基于工业以太网高速列车通信网络仿真研究分析

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1、纂帮蠹≥誊毒曩0≯0≮00蔓臻ili0000≥基才工业以太网的高速列车通信网络仿真研究分析*符伟杰刘志刚吴娟侯运昌(1．西南交通大学电气工程学院，610031，成都；2．湖南文理学院，41500()，常德∥第一作者，研究生)摘要现代高速列车需要传输大量的数据。传统的现场络需要具备满足对故障诊断系统、视频监控系统、旅总线存在带宽低的缺点，不能满足大量数据的传输任务，而客服务信息系统等功能做出实时处理的能力，故带工业以太网具备带宽高、成本低等方面的优势。利用仿真软宽已成为影响通信网络性能的主要瓶颈]。传统的件OP

2、NET，搭建了基于工业以太网的高速列车通信网络仿通信总线带宽有限，不能够满足大容量数据的传输真模型。针对实际高速列车网络通信数据特性进行分类，并要求，而工业以太网为解决这一问题提供了可能[2]。对其进行分析和建模。通过仿真，对基于宽带100M和此外，铁路专用的网络设备，其成本较高，采用工业1000M的工业以太网列车通信网络的延时特性和利用率等方面进行比较分析。仿真结果表明，宽带1000M工业以太以太网作为列车通信网络不仅能够降低成本、提高网能够满足列车通信的实时性和可靠性要求。传输性能，而且还具有更好的兼容性

3、[3]。但是，基于关键词工业以太网；高速列车；通信网络；仿真CSMA／CD(载波监听多路访问／冲突检测机制)的中图分类号TP393．028：U238工业以太网，其网络性能具有不确定性l_4I5]，需要对其实时性和可靠性进行深入的研究。AnalysisofHigh-speedTrainCommunicationNetworkSimula—国际电工委员会颁布了基于以太网的列车通信tionBasedonIndustrialEthernet网络标准IEC61375—2—5，推进了以太网在列车FuWeijie，LiuZ

4、higang，纾Juan，HouYunchang通信中发展[6I7]。目前，庞巴迪公司正在开发一种AbstractMoreandmoredataneedtobetransmittedinthe新的列车通信系统。该新系统将使用以太网来管理high—speedtrainnetwork，butthetraditionalfieldbuscan—列车上的所有车载设备。notmeetthemassivedatatransfertaskbecauseofitsinher—entshortcomingsoflowbandw

5、idth．SincetheIndustrial1以太网通信实时性分析Ethernethastheadvantageofhighbandwidthandlowcost，asimulationmodeloftraincommunicationnetwork经研究表明，共享式以太网在网络负荷低于byusing0PNETsoftwareisbuiltup．Specificpacketsof25％时，可以保证实时性和可靠性]。当网络负荷thetrainnetworkareclassifiedandmodeled，the

6、differ—小于10％时，通信网络数据报文碰撞的发生率很encesofbusdelaycharacteristicsandlinkutilizationbe—小，几乎为零。文献[9]对以太网和令牌总线性能进tween100Mand1000MEthernetnetworksarecorn—行了对比分析，如图1所示。从图i中可以看出，以pared．TheresultsshowthattheIndustrialEthernetof1太网在负荷低于25％时，其响应速度比令牌总线网000Mcanmeetthereal

7、—timeandreliabilityrequirements络快很多。这体现了工业以太网在低负荷情况下具oftraincommunicationnetworkwel1．Keywordsindustrialethernet；high—speedtrain；commu—有很好的实时性。nicationnetwork；simulation通过对列车网络通信数据特性的分析，本文把列First-author’SaddressSchoolofElectricalEngineering，车通信数据划分为3类：第i类是周期

8、性数据，主要SouthwestJiaotongUniversity，610031，Chengdu，China包括对列车设备进行监控的状态数据和视频监控数据；第2类是突发数据，主要是故障情况下产生的数随着列车不断朝着安全、可靠、智能化的方向发据；第3类是随机数据，主要是控制命令数据和旅客展，使新型大数据量业务设备不断增加，列车通信网服务信息。周期数据具有数据连续、稳定和变化量小*国家自然科学基金项目(