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基于LAN的列车通信网络模拟及性能分析

作　者: 张俊平
导　师: 诸昌钤
学　校: 西南交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 列车通信网络 Winsock 吞吐量 CSMA/CD
分类号: U285.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 208次
引　用: 8次
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内容摘要


列车通信网络(TCN)是铁路列车车辆之间和车辆内部可编程设备互联传送控制、检测与诊断信息的数据通信网络。国际电工委员会(IEC)为此制定了IEC61375-1 TCN标准。然而在国内有关TCN技术除少量引进外，尚未形成具有自主知识产权的列车网络产品。有关支持IEC 61375-1标准的产品有限，而且价格昂贵。鉴于上述情况，本文对TCN技术进行深入研究以掌握其核心技术。 TCN的西大特点是：(1)为了保证数据传送时间的确定性，IEC 61375-1标准在链路层采用轮询机制；(2)由于列车编组经常变化，导致列车总线网络设备地址变化，为此IEC 61375-1设计了列车初运行过程，以实现列车组成变化后车辆地址的自动分配。 本文主要内容分为两部分：1．绞线式列车总线(WTB)初运行模拟系统。该系统在实验室局域网(100M总线型结构)环境下基于Windows98和C++Builder 5．0平台利用Windows Socket编程技术开发完成，着重实现初运行过程中车辆节点的命名。程序运行结果表明系统可以模拟IEC 61375-1中初运行的功能。2．在归一化条件下对MVB轮询访问方式与CSMA／CD介质访问方式的分析比较。由于IEC 61375-1规定的数据通信速率为1Mbps，而一般以太网速率很高，为便于比较，进行归一化处理，都归算到1Mbps。对MVB和CSMA／CD在同等条件下所能达到的吞吐率、时延等指标分析计算，并由Matlab绘出曲线图。分析结果表明MVB在吞吐率、时延等方面均具有优势。然而考虑到两方面的因素：(1)Ethernet采用的IEEE802．3标准指定的MAC帧最短数据域长是368位，不够时应装入填充比特，造成不必要的开销，而IEC 61375-1规定的最短过程数据仅为16位，最长不过256位；(2)由于归一化速率为1Mbps，而实际的Ethernet传输速率远远高于1Mbps。因此用CSMA／CD实现MVB轮询的功能还是可行的。

全文目录


第1章 绪论  9-13
  1．1 问题的提出  9
  1．2 列车通信网络在国内外发展情况简介  9-11
  1．3 本文研究的主要内容和方法  11-13
第2章 列车通信网结构  13-16
  2．1 列车通信网概述  13
  2．2 列车通信网中的数据与传递  13-14
  2．3 列车通信网络介质访问方式  14-16
第3章 基于局域网的WTB初运行的模拟  16-48
  3．1 列车初运行  16-28
    3．1．1 初运行目的  16
    3．1．2 节点地址分配  16-17
    3．1．3 初运行要求  17-18
    3．1．4 一个列车内的初运行  18-20
    3．1．5 控制权的转移  20-21
    3．1．6 两列车的连接  21
    3．1．7 初运行中的介质附挂单元（MAU）  21-22
    3．1．8 常规运行中己命名列车总线的组成  22-23
    3．1．9 未命名节点的检测  23
    3．1．10 初运行的决定  23-24
    3．1．11 取消命名  24
    3．1．12 命名  24-26
    3．1．13 构形发布  26
    3．1．14 主节点冲突  26-27
    3．1．15 总线变短  27-28
  3．2 基本设计规范  28-31
    3．2．1 基于一般处理器和外围接口芯片的实现  28
    3．2．2 基于Lonworks现场总线的列车总线实现  28-31
  3．3 Winsock概述  31-35
    3．3．1 Winsock编程过程  31-34
    3．3．2 客户机与服务器模式  34
    3．3．3 Winsock中的阻塞与非阻塞  34-35
    3．3．4 同步与异步  35
  3．4 利用Winsock模拟列车初运行的思路  35-38
    3．4．1 WTB帧格式  35-36
    3．4．2 数据结构的定义  36-38
  3．5 编程实现  38-45
    3．5．1 窗体界面设计  38-41
    3．5．2 代码设计  41-45
  3．6 结论  45-48
第4章 车厢通信子网  48-77
  4．1 通信网络系统性能分析  48-50
    4．1．1 网络系统性能分析评价的指标  48-49
    4．1．2 影响网络性能的因素  49-50
    4．1．3 网络系统性能分析评价方法  50
  4．2 MVB数据链路层  50-53
    4．2．1 寻址  50-51
    4．2．2 主设备帧格式  51
    4．2．3 从设备帧格式  51-53
  4．3 MVB介质访问控制  53-61
    4．3．1 访问方式  53
    4．3．2 周期性介质访问  53-55
    4．3．3 偶发性介质访问  55-61
  4．4 载波监听多路访问／冲突检测（CSMA／CD）  61-64
    4．4．1 CSMA争用协议  61-62
    4．4．2 CSMA／CD简介  62-63
    4．4．3 MAC帧  63-64
  4．5 过程数据吞吐量  64-71
    4．5．1 假定条件  64-65
    4．5．2 吞吐量分析计算  65-71
    4．5．3 结果及分析  71
  4．6 消息数据吞吐量  71-77
    4．6．1 假定条件  71-72
    4．6．2 吞吐量分析计算  72-76
    4．6．3 结果分析  76-77
结论  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-83
攻读学位期间发表的论文及科研成果  83

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路通信、信号 > 铁路通信 > 铁路通信网
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