列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)基礎(chǔ)

列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)根底1整理課件講解內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的根本概念TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEC613752整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念

1.1內(nèi)容提綱網(wǎng)絡(luò)的根底網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展3整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念

1.2引言當(dāng)今人類正進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)社會(huì)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅猛開展正在改變著人們的工作和生活。鐵路運(yùn)輸也不例外。城軌車、動(dòng)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(duì)各部件的診斷，信息顯示等均離不開列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。4整理課件

1.2.1引言-傳統(tǒng)方式1網(wǎng)絡(luò)根本概念5整理課件

1.2.2引言-網(wǎng)絡(luò)方式1網(wǎng)絡(luò)根本概念6整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念1.3通信系統(tǒng)簡介——通信是網(wǎng)絡(luò)的根底1.3.1通信系統(tǒng)的組成

信息源和信息接收者發(fā)送設(shè)備傳輸介質(zhì)接收設(shè)備7整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念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8整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念1.3.3傳輸速率波特率1.3.4

通信方式單工通信半雙工通信全雙工通信9整理課件1.4網(wǎng)絡(luò)內(nèi)涵1網(wǎng)絡(luò)根本概念1.4.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫切瓮負(fù)洵h(huán)形拓?fù)淇偩€拓?fù)?0整理課件樹形拓?fù)渥杂赏負(fù)?.4.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹怖m(xù)〕1網(wǎng)絡(luò)根本概念11整理課件1.4.2.網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)1網(wǎng)絡(luò)根本概念雙絞線同軸電纜光導(dǎo)纖維電纜無線

12整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念雙絞線雙絞線(TwistedPair,TP)是目前使用最廣，價(jià)格相對(duì)廉價(jià)的一種傳輸介質(zhì)。它由兩條相互絕緣的銅導(dǎo)線組成。其中導(dǎo)線的典型直徑為1mm(在0.4mm至1.4mm之間)。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，可以降低信號(hào)干擾的程度，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根線上發(fā)出的電波抵消。“雙絞線〞的名字也是由此而來。由假設(shè)干對(duì)雙絞線構(gòu)成的電纜被稱為雙絞線電纜。13整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念同軸電纜同軸電纜〔COARIAL

CABLE〕的得名與它的結(jié)構(gòu)相關(guān)。同軸電纜也是局域網(wǎng)中最常見的傳輸介質(zhì)之一。它用來傳遞信息的一對(duì)導(dǎo)體是按照一層圓筒式的外導(dǎo)體套在內(nèi)導(dǎo)體〔一根細(xì)芯〕外面，兩個(gè)導(dǎo)體間用絕緣材料互相隔離的結(jié)構(gòu)制選的，外層導(dǎo)體和中心軸芯線的圓心在同一個(gè)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。14整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念光導(dǎo)纖維電纜光纖是以光脈沖的形式來傳輸信號(hào)，以玻璃或有機(jī)玻璃等為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。它由纖維芯、包層和保護(hù)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(qiáng)；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(jià)格正在不斷下降。

15整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念無線無線介質(zhì)是指信號(hào)通過空氣傳播，信號(hào)不被約束在一個(gè)物理導(dǎo)體內(nèi)。無線介質(zhì)實(shí)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。

16整理課件1.5開放系統(tǒng)互連OSI七層模型1網(wǎng)絡(luò)根本概念765432117整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念物理層(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(wù)就是為它的上一層提供一個(gè)物理連接，以及它們的機(jī)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(hào)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。

18整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上，無過失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(fù)責(zé)建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，如果接收點(diǎn)檢測(cè)到所傳數(shù)據(jù)中有過失，就要通知發(fā)方重發(fā)這一幀。19整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間可能會(huì)經(jīng)過很多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過很多通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇適宜的網(wǎng)間路由和交換結(jié)點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)及時(shí)傳送。網(wǎng)絡(luò)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(luò)層包頭，其中含有邏輯地址信息--源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)地址的網(wǎng)絡(luò)地址。20整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念傳輸層(TransportLayer)該層的任務(wù)時(shí)根據(jù)通信子網(wǎng)的特性最正確的利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠和經(jīng)濟(jì)的方式，為兩個(gè)端系統(tǒng)〔也就是源站和目的站〕的會(huì)話層之間，提供建立、維護(hù)和取消傳輸連接的功能，負(fù)責(zé)可靠地傳輸數(shù)據(jù)。在這一層，信息的傳送單位是報(bào)文。21整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念會(huì)話層(SessionLayer)這一層也可以稱為會(huì)晤層或?qū)υ拰?，在?huì)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(bào)文。會(huì)話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制。如效勞器驗(yàn)證用戶登錄便是由會(huì)話層完成的。22整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念表示層(PresentationLayer)這一層主要解決擁護(hù)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(zhuǎn)換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)效勞。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(fù)責(zé)。23整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念應(yīng)用層(ApplicationLayer)

應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶需要以及提供網(wǎng)絡(luò)與用戶應(yīng)用。24整理課件1.6網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

1網(wǎng)絡(luò)根本概念互連互通

各個(gè)不同設(shè)備之間通過采用相同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，完成數(shù)據(jù)的交換。資源共享 網(wǎng)絡(luò)中的不同設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享。1.6.1網(wǎng)絡(luò)的整體性25整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念網(wǎng)絡(luò)的資源共享26整理課件網(wǎng)絡(luò)的資源共享〔續(xù)〕1網(wǎng)絡(luò)根本概念27整理課件1.6.2網(wǎng)絡(luò)的可靠性1網(wǎng)絡(luò)根本概念分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)冗余28整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念分布系統(tǒng)系統(tǒng)中的各節(jié)點(diǎn)(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(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的,而是通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸?shù)摹?9整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念冗余系統(tǒng)在一些對(duì)系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用中，DCS的設(shè)計(jì)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(guān)鍵模塊或網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)上有一個(gè)或多個(gè)備份，當(dāng)現(xiàn)在工作的局部出現(xiàn)問題時(shí)，系統(tǒng)可以通過特殊的軟件或硬件自動(dòng)切換到備份上，從而保證了系統(tǒng)不間斷工作。通常設(shè)計(jì)的冗余方式包括：CPU冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余、電源冗余。在極端情況下，一些系統(tǒng)會(huì)考慮全系統(tǒng)冗余，即還包括I/O冗余。30整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念1.6.3網(wǎng)絡(luò)的層次性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)。將一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)分解為假設(shè)干個(gè)容易處理的子系統(tǒng)，然后“分而治之〞。層次結(jié)構(gòu)的好處在于使每一層實(shí)現(xiàn)一種相對(duì)獨(dú)立的功能。分層結(jié)構(gòu)還有利于交流、理解和標(biāo)準(zhǔn)化。31整理課件1.6.4網(wǎng)絡(luò)的開放性1網(wǎng)絡(luò)根本概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是公開的連接在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備不一定是一個(gè)廠家的產(chǎn)品32整理課件1.7網(wǎng)絡(luò)體系

1網(wǎng)絡(luò)根本概念I(lǐng)nternet國際互連網(wǎng)Intranet企業(yè)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線 控制網(wǎng)絡(luò) ———全球性 ———平安性 ———實(shí)時(shí)性33整理課件1網(wǎng)絡(luò)根本概念1.8列車網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)

34整理課件1.9列車網(wǎng)絡(luò)的開展1網(wǎng)絡(luò)根本概念從列車通信開展成列車網(wǎng)絡(luò)將工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到列車上，形成列車通信網(wǎng)絡(luò)35整理課件講解內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)根本概念2、列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC6137536整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC61375總線架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品開發(fā)和使用基礎(chǔ)歷史比較與選擇列車總線車輛總線實(shí)時(shí)協(xié)議車輛總線列車總線車輛總線車輛總線37整理課件2.1IEC國際電工委員會(huì)設(shè)備制造商：Adtranz(CH,DE,SE)ANSALDO(IT)CAF(E)ErcoleMarelliTrazione/FiremaGEC-Alsthom(F,GB,B)Mitsubishi(JP)Siemens(GB,DE)Toshiba(JP)WestinghouseSignals(GB)鐵路營運(yùn)商：CR〔中國鐵路〕DB(德國鐵路)FS(意大利)JRRI(日本)NS(荷蘭)RATP(法國)SNCF(法國)組成國際鐵路聯(lián)盟UICPKN(波蘭)IECTC9(牽引電氣設(shè)備分會(huì))與UIC〔國際鐵路聯(lián)盟〕一起建立了WG22(第22工作組),制訂TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC6137538整理課件TC9于1988年建立WG22，來定義車載智能控制設(shè)備之間的接口其目的是取得設(shè)備之間的互操作性〔兼容性〕1)車輛之間2)一個(gè)車輛內(nèi)的各控制設(shè)備之間:2.2WG22的任務(wù)2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC6137539整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.3WG22的工作方法建立用戶需求(尤其是UIC)基于由鐵路設(shè)備供給商支持的且已經(jīng)在鐵路上得到證實(shí)的解決方案解決知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP的問題標(biāo)準(zhǔn)化之前已實(shí)現(xiàn)確保對(duì)技術(shù)的平等入門定義一致性測(cè)試研究已有解決方案(Profibus,LON,FIP,MIL1553,CAN,...)40整理課件2.4TCN兩層結(jié)構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)包括:?用于連接多個(gè)車輛的列車總線?用于連接一個(gè)車輛內(nèi)多個(gè)控制設(shè)備的車輛總線車輛和列車總線通過一個(gè)扮演網(wǎng)關(guān)功能的節(jié)點(diǎn)來互聯(lián)車輛總線設(shè)備列車總線車輛總線節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)車輛總線車輛總線2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC6137541整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.5列車類型開式列車閉式列車組車輛在運(yùn)行中不別離.列車總線由司機(jī)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(dòng)再配置〔初運(yùn)行〕例子:國際旅客列車.WG22區(qū)分兩種主要不同的列車:SNCFDBFS42整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC61375?列車總線:860m,32個(gè)節(jié)點(diǎn).?車輛總線:200m,32個(gè)設(shè)備.?時(shí)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(diǎn)到點(diǎn)的傳輸延遲<100ms,車輛總線上相應(yīng)的傳輸延遲<50ms.?時(shí)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(diǎn)到點(diǎn)的傳輸具有可靠的流控制和故障恢復(fù)能力通信拓?fù)鋬蓪咏Y(jié)構(gòu):列車總線與車輛總線.跨距列車總線:在１秒內(nèi)自動(dòng)配置，并具有左右方向識(shí)別功能操作介質(zhì)雙絞線或光纖可靠性符合鐵路環(huán)境如IEC571等標(biāo)準(zhǔn).可冗余配置以提高可用性.2.6技術(shù)需求

43整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.7TCN候選總線IEC/ISASP50總線缺點(diǎn)FIPProfibusMIL1553商業(yè)上很難獲得高層協(xié)議負(fù)責(zé).國家標(biāo)準(zhǔn),未來不確定,實(shí)例少，芯片貴.國家標(biāo)準(zhǔn)，未來不確定.速度慢,站點(diǎn)少,高層協(xié)議負(fù)責(zé).昂貴(收發(fā)器,芯片,工具).完整性不夠(奇偶校驗(yàn)).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(diǎn)昂貴,制造商不愿開發(fā)物理層Tornad*ARINC625優(yōu)點(diǎn)可能成為國際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線,確定性,完整性,由EdF,ENEL等支持過程總線,連接廉價(jià),完整性,有許多公司的支持具有鐵路和航空運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)具有航空運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)簡單，使用廣泛具有鐵路運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)(確定性以太網(wǎng))具有鐵路使用經(jīng)驗(yàn)依賴于標(biāo)準(zhǔn)簡單，廉價(jià)，具有鐵路運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)具有高層協(xié)議，工具，層次結(jié)構(gòu)等很好的概念速度慢，不確定，不平安.昂貴(收發(fā)器,芯片,工具).44整理課件2.8使用商用網(wǎng)絡(luò)還是使用定制網(wǎng)絡(luò)？使用商業(yè)上廣泛獲得的元件和軟件可減少開發(fā)費(fèi)用，確保長期可用性理論:商用元件必須根據(jù)應(yīng)用來定制.事實(shí):從事計(jì)算機(jī)貿(mào)易的公司沒有鐵路公司穩(wěn)定.大容量的銷售商對(duì)小的鐵路市場(chǎng)不太關(guān)注．市場(chǎng)上沒有太多的鐵路等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)元件．因此:WG22決定只選擇那些已經(jīng)過鐵路驗(yàn)證并且具有內(nèi)部制造能力的支持的總線技術(shù).商用元件的生命周期為５年，工業(yè)產(chǎn)品為１５年，而鐵路產(chǎn)品為３０年，-還有１５年咋辦?2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC6137545整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.9評(píng)估結(jié)果只有FIP,ARINC1553,MIL1553和MICAS具有快的，確定的響應(yīng)特性(1ms)僅LON支持兩級(jí)的層次〔網(wǎng)絡(luò)層〕,但缺乏實(shí)時(shí)響應(yīng)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(shù)要求，且已經(jīng)在鐵路上使用．它的改進(jìn)版本命名為多功能車輛總線〔MVB〕.?WTB是DIN43322的改進(jìn),吸收了CD450的經(jīng)驗(yàn).?評(píng)估的總線:BRELNET,CD450,DIN43322,Profibus,Modiac,IECFieldbus,Tornad,Tornad*,FIP,Factor,Arlic,Ekenet,Bitbus,CAN,ARINC1553,MICAS,ITDC,ISASP50.?46整理課件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(yù)定座位等1)2)3)燈,門,加熱,傾擺,...遠(yuǎn)程,重聯(lián)牽引,...預(yù)報(bào)下一站,故障,線路.客車客車機(jī)車具有司機(jī)室的客車司機(jī)室列車效勞員診斷計(jì)算機(jī)設(shè)備故障,維修信息2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC6137547整理課件2.11絞線式列車總線(WTB)基于DB-bus,FS-ETR450和SBBHuckepack經(jīng)驗(yàn)1Mbps(雙絞屏蔽線〕數(shù)據(jù)率32節(jié)點(diǎn)數(shù)860m跨距用于指示其順序地址和方向給每一個(gè)節(jié)點(diǎn)車輛在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用應(yīng)用現(xiàn)狀初運(yùn)行2.11.1車輛之間的標(biāo)準(zhǔn)通信接口25ms響應(yīng)時(shí)間具有動(dòng)態(tài)編組要求列車組，如ＵＩＣ國際列車主要應(yīng)用節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC6137548整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.11.2WTB布線在車輛間使用跨接電纜或自動(dòng)耦合器.布線通常采用兩個(gè)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(diǎn)2WTBnodeWTBnode49整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.11.3WTB節(jié)點(diǎn)的設(shè)置和初運(yùn)行在正式運(yùn)用前，所有節(jié)點(diǎn)都能獲知其他所有節(jié)點(diǎn)的特征.

1秒內(nèi)完成節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)編號(hào)和列車總線主的選定.所有節(jié)點(diǎn)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(diǎn)均能接管總線管理功能.中間節(jié)點(diǎn)端節(jié)點(diǎn)主干電纜跨接電纜2通道激活端節(jié)點(diǎn)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)50整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.11.4WTB:車輛間的接口WTB考慮了運(yùn)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方UIC國際聯(lián)運(yùn)列車.WTB上過程數(shù)據(jù)的交換在UIC556標(biāo)準(zhǔn)草案，從而允許不同來源的車輛進(jìn)行明確的數(shù)據(jù)通信.WG22將WTB規(guī)定為車輛間設(shè)備互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)接口WTB上診斷消息在UIC557標(biāo)準(zhǔn)草案中規(guī)定.51整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)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保存用于牽引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)52整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.11.6WTB的特點(diǎn)總結(jié)WTB是專門為可變編組〔UIC〕列車而設(shè)計(jì)的.WTB具有不同于其他工業(yè)總線的獨(dú)特性:節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)編號(hào)〔初運(yùn)行〕和自配置能力兩條獨(dú)立總線上故障恢復(fù)功能在不良性能的電纜上無需中繼的長距離信號(hào)傳送(860m)(跨接線,連接器,不連續(xù))不需要預(yù)先維護(hù)的運(yùn)用與UIC556/UIC557草案緊密相關(guān)53整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.12.1用于各種車載設(shè)備互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)通信接口數(shù)據(jù)率延遲介質(zhì)>5000個(gè)車輛在使用應(yīng)用現(xiàn)狀1.5Mbps1ms雙絞線，光纖2.12多功能車輛總線(MVB)駕駛室電機(jī)變流器制動(dòng)電力線軌道信號(hào)列車總線診斷系統(tǒng)無線列調(diào)車輛總線54整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.12.2MVB物理層?OGF?EMD?ESD雙絞線段傳感器光纖鏈路機(jī)箱光纖鏈路機(jī)箱星型耦合器介質(zhì)直接通過中繼器{信號(hào)再生器〕進(jìn)行連接所有介質(zhì)均運(yùn)行在同樣的1.5Mbps

的速度下.設(shè)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55整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)車輛:列車總線設(shè)備節(jié)點(diǎn)具有短距離總線的設(shè)備MVB在固定配置的列車中，MVB可以用作列車總線,距離長達(dá)200m(EMD介質(zhì))或2000m(OGF介質(zhì)).中繼器56整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.12.4MVB:標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口WG22把MVB規(guī)定為同一車輛上不同設(shè)備之間能滿足互操作性要求的標(biāo)準(zhǔn)接口MVB總線上的數(shù)據(jù)通信在WG22的應(yīng)用小組中進(jìn)行定義.每一種設(shè)備都通過一種標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)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(shè)備互換性鋪平了道路，并簡化了維護(hù)過程MVB對(duì)以下方面來說，是十分重要的：?小的設(shè)備制造商〔減少網(wǎng)絡(luò)多樣性〕?組裝廠(多家供給商可選擇)?鐵路營運(yùn)商(減少維護(hù)費(fèi)用和備品備件)57整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.13WTB–MVB的比較特性WTB:列車總線MVB:車輛總線拓?fù)溟_式總線,860m端結(jié)式總線,200m(2000m)配置自動(dòng)配置固定,預(yù)先配置對(duì)稱性左/右,前/后識(shí)別無方向?qū)ぶ废鄬?duì)于主節(jié)點(diǎn)絕對(duì)(物理或邏輯)初運(yùn)行每次編組改變時(shí)在設(shè)備安裝時(shí)節(jié)點(diǎn)數(shù)32,每個(gè)車輛一個(gè)（兩個(gè)）在同一個(gè)車輛32個(gè)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(zhì)屏蔽雙絞線(UIC電纜)周期性(nx1ms)和偶發(fā)性介質(zhì)訪問源尋址的廣播源尋址的廣播智能節(jié)點(diǎn)智能和簡單設(shè)備240um光纖或屏蔽雙絞線主權(quán)鏈路控制4(使用光纖時(shí)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(shè)置為冗余/非冗余初運(yùn)行時(shí)選擇主固定主,預(yù)先配置設(shè)備級(jí)別58整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.14TCN架構(gòu)MVBMVBMVBMVBMVB860m(無需中繼器)WTB(標(biāo)準(zhǔn))開式列車0車輛總線2車輛總線(標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn))1車輛總線(標(biāo)準(zhǔn)MVB)MVB或其他(非標(biāo)準(zhǔn))閉式列車1車輛總線0車輛總線WTB(標(biāo)準(zhǔn))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(biāo)準(zhǔn)的MVB0節(jié)點(diǎn)(導(dǎo)車)59整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.15TCN的可用性所有介質(zhì)缺省設(shè)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(shè)備1從設(shè)備2從設(shè)備3從設(shè)備4---------從設(shè)備N線A線BWTB節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)關(guān))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(quán)由交互的總線管理器來行使在WTB上,當(dāng)總線主故障時(shí)，任何節(jié)點(diǎn)均可行使總線主權(quán)WTBMVB60整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.16TCN的容錯(cuò)性MVB(雙份)鼓勵(lì)器傳感器TCN允許MVB設(shè)備的替換在切換時(shí)，消息改變路徑發(fā)送到當(dāng)前在線的單元.節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)(在線)(備用)通過一次初運(yùn)行，備用的WTB節(jié)點(diǎn)接管故障節(jié)點(diǎn)的功能WTB(雙份)61整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)包含列車狀態(tài)比方：變量被周期性地刷新發(fā)生通信錯(cuò)誤時(shí)不需重傳協(xié)議周期相周期相事件偶發(fā)相偶發(fā)相時(shí)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(bào)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喪失的狀態(tài)變化：通信錯(cuò)誤通過一個(gè)重傳協(xié)議來恢復(fù)?用戶:診斷，狀態(tài)根本周期根本周期變量消息...電機(jī)電流,速度,操作命令等預(yù)先確定的通信基于需要的通信62整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.18實(shí)時(shí)協(xié)議棧〔RTP〕實(shí)時(shí)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(luò)〔TCN〕，實(shí)時(shí)協(xié)議提供車輛內(nèi)或車輛間應(yīng)用之間的通信。RTP規(guī)定兩種主要的應(yīng)用通信效勞：a〕變量：傳送具有確定傳輸延時(shí)的短數(shù)據(jù)，包括：過程數(shù)據(jù)鏈路層接口〔LPI〕。變量的應(yīng)用層接口〔AVI〕。b〕消息：傳送可能冗長但不頻繁的數(shù)據(jù)項(xiàng)，如果必要，數(shù)據(jù)項(xiàng)被拆分成小包并基于請(qǐng)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(luò)中的傳送路徑的網(wǎng)絡(luò)層路由。提供流控制和過失恢復(fù)的傳送層。配對(duì)呼叫消息和應(yīng)答消息對(duì)話層。消息的應(yīng)用層接口〔AMI〕。63整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.18實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)協(xié)議和TNM網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)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(luò)層會(huì)話層傳送層鏈路層物理層實(shí)時(shí)協(xié)議所有總線都是共同的表示層應(yīng)用接口消息應(yīng)用接口鏈路層接口其它總線WTB64整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.19過程數(shù)據(jù)交換:確定性和實(shí)時(shí)性TCN提供一種刷新信息用以檢測(cè)出過時(shí)的數(shù)據(jù)通過周期性的基于源地址的播送，TCN提供了一種確定性傳送循環(huán)算法端口地址應(yīng)用1通信存儲(chǔ)器端口端口端口應(yīng)用2應(yīng)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(yīng)用3總線控制器總線周期性表端口應(yīng)用程序應(yīng)該采用循環(huán)調(diào)度算法，以確保確定性.循環(huán)算法循環(huán)算法循環(huán)算法65整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.20消息數(shù)據(jù)交換和應(yīng)用程序接口列車總線FFFFF不同車輛中功能在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的功能與在另一個(gè)車輛中應(yīng)用進(jìn)行通信路由器路由器節(jié)點(diǎn)車輛總線車輛總線同一車輛中的功能功能FFFFFFFF同一設(shè)備中的功能一個(gè)定義好的接口確保應(yīng)用程序的編寫?yīng)毩⒂谕ㄐ畔到y(tǒng)不管功能定位于與應(yīng)用相同或不同的車輛中，它們之間的通信是相同的66整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.21消息數(shù)據(jù):需求驅(qū)動(dòng)的通信交換信息的實(shí)體叫做應(yīng)用功能.每個(gè)車輛支持標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用功能.不用了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，列車總線即可訪問一個(gè)車輛的功能.應(yīng)用訪問的是功能而非設(shè)備.功能即可以由一個(gè)或幾個(gè)車輛總線設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，也可由一個(gè)節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn).車輛總線傳感器總線列車總線設(shè)備空調(diào)車門制動(dòng)車門旅客信息設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備傳感器/鼓勵(lì)器總線管理器網(wǎng)關(guān)根據(jù)功能目錄推斷出設(shè)備并路由消息到提供該功能的設(shè)備.列車-車輛網(wǎng)關(guān)67整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.22支持不同的車輛結(jié)構(gòu)條件:所有設(shè)備使用TCN實(shí)時(shí)協(xié)議比方MVB比方DIN比方VME站點(diǎn)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(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)68整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.23網(wǎng)關(guān)設(shè)備能夠訪問至少一條另外的總線〔MVB或其他〕。此性能說明設(shè)備具有設(shè)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(shí)遵守實(shí)時(shí)協(xié)議時(shí)就能夠構(gòu)成路由。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)TCN網(wǎng)關(guān)的兩個(gè)物理接口是WTB接口和MVB接口69整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.23網(wǎng)關(guān):包括外族設(shè)備(續(xù))鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳送層會(huì)話層表示層外族段MVB段網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序應(yīng)用程序物理層實(shí)時(shí)協(xié)議協(xié)議轉(zhuǎn)換需要一個(gè)共同的對(duì)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(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)層傳送層會(huì)話層表示層過程變量最重要的是一個(gè)共同的數(shù)據(jù)表示和語義規(guī)那么因此，需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象描述.70整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.24TCN網(wǎng)絡(luò)管理列車網(wǎng)絡(luò)管理制定了一系列效勞，用于列車通信網(wǎng)的試運(yùn)行、測(cè)試、運(yùn)行和維護(hù)，例如： a〕站標(biāo)識(shí)和控制； b〕列車總線和車輛總線鏈路層管理； c〕路由和拓?fù)涞姆植迹?d〕變量的遠(yuǎn)程讀出和強(qiáng)制； e〕下載和上載。所有效勞都可被一個(gè)經(jīng)營者進(jìn)程遠(yuǎn)程請(qǐng)求。這些效勞在每個(gè)站中通過各代理者進(jìn)程得到執(zhí)行。?71整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.24TCN網(wǎng)絡(luò)管理〔續(xù)〕MVBWTB代理管理者SPY代理代理代理代理管理的對(duì)象代理網(wǎng)絡(luò)管理定義了一套效勞，主要用于:調(diào)試和一致性測(cè)試代理:配置,路由和信號(hào)排序運(yùn)營:故障和性能監(jiān)視???維護(hù):故障報(bào)告的評(píng)估?72整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.25.1一致性測(cè)試〔1〕TCN標(biāo)準(zhǔn)足夠詳細(xì)，基于標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)，不同團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品實(shí)例是可以兼容的.不管文獻(xiàn)規(guī)定得有多么詳細(xì),在不同實(shí)例之間可能存在不確定性和不兼容性理論:事實(shí):因此:第一個(gè)TCN的實(shí)例必須由來自幾個(gè)公司的不同團(tuán)隊(duì)來共同開發(fā)，以確保核心標(biāo)準(zhǔn)是可用的.一個(gè)用戶團(tuán)體應(yīng)作為一個(gè)論壇，以便為標(biāo)準(zhǔn)提供必要的反響.僅將用一種通用語言〔C〕寫的軟件作為參考〔對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)也一樣〕該軟件在平等條件下對(duì)所有各方都可獲得的.當(dāng)出現(xiàn)了不同的實(shí)例，就必須進(jìn)行一致性測(cè)試.73整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.25.2TCN一致性測(cè)試〔2〕根據(jù)TC9的要求開發(fā)的一致性測(cè)試的指導(dǎo)方針，就是允許測(cè)試一個(gè)設(shè)備與TCN標(biāo)準(zhǔn)之間的一致性.

一致性測(cè)試給設(shè)備制造商以信心，以確保其產(chǎn)品與其他制造商的產(chǎn)品具有戶操作性.這些測(cè)試已經(jīng)成功應(yīng)用到ERRI的試驗(yàn)列車上.測(cè)試信號(hào)發(fā)生器被測(cè)設(shè)備測(cè)試分析儀測(cè)試協(xié)議測(cè)試記錄74整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.26IECTCN標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用現(xiàn)狀同時(shí),數(shù)個(gè)公司實(shí)現(xiàn)了基于標(biāo)準(zhǔn)草案的產(chǎn)品.TCN是目前國際招標(biāo)中廣泛使用的通用標(biāo)準(zhǔn).TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)于1999年成為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61375-1.1總那么2實(shí)時(shí)協(xié)議3多功能車輛總線MVB4絞線式列車總線WTB5網(wǎng)絡(luò)管理附件A:指南附件B:兼容性測(cè)試指導(dǎo)方針UIC和UITP強(qiáng)烈支持TCN.標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)已于1999年9月發(fā)布,主要包括如下局部:75整理課件2列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCNIEC613752.27TCN的開放性IEC要求實(shí)現(xiàn)TCN所必須的元件對(duì)所有各方是可獲得的盡管如此，還需要提供必要的文獻(xiàn)以便第三方在沒有內(nèi)部知識(shí)的前提下實(shí)現(xiàn)一個(gè)兼容的TCN產(chǎn)品僅MVBASIC的設(shè)計(jì)不在標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)的范圍內(nèi)規(guī)定??軟件已被移植到幾個(gè)CPU平臺(tái)?在TCN技術(shù)上沒有知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題?要求產(chǎn)品制造上在合理的條件下能提供必要的文檔,使得其技術(shù)可用?76整理