層或對話層，在會話層及以上的高層次中，數(shù)據(jù)傳送的單位不再另外命名，統(tǒng)稱為報文。會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如服務器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。

1網(wǎng)絡基本概念表示層(PresentationLayer)

這一層主要解決擁護信息的語法表示問題。它將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象語法，轉換為適合于OSI系統(tǒng)內部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉換數(shù)據(jù)服務。數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密等工作都由表示層負責。

1網(wǎng)絡基本概念應用層(ApplicationLayer)

應用層確定進程之間通信的性質以滿足用戶需要以及提供網(wǎng)絡與用戶應用。1.6網(wǎng)絡的特點

1網(wǎng)絡基本概念互連互通

各個不同設備之間通過采用相同的網(wǎng)絡技術可以實現(xiàn)互聯(lián)，完成數(shù)據(jù)的交換。資源共享 網(wǎng)絡中的不同設備通過網(wǎng)絡實現(xiàn)資源共享。1.6.1網(wǎng)絡的整體性1網(wǎng)絡基本概念1.6.1.1網(wǎng)絡的資源共享1.6.1.1網(wǎng)絡的資源共享（續(xù)）1網(wǎng)絡基本概念1.6.2網(wǎng)絡的可靠性1網(wǎng)絡基本概念分布系統(tǒng)網(wǎng)絡冗余1網(wǎng)絡基本概念分布系統(tǒng)系統(tǒng)中的各節(jié)點(傳感器、控制器、執(zhí)行器等)之間的數(shù)據(jù)傳輸不是采用傳統(tǒng)的點對點式的,而是通過網(wǎng)絡來傳輸?shù)摹?網(wǎng)絡基本概念冗余系統(tǒng)在一些對系統(tǒng)可靠性要求很高的應用中，DCS的設計需要考慮熱備份也就是系統(tǒng)冗余，這是指系統(tǒng)中一些關鍵模塊或網(wǎng)絡在設計上有一個或多個備份，當現(xiàn)在工作的部分出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)可以通過特殊的軟件或硬件自動切換到備份上，從而保證了系統(tǒng)不間斷工作。通常設計的冗余方式包括：CPU冗余、網(wǎng)絡冗余、電源冗余。在極端情況下，一些系統(tǒng)會考慮全系統(tǒng)冗余，即還包括I/O冗余。

1網(wǎng)絡基本概念1.6.3網(wǎng)絡的層次性計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)是一個十分復雜的系統(tǒng)。將一個復雜系統(tǒng)分解為若干個容易處理的子系統(tǒng)，然后“分而治之”。層次結構的好處在于使每一層實現(xiàn)一種相對獨立的功能。分層結構還有利于交流、理解和標準化。1.6.4網(wǎng)絡的開放性1網(wǎng)絡基本概念網(wǎng)絡協(xié)議是通用的網(wǎng)絡協(xié)議是公開的連接在網(wǎng)絡上的設備不一定是一個廠家的產品1.7網(wǎng)絡體系

1網(wǎng)絡基本概念Internet國際互連網(wǎng)Intranet企業(yè)網(wǎng)現(xiàn)場總線 控制網(wǎng)絡 ———全球性 ———安全性 ———實時性1網(wǎng)絡基本概念1.8列車網(wǎng)絡的層次結構

1.9列車網(wǎng)絡的發(fā)展

1網(wǎng)絡基本概念從列車通信發(fā)展成列車網(wǎng)絡將工業(yè)控制網(wǎng)絡應用到列車上，形成列車通信網(wǎng)絡講解內容網(wǎng)絡基本概念2、列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC61375總線架構標準化產品開發(fā)和使用基礎歷史比較與選擇列車總線車輛總線實時協(xié)議車輛總線列車總線車輛總線車輛總線TC9于1988年建立WG22，來定義車載智能控制設備之間的接口其目的是取得設備之間的互操作性（兼容性）1)車輛之間2)一個車輛內的各控制設備之間:2.2WG22的任務2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.3WG22的工作方法建立用戶需求(尤其是UIC)基于由鐵路設備供應商支持的且已經(jīng)在鐵路上得到證實的解決方案解決知識產權IP的問題標準化之前已實現(xiàn)確保對技術的平等入門定義一致性測試研究已有解決方案(Profibus,LON,FIP,MIL1553,CAN,...)17TCN總線通信TCN提供一種刷新信息用以檢測出過時的數(shù)據(jù)一致性測試給設備制造商以信心，以確保其產品與其他制造商的產品具有戶操作性.標準是穩(wěn)定的，因此后向不必被修訂.但，無論如何必須對其他元件進行必要的維護.周期性(nx1ms)和偶發(fā)性節(jié)點的自動編號（初運行）和自配置能力BRELNET,ITDC,brakenotapplied1Mbps(雙絞屏蔽線）現(xiàn)場總線,確定性,完整性,提供流控制和差錯恢復的傳送層。240um光纖或屏蔽雙絞線KnorrElectronic燈,門,加熱,傾擺,.IEC61375-2-4UIC應用概述2.4TCN兩層結構列車通信網(wǎng)絡包括:?用于連接多個車輛的列車總線?用于連接一個車輛內多個控制設備的車輛總線車輛和列車總線通過一個扮演網(wǎng)關功能的節(jié)點來互聯(lián)車輛總線設備列車總線車輛總線節(jié)點節(jié)點節(jié)點車輛總線車輛總線2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.5列車類型開式列車閉式列車組車輛在運行中不分離.列車總線由司機或工廠離線配置例子:TGV,ICE,地鐵,郊區(qū)通勤列車.包括需要頻繁編組和解編的車輛，列車總線能自動再配置（初運行）例子:國際旅客列車.WG22區(qū)分兩種主要不同的列車:SNCFDBFS2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC61375?列車總線:860m,32個節(jié)點.?車輛總線:200m,32個設備.?時間緊急的短的過程數(shù)據(jù)(牽引控制，列車控制,...)周期性傳送列車總線上點到點的傳輸延遲<100ms,車輛總線上相應的傳輸延遲<50ms.?時間上不太緊急的消息數(shù)據(jù)(診斷,旅客信息,...)根據(jù)需要來傳送點到點的傳輸具有可靠的流控制和故障恢復能力通信拓撲兩層結構:列車總線與車輛總線.跨距列車總線:在１秒內自動配置，并具有左右方向識別功能操作介質雙絞線或光纖可靠性符合鐵路環(huán)境如IEC571等標準.可冗余配置以提高可用性.2.6技術需求

2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.7TCN候選總線IEC/ISASP50總線缺點FIPProfibusMIL1553商業(yè)上很難獲得高層協(xié)議負責.國家標準,未來不確定,實例少，芯片貴.國家標準，未來不確定.速度慢,站點少,高層協(xié)議負責.昂貴(收發(fā)器,芯片,工具).完整性不夠(奇偶校驗).BRELNET,ITDC,制造商不愿開放.芯片停止供貨，不開放.Bitbus慢，依賴于INTEL,制造商不愿公開軟件.Factor速度慢，性能弱，不確定性.CAN,A-BUSLONEKENET站點昂貴,制造商不愿開發(fā)物理層Tornad*ARINC625優(yōu)點可能成為國際現(xiàn)場總線標準現(xiàn)場總線,確定性,完整性,由EdF,ENEL等支持過程總線,連接便宜,完整性,有許多公司的支持具有鐵路和航空運用經(jīng)驗具有航空運用經(jīng)驗簡單，使用廣泛具有鐵路運用經(jīng)驗(確定性以太網(wǎng))具有鐵路使用經(jīng)驗依賴于標準簡單，便宜，具有鐵路運用經(jīng)驗具有高層協(xié)議，工具，層次結構等很好的概念速度慢，不確定，不安全.昂貴(收發(fā)器,芯片,工具).2.8使用商用網(wǎng)絡還是使用定制網(wǎng)絡？使用商業(yè)上廣泛獲得的元件和軟件可減少開發(fā)費用，確保長期可用性理論:商用元件必須根據(jù)應用來定制.事實:從事計算機貿易的公司沒有鐵路公司穩(wěn)定.大容量的銷售商對小的鐵路市場不太關注．市場上沒有太多的鐵路等級的網(wǎng)絡元件．因此:WG22決定只選擇那些已經(jīng)過鐵路驗證并且具有內部制造能力的支持的總線技術.商用元件的生命周期為５年，工業(yè)產品為１５年，而鐵路產品為３０年，-還有１５年咋辦?2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.9評估結果只有FIP,ARINC1553,MIL1553和MICAS具有快的，確定的響應特性(1ms)僅LON支持兩級的層次（網(wǎng)絡層）,但缺乏實時響應性能.大多數(shù)總線因不具有足夠的完整性或冗余性能而未能入選.???僅MICAS滿足技術要求，且已經(jīng)在鐵路上使用．它的改進版本命名為多功能車輛總線（MVB）.?WTB是DIN43322的改進,吸收了CD450的經(jīng)驗.?評估的總線:BRELNET,CD450,DIN43322,Profibus,Modiac,IECFieldbus,Tornad,Tornad*,FIP,Factor,Arlic,Ekenet,Bitbus,CAN,ARINC1553,MICAS,ITDC,ISASP50.?2.10列車總線通信列車總線上不同類型的通信主要用于:遙控牽引控制:車輛控制:診斷旅客信息預定座位等1)2)3)燈,門,加熱,傾擺,...遠程,重聯(lián)牽引,...預報下一站,故障,線路.客車客車機車具有司機室的客車司機室列車服務員診斷計算機設備故障,維修信息2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.11絞線式列車總線(WTB)基于DB-bus,FS-ETR450和SBBHuckepack經(jīng)驗1Mbps(雙絞屏蔽線）數(shù)據(jù)率32節(jié)點數(shù)860m跨距用于指示其順序地址和方向給每一個節(jié)點車輛在現(xiàn)場運用應用現(xiàn)狀初運行2.11.1車輛之間的標準通信接口25ms響應時間具有動態(tài)編組要求列車組，如ＵＩＣ國際列車主要應用節(jié)點節(jié)點節(jié)點2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.11.2WTB布線在車輛間使用跨接電纜或自動耦合器.布線通常采用兩個跨接線,因此，布線是冗余的:UIC通信電纜LineBLineA跨接線LineA車輛車輛WTB電纜LineBWTBnode11頂視圖2classicUIClines跨接線classicUIClines冗余節(jié)點2WTBnodeWTBnode2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.11.3WTB節(jié)點的設置和初運行在正式運用前，所有節(jié)點都能獲知其他所有節(jié)點的特征.1秒內完成節(jié)點的自動編號和列車總線主的選定.所有節(jié)點都知道其在總線上的位置并能區(qū)分出左右.在總線主故障的情況下，任何其他節(jié)點均能接管總線管理功能.中間節(jié)點端節(jié)點主干電纜跨接電纜2通道激活端節(jié)點2通道激活1通道激活1通道激活+-+-總線控制器+-+-總線控制器+-+-總線控制器+-+-總線控制器終端電阻(連接)終端電阻(連接)2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.11.4WTB:車輛間的接口WTB考慮了運用商，制造商等需求WTB最初主要用于具有可變編組的開式列車比如UIC國際聯(lián)運列車.

WTB上過程數(shù)據(jù)的交換在UIC556標準草案，從而允許不同來源的車輛進行明確的數(shù)據(jù)通信.WG22將WTB規(guī)定為車輛間設備互聯(lián)的標準接口WTB上診斷消息在UIC557標準草案中規(guī)定.2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.11.5WTB數(shù)據(jù)定義-UIC556草案40字節(jié)lock/unlockleftdoorslock/unlockrightdoorsallleftdoorslockedallrightdoorslockedextendstaircase12unused(11)connectloudspeakertoUICpair5-6connectloudspeakertoUICpair7-8connectmicrophonetoUICpair1-23connectmicrophonetoUICpair3-4connectmicrophonetoUICpair3-4connectexternalleftloudspeakerstoUICpair7-84connecttocalledvehicleconnecttocallingvehiclebrakenotapplied5emergencybrakesignal保留用于牽引88字節(jié)lastvehiclepresenttailsignalpresent6void(11)UIC556草案定義了WTB上數(shù)據(jù)交換的格式字節(jié)位connectexternalrightloudspeakerstoUICpair7-8 1-45-81-23-45-67-81-23-45-67-81-23-45-67-81-23-67-81-23-45-8字節(jié)2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.11.6WTB的特點總結WTB是專門為可變編組（UIC）列車而設計的.WTB具有不同于其他工業(yè)總線的獨特性:節(jié)點的自動編號（初運行）和自配置能力兩條獨立總線上故障恢復功能在不良性能的電纜上無需中繼的長距離信號傳送(860m)(跨接線,連接器,不連續(xù))不需要預先維護的運用與UIC556/UIC557草案緊密相關2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.12.1用于各種車載設備互聯(lián)的標準通信接口數(shù)據(jù)率延遲介質>5000個車輛在使用應用現(xiàn)狀1ms雙絞線，光纖2.12多功能車輛總線(MVB)駕駛室電機變流器制動電力線軌道信號列車總線診斷系統(tǒng)無線列調車輛總線2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.12.2MVB物理層?OGF?EMD?ESD雙絞線段傳感器光纖鏈路機箱光纖鏈路機箱星型耦合器介質直接通過中繼器{信號再生器）進行連接所有介質均運行在同樣的

的速度下.設備(2000m)(200m)(20m)光纖具有變壓器隔離的屏蔽雙絞線符合RS485的背板總線或雙絞線2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.12.3閉式列車組中的MVB在多單元列車配置中，MVB可以跨幾個車輛:列車總線設備節(jié)點具有短距離總線的設備MVB在固定配置的列車中，MVB可以用作列車總線,距離長達200m(EMD介質)或2000m(OGF介質).中繼器2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.12.4MVB:標準設備接口WG22把MVB規(guī)定為同一車輛上不同設備之間能滿足互操作性要求的標準接口MVB總線上的數(shù)據(jù)通信在WG22的應用小組中進行定義.每一種設備都通過一種標準方式進行訪問,來讀取它的特征，建立它的參數(shù)以及下載更新的程序等.MVB為設備互換性鋪平了道路，并簡化了維護過程MVB對以下方面來說，是十分重要的：?小的設備制造商（減少網(wǎng)絡多樣性）?組裝廠(多家供應商可選擇)?鐵路營運商(減少維護費用和備品備件)2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC61375

2.13WTB–MVB的比較特性WTB:列車總線MVB:車輛總線拓撲開式總線,860m端結式總線,200m(2000m)配置自動配置固定,預先配置對稱性左/右,前/后識別無方向尋址相對于主節(jié)點絕對(物理或邏輯)初運行每次編組改變時在設備安裝時節(jié)點數(shù)32,每個車輛一個（兩個）在同一個車輛32個漢明距離周期性(nx25ms)和偶發(fā)性毛數(shù)據(jù)率1.5Mb/s1.0Mb/s介質屏蔽雙絞線(UIC電纜)周期性(nx1ms)和偶發(fā)性介質訪問源尋址的廣播源尋址的廣播智能節(jié)點智能和簡單設備240um光纖或屏蔽雙絞線主權鏈路控制4(使用光纖時為8)4連接器4xsub-D光纖:ST;STP:2xsub-D冗余線路總是冗余的線路可設置為冗余/非冗余初運行時選擇主固定主,預先配置設備級別2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.14TCN架構MVBMVBMVBMVBMVB860m(無需中繼器)WTB(標準)開式列車0車輛總線2車輛總線(標準或非標準)1車輛總線(標準MVB)MVB或其他(非標準)閉式列車1車輛總線0車輛總線WTB(標準)連接的列車組1車輛總線200m(無需中繼器)200m無需中繼器非標準的MVB0節(jié)點(導車)目標：到2007年底前完成新的TCN標準文獻的修訂定稿通過周期性的基于源地址的廣播，TCN提供了一種確定性傳送在計算機網(wǎng)絡中進行通信的兩個計算機之間可能會經(jīng)過很多個數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過很多通信子網(wǎng)。站點少,高層協(xié)議負責.TCN列車通信網(wǎng)絡標準IEC61375協(xié)議轉換需要一個共同的對象地址空間200m無需中繼器2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752TCN標準的發(fā)展趨勢（2）計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)是一個十分復雜的系統(tǒng)。每次向新平臺的移植會產生一些變化.端結式總線,200m(2000m)目前IEC列車通信網(wǎng)絡沒有其他選擇3多功能車輛總線MVBlock/unlockleftdoors2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.15TCN的可用性所有介質缺省設為冗余(在兩線上發(fā)送，但只從一路接受，檢查另一路)線A線B從設備1從設備2從設備3從設備4---------從設備N線A線BWTB節(jié)點(網(wǎng)關)冗余總線管理器總線管理器1總線管理器2在MVB上，總線主權由交互的總線管理器來行使在WTB上,當總線主故障時，任何節(jié)點均可行使總線主權WTBMVB2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.16TCN的容錯性MVB(雙份)激勵器傳感器TCN允許MVB設備的替換在切換時，消息改變路徑發(fā)送到當前在線的單元.節(jié)點節(jié)點(在線)(備用)通過一次初運行，備用的WTB節(jié)點接管故障節(jié)點的功能WTB(雙份)2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.17TCN總線通信過程數(shù)據(jù)的周期性傳送短而緊急的數(shù)據(jù)項包含列車狀態(tài)比如：變量被周期性地刷新發(fā)生通信錯誤時不需重傳協(xié)議周期相周期相事件偶發(fā)相偶發(fā)相時間軸消息數(shù)據(jù)的偶發(fā)傳送不經(jīng)常的但冗長的用于報告事件的消息，主要用于：?系統(tǒng):初始化，下載等消息代表不被丟失的狀態(tài)變化：通信錯誤通過一個重傳協(xié)議來恢復?用戶:診斷，狀態(tài)基本周期基本周期變量消息...電機電流,速度,操作命令等預先確定的通信基于需要的通信2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.18實時協(xié)議棧（RTP）實時協(xié)議RTP適用于使用WTB、MVB或其他遵循相同操作原理總線的列車通信網(wǎng)絡（TCN），實時協(xié)議提供車輛內或車輛間應用之間的通信。RTP規(guī)定兩種主要的應用通信服務：a）變量：傳送具有確定傳輸延時的短數(shù)據(jù)，包括：過程數(shù)據(jù)鏈路層接口（LPI）。變量的應用層接口（AVI）。b）消息：傳送可能冗長但不頻繁的數(shù)據(jù)項，如果必要，數(shù)據(jù)項被拆分成小包并基于請求發(fā)送，包括：消息數(shù)據(jù)鏈路層接口（LMI）。用于選擇包在網(wǎng)絡中的傳送路徑的網(wǎng)絡層路由。提供流控制和差錯恢復的傳送層。配對呼叫消息和應答消息對話層。消息的應用層接口（AMI）。2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.18實時協(xié)議棧（續(xù)）TCN的所有總線都遵循同樣的操作原理.所用總線共享共通的RTP實時協(xié)議和TNM網(wǎng)絡管理網(wǎng)絡管理MVB變量TCN列車通信網(wǎng)遵循OSI開發(fā)系統(tǒng)互聯(lián)模型.網(wǎng)絡層會話層傳送層鏈路層物理層實時協(xié)議所有總線都是共同的表示層應用接口消息應用接口鏈路層接口其它總線WTB2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.19過程數(shù)據(jù)交換:確定性和實時性TCN提供一種刷新信息用以檢測出過時的數(shù)據(jù)通過周期性的基于源地址的廣播，TCN提供了一種確定性傳送循環(huán)算法端口地址應用1通信存儲器端口端口端口應用2應用4源端口宿端口端口數(shù)據(jù)總線控制器總線控制器總線控制器宿端口周期性輪詢總線控制器總線管理器應用3總線控制器總線周期性表端口應用程序應該采用循環(huán)調度算法，以確保確定性.循環(huán)算法循環(huán)算法循環(huán)算法2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.20消息數(shù)據(jù)交換和應用程序接口列車總線FFFFF不同車輛中功能在一個節(jié)點上的功能與在另一個車輛中應用進行通信路由器路由器節(jié)點車輛總線車輛總線同一車輛中的功能功能FFFFFFFF同一設備中的功能一個定義好的接口確保應用程序的編寫獨立于通信系統(tǒng)不管功能定位于與應用相同或不同的車輛中，它們之間的通信是相同的2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.21消息數(shù)據(jù):需求驅動的通信交換信息的實體叫做應用功能.每個車輛支持標準的應用功能.不用了解其內部結構，列車總線即可訪問一個車輛的功能.應用訪問的是功能而非設備.功能即可以由一個或幾個車輛總線設備來實現(xiàn)，也可由一個節(jié)點來實現(xiàn).車輛總線傳感器總線列車總線設備空調車門制動車門旅客信息設備設備設備設備傳感器/激勵器總線管理器網(wǎng)關根據(jù)功能目錄推斷出設備并路由消息到提供該功能的設備.列車-車輛網(wǎng)關2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.22支持不同的車輛結構條件:所有設備使用TCN實時協(xié)議比如MVB比如DIN比如VME站點車輛總線傳感器/執(zhí)行器傳感器總線trainlevel背板總線車輛總線節(jié)點節(jié)點節(jié)點2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.23網(wǎng)關設備能夠訪問至少一條另外的總線（MVB或其他）。此性能表明設備具有設備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)性能，并且只要至少有兩條總線同時遵守實時協(xié)議時就能夠構成路由。一個標準TCN網(wǎng)關的兩個物理接口是WTB接口和MVB接口2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.23網(wǎng)關:包括外族設備(續(xù))鏈路層網(wǎng)絡層傳送層會話層表示層外族段MVB段網(wǎng)關應用程序應用程序物理層實時協(xié)議協(xié)議轉換需要一個共同的對象地址空間鏈路層物理層鏈路層物理層過程數(shù)據(jù)排列鏈路層物理層過程變量轉換網(wǎng)絡層傳送層會話層表示層過程變量最重要的是一個共同的數(shù)據(jù)表示和語義規(guī)則因此，需要一個標準的對象描述.2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.24TCN網(wǎng)絡管理列車網(wǎng)絡管理制定了一系列服務，用于列車通信網(wǎng)的試運行、測試、運行和維護，例如： a）站標識和控制； b）列車總線和車輛總線鏈路層管理； c）路由和拓撲的分布； d）變量的遠程讀出和強制； e）下載和上載。所有服務都可被一個經(jīng)營者進程遠程請求。這些服務在每個站中通過各代理者進程得到執(zhí)行。?2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.24TCN網(wǎng)絡管理（續(xù)）MVBWTB代理管理者SPY代理代理代理代理管理的對象代理網(wǎng)絡管理定義了一套服務，主要用于:調試和一致性測試代理:配置,路由和信號排序運營:故障和性能監(jiān)視???維護:故障報告的評估?2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.25.2TCN一致性測試（2）根據(jù)TC9的要求開發(fā)的一致性測試的指導方針，就是允許測試一個設備與TCN標準之間的一致性.

一致性測試給設備制造商以信心，以確保其產品與其他制造商的產品具有戶操作性.這些測試已經(jīng)成功應用到ERRI的試驗列車上.測試信號發(fā)生器被測設備測試分析儀測試協(xié)議測試記錄2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.26IECTCN標準的應用現(xiàn)狀同時,數(shù)個公司實現(xiàn)了基于標準草案的產品.TCN是目前國際招標中廣泛使用的通用標準.TCN列車通信網(wǎng)絡于1999年成為國際標準IEC61375-1.1總則2實時協(xié)議3多功能車輛總線MVB4絞線式列車總線WTB5網(wǎng)絡管理附件A:指南附件B:兼容性測試指導方針UIC和UITP強烈支持TCN.標準文獻已于1999年9月發(fā)布,主要包括如下部分:2列車通信網(wǎng)絡標準TCNIEC613752.27TCN的開放性IEC要求實現(xiàn)TCN所必須的元件對所有各方是可獲得的盡管如此，還需要提供必要的文獻以便第三方在沒有內部知識的前提下實現(xiàn)一個兼容的TCN產品僅MVBASIC的設計不在標準文獻的范圍內規(guī)定??軟件已被移植到幾個CPU平臺?在TCN技術上沒有知識產權問題?要求產品制造上在合理的條件下能提供必要的文檔,使得其技術可用?2