基于NetFPGA的以太网列车骨干网列车拓扑发现协议研究与仿真

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1、基于NetFPGA的以太网列车骨干网列车拓扑发现协议研究与仿真密级：公开国内图书分类号：国际图书分类号:.西南交通大学研究生学位论文年级三委二委级名姓夏造延申请学位级别王堂亟土业专槿式迟墨』墨蟹籠丕统指导老师莹左态量塾握二零一三年五月十日:.・，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,可以采用影卬、缩卬或扫描等复卬手段保存和汇编木学位论文。本学位论文属于•保密口，在年解密后适

2、用本授权书；•不保密。/磕用本授权书。请在以上方框内打“、『”学位论文作者签名：指导老师签名：鬲瓷乜日期4••H期：为••即四南交通大学硕士学位论文主要工作贡献声明木人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：本课题来源于国家科技支撑计划“屮国高速列车关键技术研究及装备研制”基金号：中的分支?？“基于工业以太网的列车通信网络及仿真平台研制”。论文中使用斯坦福大学研制的网络开发平台，运用其中的高速模块化路由器作为参考设计，并在其Z上进行二次开发，添加双线负载功能以提高了冗余线路的使用效率，实现了满足以太网列车骨干网通信需求的半实物仿真硬件系统。在对国际电工委员会年所制定的《・・：电

3、子铁路设备一列车通信网络一•分册：以太网列车骨干网》中的核心内容??列车拓扑发现协议进行分析梳理后，在平台上通过操作系统下语言编程完成以太网列车骨干网节点模型的搭建，包扌舌应用程序的设计与网络协议栈的实现，在半实物仿真系统屮完成了以太网列车骨干网相邻节点和内部节点的探测，建立了连通性列表和列车网络目录分别标识列车通信网络中的物理拓扑和逻辑拓扑，并增添报文定时，冗余循环校验等模块以保证基于以太网的列车网络通信的实时性与可靠性。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

4、成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文屮作了明确说明。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承担。学位论文作者签名：嫩期：・、•第页西南交通大学硕士研究生学位论文摘要由于列车运行速度的大幅提高，列车通信网络结构的逐渐复杂化，新型大容量业务的不断增加，现有列车网络应用的现场总线已趋于无法满足列车通信网络对于带宽，实时性、可靠性等重要性能的需求。而随着工业以太网技术的飞速发展和在工业控制领域的广泛应用，基于工业以太网的列车通信网络因其组网拓扑结构灵活，传输速度高等优点，己成为国际电工委员会和许多发达国家对于列车通信网络的新的发展方向。论文研究内容来自于国家

5、科技支撑计划“中国高速列车关键技术研究及装备研制”中的分支课题?？“基于工业以太网的列车通信网络及仿真平台研制”。本文通过对•:电子铁路设备一列车通信网络一•分册：以太网列车骨干网》核心内容??列车拓扑发现协议的语义、语法和时序进行分析与梳理，给岀了利用冗余线路分担数据传输，实现双线负载均衡以提高链路利用率,扩大传输带宽的优化方案。本文采用斯坦福大学所研发的作为以太网列车网络仿真验证的网络开发环境，并采用该平台所包含的“模块化高速路由器”项目作为半实物仿真系统的参考设计。根据参考设计的硬件结构，数据通道与相关应用程序进行了二次开发,实现了收发数据的接口复用，即双线路负载均衡功

6、能，并且给出了关键代码与测试用例，为列车拓扑发现协议网络协议栈与各应用模块提供了硬件平台。本文根据••标准的相关标准，设计了以太网列车通信网络在初运行过程中实行的对相邻节点和内部节点的探测算法。并且在硬件环境之上设计了以太网列车骨干网半实物仿真节点模型，包含了线路帧收发单元、链路收发控制单元、协议运维单元、报文定吋单元，循环冗余检查单元等功能模块。其中循环冗余检查单元与协议内部校验机制共同满足了数据传输的可靠性，报文定时单元与链路收发单元则用于满足列车网络对实时性的需求。设计实现后，将多个节点模型在物理层链接，实现了列车网络系统的半实物仿真平台，并在其之上实现了节点探测算法

7、，通过对数据结构??连通性列表与列车网络目录的维护，建立了以太网列车骨干网的拓扑管理结构。论文最后给出了半实物仿真平台的测试用例，给出了满足••标准规定的测试结果,验证了系统功能以及设计算法的正确性。本设计为以太网列车网络仿真模型提供了框架，为我国该领域的自主研究与创新进行了一定的探索。关键词:列车拓扑发现：；半实物仿真;节点模型第页西南交通大学硕士研究生学位论文,?•:?抓.：？》一，西南交通大学硕士研究生学位论文第页,・，・，？？;西南交通大学硕士研究生学位论文第IV页目录第章绪论？•课题的研究背景