基于交换式以太网列车通信网络实时性研究

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1、第37卷第4期铁道学报VoL37NO．42015年4月JOERNALOFTHECHINARAILWAYS0CIETYApril2O15文章编号：1001—8360(2015)04—0039—07基于交换式以太网的列车通信网络实时性研究王涛，王立德，周洁琼，申萍(北京交通大学电气工程学院，北京100044)摘要：以太网技术具有通信速率高、成本低的优势，目前国内外轨道交通行业都在研究发展基于以太网的列车通信网络。本文以兼容传统以太网协议为前提，研究提高工业以太网实时性的方法。在对列车通信网络需求分析的基础上，提出一种基于交换式以太

2、网的列车通信网络的解决方案，为满足列车重要数据的实时性要求，提出列车级交换机采用混合调度算法，以降低列车实时数据在交换机缓冲队列中的排队时延。运用网络演算理论分析列车实时数据的端到端时延上界，并通过网络仿真技术验证本方案应用于列车通信网络这一特定场合的可行性和有效性。关键词：交换式以太网；列车通信网络；混合调度算法；网络演算；网络仿真中图分类号：U285文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—8360．2015．04．006ResearchonReal—timePerformanceofTrainComm

3、unicationNetworkBasedontheSwitchedEthernetTechnologyWANGTao，WANGLi—de，ZHOUJie-qiong，SHENPing(SchoolofElectricalEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China)Abstract：GiventheadvantagesoftheEthernettechnologyintermsofhightransmissionrateandlOWcost，Eth～ern

4、et——basedtraincommunicationnetworkisunderdevelopmentindomesticandinternationalrailtransitindus——tries．Thispaperfirstanalyzesthemethodtoimprovereal—timeperformanceofindustrialEthernetunderthepremiseofthecompatibletraditionalEthernetprotoco1．Andthenbasedonacomprehensi

5、verequirementanaly-sisoftraincommunicationnetwork．thispaperproposesasolutionoftraincommunicationnetworkbasedontheswitchedEthernet，whereahybridschedulingalgorithmisadoptedonthetrainswitchestoensurereal—timeperformanceofimportanttraindataandtoreducequeuingdelayofreal—

6、timedatainthebufferqueueattheswitches．Usingnetworkcalculustheorytoanalyzetheend-to—enddelaylimitofthereal—timedata，thefeasibil—ityandtheeffectivenessoftheschemeappliedtothespecificsituationoftraincommunicationnetworkareveri—fledthroughthenetworksimulationtechnology．

7、Keywords：switchedEthernet；traincommunicationnetwork；hybridschedulingalgorithm；networkcalculus；networkSjmt】】atjon列车通信网络是列车的神经中枢，肩负着整列车信网络如MVB、wTB、ARCNET、LonWorks等，由于各个部分重要信息的采集与传递，并为乘客提供信息存在带宽低等缺陷，无法满足大量数据的传输需求。服务。随着列车向高速化、智能化、舒适化等方向发在这种情况下，已经在工业控制领域应用广泛的工业展，列车网络应用类型

8、与数量不断增加，传统的列车通以太网成为未来列车通信网络的一种可选解决方案，工业以太网的带宽优势可以有效解决带宽瓶颈，并以收稿日期基金项目此实现将列车的控制、诊断、监测、维护信息及旅客信第一作者究生。息系统和视频监控等集成到一个通信网络中，实现一通信作者网到底。此外，工业以太网