CN103997545A - 适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，具体的说，该网络架构是针对列车控制与信息服务网络提出的一种宽带通信网络架构，主要包括列车级网络总线和车辆级网络总线两级总线架构，列车级网络采用宽带网络总线贯穿全列车厢，线性连接列车级网元，用于实现列车级网元与列车级网元之间的通讯；车辆级网络采用宽带网络总线，用于实现列车级网元与车辆级网元之间、车辆级网元与车辆级网元之间的通讯，及实现车辆内车辆级网元与具备宽带网络总线接口的车辆级设备间通信；该网络架构还可包括设备级网络总线，设备级网络总线采用除宽带网络总线之外的其它网络总线，通过与车辆级网元相连的网关实现协议转换，实现与车辆级网络的通信。
Description
技术领域
本发明涉及一种列车通信网络架构，具体的说，涉及一种适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构。
背景技术
列车网络控制系统是高速列车、机车、客车、城市轨道交通车辆核心系统之一，被称为列车的“神经系统”，其主要功能是实现整车的控制、状态监视、故障诊断和监视。列车信息服务系统也是高速列车、机车、城市轨道车辆的重要系统之一，主要用于提供在途服务与运营管理服务。而列车宽带通信网络则是列车网络控制系统和列车信息服务系统的列车数据传输载体，因此列车宽带通信网络的实现是列车网络控制系统和列车信息服务系统的实现基础。
网络架构设计是列车宽带通信网络的实现基础，决定着列车网络的拓扑结构、设备组成及各设备的功能定义与性能要求。现有的列车通信网络架构通常采用计算机控制、计算机网络、通信以及信息处理技术与列车级网元、车辆级网元以及其它列车设备相连，完成对列车运行的控制、监视和诊断的任务，现有列车控制网络的通信网络架构全部采用窄带宽总线(如MV为1.5M bit/s)，缺点是带宽低，很难承载大信息量的诊断，更无法控制和信息服务的一体化业务。本发明主要是针对列车网络控制和服务系统提出列车宽带通信网络架构，弥补国内列车控制和信息服务网络采用的宽带通信总线的空白，解决网络总线控制协调能力差问题，即当列车级网络出现故障时，列车级网元不能及时自动重联或自动将此链路上的数据分配到级联的其它链路上，或网元发生掉电或故障时，不能确保列车级总线的贯通，导致交通瘫痪，影响列车系统运行的安全性和可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，可满足列车数据实时传输，且动态识别列车编组，提高了列车系统运行的安全性和可靠性。
本发明的技术方案是：一种适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：该网络架构主要包括列车级网络和车辆级网络两级总线架构，所述列车级网络采用宽带网络总线贯穿全列车厢，线性连接列车级网元，用于实现列车级网元与列车级网元之间的通讯；所述车辆级网络采用宽带网络总线，该宽带网络总线连接列车级网元和车辆级网元，用于实现列车级网元与车辆级网元之间、车辆级网元与车辆级网元之间的通讯，及实现车辆内车辆级网元与具备宽带网络总线接口的车辆级设备间通信；所述的车辆级设备的IP地址与车辆级设备所在车厢的序号对应。
优选的是，该网络架构还包括设备级网络，设备级网络通过网关接入车辆级网元，用于将不具备网络总线接口的车辆级设备接入车辆级网络，实现与车辆级网络之间的通讯。
优选的是，所述列车级网络总线采用的宽带网络总线的传输速率大于100Mbit/s。
优选的是，所述车辆级网络总线采用的宽带网络总线的传输速率大于100Mbit/s。
优选的是，所述列车级网元采用级联总线连接在一起，且将列车级网络的通信端口进行端口聚合，实现列车级网络的多条宽带网络总线复合。
优选的是，所述列车级网元设有列车/车辆两级网络地址转换模块，实现将与不同车辆级网元相连的相同类型的车辆级设备具备相同的网络配置。
优选的是，所述列车级网元设有设备寻址模块，用于实现车厢内/间报文转发功能。
优选的是，所述列车级网元设有掉电保护模块，用于在掉电或故障时通信端口旁路电路保持列车级总线的贯通。
优选的是，所述车辆级网络总线为星形或环形或梯形拓扑。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
该网络架构是针对列车控制与信息服务网络提出的一种宽带通信网络架构，该网络架构主要包括列车级网络总线和车辆级网络总线两级总线架构，列车级网络采用宽带网络总线贯穿全列车厢，线性连接列车级网元，用于实现列车级网元与列车级网元之间的通讯；车辆级网络采用宽带网络总线，用于实现列车级网元与车辆级网元之间、车辆级网元与车辆级网元之间的通讯，及实现车辆内车辆级网元与具备宽带网络总线接口的车辆级设备间通信；该网络架构还可包括设备级网络总线，设备级网络总线采用除宽带网络总线之外的其它网络总线，例如MVB车辆总线或CAN车辆总线，与不具有宽带接口的设备相连，通过与车辆级网元相连的网关实现协议转换，实现与车辆级网络的通信。
其中，列车级网络采用线形拓扑结构，列车级网络的网元支持多条列车级网络总线级联技术和端口聚合机制，以便列车级网络具有更高的传输带宽和较高的可靠性，当级联的某条成员链路断开时，列车级网络上的列车级网元自动将此链路上的数据分配到级联的其它链路上，当断开的链路重新连接上时将恢复原先的负载分配；列车级网络的列车级网元在掉电或故障时应可保持列车级总线的贯通；且列车级网络的网元支持列车解编和重组后的网络配置和自动组网功能；车辆级网络可为线形拓扑或环形拓扑，车辆级网元与具有宽带接口的设备直接相连并通讯，并通过车辆级网元实现车辆级网络间的信息交换，另外宽带网络总线的网络地址与车厢号对应，列车级网络的列车级网元具有地址转换功能和路由寻址功能，实现不同车辆内相同类型设备具备相同的网络配置，以及实现车辆级设备间通信报文的路由转发。
附图说明
图1为本发明网络架构的结构示意图；
图2为本发明A类IP地址的划分示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1
一种适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，该网络架构主要包括列车级网络总线1和车辆级网络总线2两级，实现列车数据实时传输和动态识别列车编组功能。
其中，列车级网络总线1采用宽带网络总线，用于实现各个列车级网元之间通讯，列车级网络总线1采用的宽带网络总线的传输速率大于100Mbit/s，通常列车级网络总线1采用工业以太网贯穿全列车厢。列车级网络总线1采用线形拓扑结构，列车级网元采用级联总线连接在一起，且将列车级网络的通信端口进行端口聚合，实现列车级网络的多条宽带网络总线复合，即列车级网元支持多条列车级宽带网络总线级联技术和端口聚合机制，以便列车级网络具有更高的传输带宽和较高的可靠性，当列车级网络级联的某条成员链路断开时，列车级网络上的列车级网元自动将此链路上的数据分配到级联的其它链路上，当断开的链路重新连接上时将恢复原先的负载分配；此外，列车级网元设有掉电保护模块，用于在掉电或故障时通信端口旁路电路保持列车级总线的贯通；列车级网元设有列车/车辆两级网络地址转换模块，实现将与不同车辆级网元相连的相同类型的车辆级设备具备相同的网络配置；列车级网元设有设备寻址模块，用于实现车厢内/间报文转发功能；列车级网络的列车级网元支持列车解编和重组后的网络配置和自动组网功能。
车辆级网络总线2采用宽带网络总线，该宽带网络总线连接列车级网元和车辆级网元，用于实现列车级网元与车辆级网元之间、车辆级网元与车辆级网元之间的通讯，及实现车辆内车辆级网元与具备宽带网络总线接口的车辆级设备间通信；车辆级网络总线2采用的宽带网络总线的传输速率大于100Mbit/s，通常车辆级网络总线2采用工业以太网。且车辆级网络总线2为线性拓扑或环形拓扑或梯形，车辆级网元与具有宽带接口的设备直接相连并通讯，并通过车辆级网元实现车辆级网络间的信息交换。
设备级网络总线3采用除宽带网络总线之外的其它网络总线，通过与车辆级网元相连的网关实现协议转换，实现不具备宽带接口的设备与车辆级网络的通信。
列车级网络的IP地址与列车车厢号对应，列车级网络的IP地址的具体定义为：列车级网络的IP地址采用专用IP地址，专用IP地址范围参见表1。
表1 列车级网络的IP地址和IP地址范围
| 类别 | 网络地址范围 | IP地址范围 |
| A | 10.0.0.0 | 10.0.0.0-10.255.255.255 |
| B | 172.16.0.0-172.31.0.0 | 172.16.0.0-172.31.255.255 |
| C | 192.168.0.0-192.168.255.0 | 192.168.0.0-192.168.255.255 |
其中，列车级网络的IP地址包括A类、B类和C类三类专用IP地址，每类IP地址均由网络地址和主机地址两部分组成，例如A类IP地址的划分示意参见图2和表2：
表2 A类IP地址的划分示意表
| 序号 | 名称 | 描述 | 备注 |
| Ⅰ | 固定数值 | ―― | ―― |
| Ⅱ | 车厢号 | “cccc”：1～16 | 按车厢号顺序递增 |
| Ⅲ | 终端设备标识 | “dddddddd”：1～255 | ―― |
如图2所示，A类IP地址采用32数值，范围为10.0.1.0～10.0.31.255，其中高19位数值表示固定数值Ⅰ，低8位数值表示终端设备标识Ⅲ，高19位与低8位之间的5位数值表示车厢号Ⅱ，按照车厢号顺序递增的方式命名。
列车级网络的列车级网元具有地址转换功能和路由寻址功能，在车辆级网络中，设备同属一个网段，设备间的通信通过车辆级网元的交换功能实现。在列车级网络中，列车级网元具有路由寻址功能，因不同车辆内的设备处于以车厢号为网络号的列车级网络中，车辆间设备的通信需要跨网段，因此，具有路由寻址功能的列车级网元，可有效实现了车辆级设备间通信报文的路由转发。
本领域技术人员可理解附图只为一个优选的实施例的示意图，附图中的结构和组合并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可理解由于列车宽带通信网络是列车网络控制系统和列车信息服务系统的列车数据传输载体，本专利的适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构同样适用于列车信息服务系统，如旅客信息系统，为列车信息服务系统提供在途服务与运营管理服务。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：该网络架构主要包括列车级网络和车辆级网络两级总线架构，所述列车级网络采用宽带网络总线贯穿全列车厢，线性连接列车级网元，用于实现列车级网元与列车级网元之间的通讯；所述车辆级网络采用宽带网络总线，该宽带网络总线连接列车级网元和车辆级网元，用于实现列车级网元与车辆级网元之间、车辆级网元与车辆级网元之间的通讯，及实现车辆内车辆级网元与具备宽带网络总线接口的车辆级设备间通信；所述的车辆级设备的IP地址与车辆级设备所在车厢的序号对应。
2.根据权利要求1所述的适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：该网络架构还包括设备级网络，设备级网络通过网关接入车辆级网元，用于将不具备网络总线接口的车辆级设备接入车辆级网络，实现与车辆级网络之间的通讯。
3.根据权利要求1所述的适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：所述列车级网络总线采用的宽带网络总线的传输速率大于100Mbit/s。
4.根据权利要求1所述的适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：所述车辆级网络总线采用的宽带网络总线的传输速率大于100Mbit/s。
5.根据权利要求1所述的适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：所述列车级网元采用级联总线连接在一起，且将列车级网络的通信端口进行端口聚合，实现列车级网络的多条宽带网络总线复合。
6.根据权利要求1所述的适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：所述列车级网元设有列车/车辆两级网络地址转换模块，实现将与不同车辆级网元相连的相同类型的车辆级设备具备相同的网络配置。
7.根据权利要求1所述的适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：所述列车级网元设有设备寻址模块，用于实现车厢内/间报文转发功能。
8.根据权利要求1所述的适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：所述列车级网元设有掉电保护模块，用于在掉电或故障时通信端口旁路电路保持列车级总线的贯通。
9.根据权利要求1所述的适用于轨道车辆的列车宽带通信网络架构，其特征在于：所述车辆级网络总线为星形或环形或梯形拓扑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 266000 Shandong province Qingdao City, Ruichang Road No. 231 Applicant after: CRRC QINGDAO SIFANG ROLLING STOCK RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Address before: 266000 Shandong province Qingdao City, Ruichang Road No. 231 Applicant before: QINGDAO SIFANG ROLLING STOCK RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171219 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |