基于以太网的列车通信网络仿真

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1、国内图国际图ClassifiedIndex：TP393．1U．D．C：654．1SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSIMULATIONOFTRAINCOMMUNICATIONNETWORKBASEDONETHERNETGrade：2008Candidate：TangKeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceinEngineeringSpeciality：DetectionTechnologyandAutomaticEquipmentSupervisor：Prof．Go

2、uXianTaiJune，2011西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密函使用本授权书。(请在以上方框内打“v”)学位论文作者签名：亨豸乜指导老师签名：日期：加／／．7．牛鳓．仁，√‘日期：仂f1．1．斗本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(

3、1)分析了国内外列车通信网络的发展应用情况，介绍了现场总线和以太网的特点。分析了以太网通信协议，设计了基于以太网的双总线列车网络拓扑，来增加列车通信的可靠性，并且通过仿真证实了该模型的可行性和优点。、(2)分析了OPNET仿真软件建立模型的方法。在OPNET仿真软件中建立了基于以太网的列车通信网络的网络模型，车辆的节点模型，MAC模块以及接口模块的进程模型。设计的节点模型中，实现了数据在两条总线上中均可传输，并且在一条总线发生网络故障时可以切换到另外一条总线，不影响系统稳定性。(3)分析了时间同步协议，通过设置不同节点的帧发送时间来实现信道的分时应用，减少数据包碰

4、撞来提高了网络帧传输的实时性，使满足实时性要求。(4)通过设置数据类型字段提高控制数据的优先级，减少控制类数据的排队时延，从而满足控制类数据实时性要求。(5)采集了列车通信网络模型的仿真数据，如以太网时延、吞吐量、总线利用率、碰撞率等参数并对仿真结果进行分析。最后将改进后模型的输出结果和之前的结果进行比较，证明了该方法对实时性的改进是有效的。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全

5、了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：多豸惑日期：2011．7．午西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要列车通信网络是列车通信的核心部分。它负责对整辆列车进行控制、检测，以及各种信息的采集和传送。随着现代列车朝着高速化、现代化的方向发展，列车通信网络系统受到越来越多的关注和重视，尤其是使用以太网的列车通信网络，是列车网络的发展方向。国；'I-N车通信网络技术已经比较成熟，并且已经广泛应用，而国内在这方面的研究开发比较少，技术比较落后，在以太网列车方面的研究更是刚刚起步。因此研究基于以太网的列车通信网络对国内列车控制产品的自主开发，打

6、破国外技术封锁有重要意义。本文的主要目的是参考现有的列车网络模型，建立基于以太网的双总线列车通信网络模型，并在OPNET仿真软件中进行仿真和改进，得到的仿真结果可以对实际的列车网络的构建起到参考作用。本文首先研究了列车通信网络国内外发展情况，分析了以太网协议和基于以太网的列车通信网络的优缺点，并总结了几种改进以太网实时性的方法。本中设计了基于以太网的双总线列车通信网络拓扑模型。将该模型在OPNET软件中实现，创建了列车通信网络模型、列车车厢和车头的节点模型，以及节点中各个模块的进程模型。通过运行仿真得到网络参数，如网络时延、吞吐量等指标，分析网络的实时性，验证模型

7、的可行性、可靠性。针对列车通信网络实时性的要求，本文使用基于时间同步协议的分时利用信道的方法对列车网络模型进行改进，并在仿真软件中进行了仿真验证。对列车通信网络中实时性要求高的控制数据，本文采用在数据中添加高优先级字段的方法，保证控制数据的优先传送，来满足列车网络对控制数据的实时性要求。最后对以上提到的改进的方法均进行了仿真并和改进前进行对比。仿真结果表明，本文建立的列车网络模型实现了在两条总线上传递数据，并且具有较好的实时性，可以满足以太网时延的要求。当一条总线故障时，系统可以切换到另外一条总线接收数据，满足列车网络的可靠性要求。本文采用的基于时间同步协议的分时

8、利用信道的