基于以太网的列车通信网络性能研究

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1、国内图书分类号：TP393国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓专业让簋扭廑旦堇苤二。一四年五月ClassifiedIndex：TP393U．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTHEPERFORMANCEOFTRAINCOMMUNICATIONNETWORKBASEDONETHERNETGrade：2011Candidate：PeiZixiuAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：ComputerApplic

2、ationSupervisor：TanXianhaiMay,2014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“√”)学位论文作者签名：裴壬秀日期：20J牛．5．2l}艚老师繇谭蚴日期．≯似f-彳西南交通大

3、学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、为了保证仿真结果的真实可信性，对CRH2动车组实际业务(牵引、制动、空调信息等)进行分析，针对每种业务建立相应的流量模型，产生仿真研究所用的流量。2、采用纯软件模拟仿真方法，实现了基于以太网列车控制网络仿真系统，经过实验室部署测试，分析典型控制类数据的传输时延、丢包率、时延超过规定值的概率等性能参数，同时研究不同扩展流量下的时延变化情况。3、采用OPNET仿真软件搭建基于以太网的列车控制网络仿真模型，包括网络模型和业务模型，从时延、丢包率、吞吐率等方面分别对10M和100M

4、以太网作为列车控制网络时的网络性能进行研究。另外还对以太网所能承载的最大流量进行了研究。4、采用网络演算性能分析工具，从理论上分析交换式以太网的实时性，同时推导出网络端到端的最大时延计算公式，结合CRH2实际平台的业务流量数据，计算出100M交换式以太网作为列车控制网络时的最大传输时延。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己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。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人

5、承担。学位论文作者签名：耔务日期：1d斗．s·2(7西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要现代列车正朝着自动化、舒适化、高速化的方向发展，列车控制网络系统的地位与作用日益提高，对网络带宽等性能指标的要求也不断提高。而传统的列车控制网络大多采用现场总线网络技术，技术和带宽均受限，相比之下，以太网技术发展异常迅猛，将以太网作为列车控制网络是未来的发展方向之一。然而国内在以太网列车控制网络方面的研究还刚刚起步，尚存在许多技术问题有待进一步研究解决。因此研究基于以太网的列车控制网络对我国列车网络的自主开发、打破国外技术封锁具有重要意义。本文主要采用仿真手段来

6、研究将以太网技术引入列车控制网络的可行性。为了保证仿真结果的真实性和可信性，本文以CRH2型高速列车控制网络系统的实际业务为基础，对CRH2列车控制网络流量进行分析与建模，产生仿真所用的流量。其次，采用软件模拟仿真方法对基于以太网的列车控制网络性能进行研究。完成了系统仿真需求分析、方案设计、软件功能模块划分、各功能模块的详细设计与编码实现、系统部署与测试。仿真研究结果表明：列车控制类数据传输时延满足列车控制网络对时延的要求，仿真得到的时延超过规定值的概率、最大时延及丢包率等性能参数可为今后研究基于以太网技术构建实际动车组的网络控制系统提供参考依据。再次

7、，采用OPNET网络仿真工具研究了基于以太网的列车控制网络的性能。在10M和100M以太网列车控制网络条件下对车载设备状态数据、控制命令数据、故障数据等进行模拟。仿真结果表明：10M和100M以太网都满足列车控制网络对实时性和可靠性的要求。同时还对基于以太网的列车控制网络进行了极限性能研究，结果显示10M和100M以太网最大极限流量分别为5．2Mb／sec和45Mb／sec。最后，基于网络演算工具分析交换式以太网的实时性，在推导出最大时延的计算公式的基础上，结合CRH2实际平台的流量模型，计算出100M交换式以太网的最大传输时延。关键词：列车通信网络；

8、以太网；网络仿真；网络性能分析；业务建模西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页Abstract