CN103716193A - 城轨列车安全检测传感网结构及参数的模拟与测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轨道交通信息网络检测技术领域的一种城轨列车安全检测传感网结构及参数的模拟与测试方法。其中，传感网结构包括分别安装在列车的两个车头的两个数据中心、若干个复合节点；每个复合节点包括n个接入节点；所述复合节点之间相互连接；所述复合节点和接入节点安装在每节车厢内部的机柜内；每个接入节点包括若干传感器；同时还给出了传感网参数的模拟与测试方法。本发明提出了一种系统完善、功能丰富的列车安全检测传感网不同传输速率、吞吐量和传输时延的模拟仿真技术和测试技术，做到了对传感器网络性能的全面掌握，为优化传输性能，合理利用资源做铺垫。

Description

城轨列车安全检测传感网结构及参数的模拟与测试方法

技术领域

本发明属于轨道交通信息网络检测技术领域，尤其涉及一种城轨列车安全检测传感网结构及参数的模拟与测试方法。

背景技术

轨道交通作为城市大容量公共交通的主要运输载体之一，保障其安全、高效、可靠运行对整个公共交通网络具有极端的重要性和关键性。轨道交通安全监测传感器网络在轨道交通列车和车站的运营、管理、维护及安全保障中起着至关重要的作用，是轨道交通安全的重要保障措施。它通过对轨道列车的关键部件、地面基础设施服役状况、站台基础设施运行情况、乘客的异动情况、车站环境等进行监控，利用网络实现全列车设备状态、线上线下基础设施服役状态、车站安防情况和乘客异动信息的采集和融合处理，获取列车及车站的安全状态信息，并通过大容量数据网络传输至轨道交通安全监测中心，通过强大的计算处理过程和人性化的人机交互界面显示，实现轨道交通智能诊断和综合安全报警。这种安全可靠的网络化监控系统可以提高轨道交通系统的安全运营能力、快速故障处置能力，可以提高资产保值增值，提高具有预见性、安全可控性的决策能力。

然而，虽然目前我国轨道交通已经部署了大量的监控系统，但是对轨道交通安全监测传感器网络的研究是零散的、独立的，对安全监测传感器网络在不同传输速率、吞吐量和传输时延下的模拟与测试技术缺少有效、统一的标准和方法，因此，迫切需要发明一种系统完善、

功能丰富的列车安全检测传感网不同传输速率、吞吐量和传输时延的模拟仿真技术和测试技术，做到对传感器网络性能的全面掌握，为优化传输性能，合理利用资源做铺垫。

发明内容

为了克服背景技术中提到的城轨列车安全检测传感网络中，缺少网络性能测试方法的问题，本发明提出了一种城轨列车安全检测传感网结构及参数的模拟与测试方法。

一种城轨列车安全检测传感网结构，其特征在于，所述传感网结构包括分别安装在列车的两个车头的两个数据中心、若干个复合节点；每个复合节点包括n个接入节点；所述复合节点之间相互连接；所述复合节点和接入节点安装在每节车厢内部的机柜内；每个接入节点包括若干传感器。

所述复合节点之间通过超五类非屏蔽双绞线连接。

所述传感器通过有线/无线两种方式与所对应的接入节点进行连接。

一种城轨列车安全检测传感网参数的模拟与测试方法，包括网络传输速率、吞吐量和传输时延的模拟与测试方法；其特征在于，所述网络传输速率的模拟与测试方法的具体过程包括：

城轨列车安全检测传感网络链路传输速率是指接入节点与复合节点间通过以太网传输数字信息的速率；

步骤1：将发送数据测试工具和接收数据测试工具分别连接到被测网络链路始端复合节点的以太网端口上；所述发送数据测试工具用于产生流量；所述接收数据测试工具用于接收流量；

步骤2：控制发送数据测试工具，分别在单位时间内发送不同大小的数据包或改变单位时间内相同大小的数据包发送频率来实现不同传输速率的模拟；

步骤3：接收数据测试工具在被测链路末端的复合节点接收端口对收到的数据流量进行统计，计算城轨列车安全检测传感网络的传输速率；其城轨列车安全检测传感网络链路传输速率是指接入节点与复合节点间通过以太网传输数字信息的速率；

所述网络吞吐量的模拟与测试方法的具体过程包括：

步骤a：将第一测试工具和第二测试工具分别连接到被测网络链路的两端复合节点的以太网端口上；所述第一测试工具用于产生流量；所述第二测试工具用于接收流量；

步骤b：第一测试工具向第二测试工具发送数据包；

步骤c：控制第一测试工具按照设定的发送帧速率向城轨列车安全检测传感网络发送一定数据量大小的数据包；

步骤d：判断第二测试工具是否收到了第一测试工具发送的所有的数据包；如果第二测试工具正确接收到了所有的数据包，则增加第一测试工具设定的发送帧速率；否则，减少设定的发送帧速率；

步骤e：重复步骤c和步骤d，测出在数据传输未丢包的情况下，城轨列车安全检测传感网络处理的最大帧速率；

步骤f：分别按照不同的帧大小包括:64、128、256、512、1024、1280、1518Byte；重复步骤(b)～(e)；从而得到网络的吞吐量；

所述网络传输时延的模拟与测试方法的具体过程包括：

网络传输时延的模拟式通过改变第一测试工具和第二测试工具之间的节点数来实现的，通过改变节点数可以改变排队时延和转发发送时延从而达到模拟仿真的效果；城轨列车安全检测传感网络传输时延测试需要由两台测试工具来完成。具体测试方法如下：

步骤（1）：将测试网络处于空载状态，同时将第一测试工具和第二测试工具分别连接到城轨列车安全检测传感网络被测链路两端的复合节点的以太网端口上；第一测试工具产生流量，第二测试工具接收流量；

步骤（2）：控制第一测试工具向第二测试工具按照设定的速率发送数据帧，不断增大每秒数据帧的发送次数，使网络达到最大吞吐率，从而得到测试网络传输时延所需的测试帧；

步骤（3）：由测试工具1向城轨列车安全检测传感网络发送设定的测试帧，在数据帧的发送和接收时刻都打上相应的时间标记Timestamp；

步骤（4）：计算第一测试工具记录的发送时间标记和第二测试工具记录的接收时间标记之差，得到一次网络传输时延的测试结果;

步骤（5）：重复步骤(2)～(4)20次，所要测的网络传输时延是对20次测试结果的平均值；

步骤（6）：从第二测试工具向第一测试工具发送数据包，重复步骤(2)～(5)，得到双向往返时延，通过除2计算获得单向时延。

本发明提出了一种城轨列车安全检测传感网络传输速率、吞吐量和传输时延的模拟与测试方法，发明了一种系统完善、功能丰富的列车安全检测传感网不同传输速率、吞吐量和传输时延的模拟仿真技术和测试技术，做到对传感器网络性能的全面掌握，为优化传输性能，合理利用资源做铺垫。

附图说明

图1是本发明提供的城轨列车安全检测传感网络结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的A车（车头）到A车（车头）接入层测试图；

图3是本发明实施例1提供的A车到B车端口测试图；

图4是本发明实施例1提供的跨车厢端口测试图；

图5吞吐率测试结果图；

图6传输时延测试结果图；

其中，1-第一测试工具；2-第二测试工具；3-数据中心。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1是本发明提供的城轨列车安全检测传感网络结构示意图。图1中，所述传感网结构包括分别安装在列车的两个车头的两个数据中心、若干个复合节点；每个复合节点包括n个接入节点；所述复合节点之间通过超五类屏蔽双绞线；所述复合节点和接入节点安装在每节车厢内部的机柜内；每个接入节点包括若干传感器；传感器通过有线/无线两种方式与所对应的接入节点进行连接。

实施例1

1、A车（车头）到A车（车头）接入层测试：

1.第一测工具试接到A车（左）交换机的一个接入节点端口上；

2.第二测试工具接到A车（右）交换机的另一个接入节点端口上；

3.记录测试仪连接的标签号；

4.进行

5.把测试结果记录在测试报告上；

6.分别选择左右A车的其他端口进行上述测试，直到所有可能的传输链路都进行了测试。

2、A车-B车端口测试

1.第二测试工具通过测试线接到A车交换机与B车交换机连接的端口上。

2.第一测试工具接到A车交换机接入节点的一个端口上。

3.记录测试仪连接的标签号。

4.进行

5.对一个A车-B车链路测试完毕后，把测试结果记录在测试报告上。

6.把第二测试工具移到B车另一个端口上，重复以上步骤，直到所有可能的传输链路都进行了测试。

3跨车厢端口测试

1.第一测试工具通过测试线接到C车交换机与B车交换机连接的端口上。

2.第二测试工具接到上述C车与相邻另一C车交换机连接的端口上。

3.记录测试仪连接的标签号。

4.进行

5.对一个链路测试完毕后，把测试结果记录在测试报告上。

6.把测试工具到其他等效链路上，重复以上1-4。

实例2

按照实例1中所列的测试步骤对城轨列车安全检测传感网进行传输速率、吞吐量、传输时延的测试。图5、6是使用本发明测试方法对城轨列车安全检测传感网络进行测试的一个结果示范。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种城轨列车安全检测传感网结构，其特征在于，所述传感网结构包括分别安装在列车的两个车头的两个数据中心、若干个复合节点；每个复合节点包括n个接入节点；所述复合节点之间相互连接；所述复合节点和接入节点安装在每节车厢内部的机柜内；每个接入节点包括若干传感器。

2.根据权利要求1所述的传感网结构，其特征在于，所述复合节点之间通过超五类非屏蔽双绞线连接。

3.根据权利要求1所述的传感网结构，其特征在于，所述传感器通过有线/无线两种方式与所对应的接入节点进行连接。

4.一种城轨列车安全检测传感网参数的模拟与测试方法，包括网络传输速率、吞吐量和传输时延的模拟与测试方法；其特征在于，所述网络传输速率的模拟与测试方法的具体过程包括：

步骤1：将发送数据测试工具和接收数据测试工具分别连接到被测网络链路始端复合节点的以太网端口上；所述发送数据测试工具用于产生流量；所述接收数据测试工具用于接收流量；

步骤2：控制发送数据测试工具，分别在单位时间内发送不同大小的数据包或改变单位时间内相同大小的数据包发送频率来实现不同传输速率的模拟；

步骤3：接收数据测试工具在被测链路末端的复合节点接收端口对收到的数据流量进行统计，计算城轨列车安全检测传感网络的传输速率；其城轨列车安全检测传感网络链路传输速率是指接入节点与复合节点间通过以太网传输数字信息的速率；

所述网络吞吐量的模拟与测试方法的具体过程包括：

步骤a：将第一测试工具和第二测试工具分别连接到被测网络链路的两端复合节点的以太网端口上；所述第一测试工具用于产生流量；所述第二测试工具用于接收流量；

步骤b：第一测试工具向第二测试工具发送数据包；

步骤c：控制第一测试工具按照设定的发送帧速率向城轨列车安全检测传感网络发送一定数据量大小的数据包；

步骤d：判断第二测试工具是否收到了第一测试工具发送的所有的数据包；如果第二测试工具正确接收到了所有的数据包，则增加第一测试工具设定的发送帧速率；否则，减少设定的发送帧速率；

步骤e：重复步骤c和步骤d，测出在数据传输未丢包的情况下，城轨列车安全检测传感网络处理的最大帧速率；

步骤f：分别按照不同的帧大小包括:64、128、256、512、1024、1280、1518Byte；重复步骤(b)～(e)；从而得到网络的吞吐量；

所述网络传输时延的模拟与测试方法的具体过程包括：

步骤（1）：将测试网络处于空载状态，同时将第一测试工具和第二测试工具分别连接到城轨列车安全检测传感网络被测链路两端的复合节点的以太网端口上；第一测试工具产生流量，第二测试工具接收流量；

步骤（2）：控制第一测试工具向第二测试工具按照设定的速率发送数据帧，不断增大每秒数据帧的发送次数，使网络达到最大吞吐率，从而得到测试网络传输时延所需的测试帧；

步骤（3）：由测试工具1向城轨列车安全检测传感网络发送设定的测试帧，在数据帧的发送和接收时刻都打上相应的时间标记Timestamp；

步骤（4）：计算第一测试工具记录的发送时间标记和第二测试工具记录的接收时间标记之差，得到一次网络传输时延的测试结果;

步骤（5）：重复步骤(2)～(4)20次，所要测的网络传输时延是对20次测试结果的平均值；

步骤（6）：从第二测试工具向第一测试工具发送数据包，重复步骤(2)～(5)，得到双向往返时延，通过除2计算获得单向时延。

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