CN113810297B - 一种多网融合列车网络系统及其通信方法 - Google Patents

一种多网融合列车网络系统及其通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多网融合列车网络系统及其通信方法，所述方法包括：包括列车级骨干网和车辆级网络，其中：所述列车级骨干网包括两条列车级骨干网线路，每条列车级骨干网线路包括预设数量台依次相连的列车级骨干网节点设备，所述两条列车级骨干网线路的列车级骨干网节点设备一一对应，一一对应的两个列车级骨干网节点设备构成一个编组；所述车辆级网络包括所述预设数量个车辆级网络单元，每个车辆级网络单元对应一个编组，分别与对应编组的两个列车级骨干网节点设备通信连接。所述方法用于执行上述系统。本发明实施例提供的多网融合列车网络系统及其通信方法，提高了列车通信的可靠性。

Description

一种多网融合列车网络系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，具体涉及一种多网融合列车网络系统及其通信方法。
背景技术
目前，随着信息化和自动化程度的提升，列车网络控制系统承担了更多的安全功能、承载更多的业务。高安全等级、大带宽、多网融合是当前列车网络控制的发展方向。
近年来，由于基于以太网的车辆网络控制系统相比于传统现场总线其传输速率大大提高，能够很好的应对多样化和高带宽的传输需求，而且网络拓扑灵活，系统的可扩展性好，国内外对列车以太网的研究逐渐成为热点。现有技术中，以太网在性能方面，网络总带宽限制在百兆以内，难以满足高带宽应用需求，并且混合业务流量后会产生不确定的通信延迟和周期抖动。在服务质量方面，流量调度仅限于优先级调度，且在高带宽占用下的优先级调度会带来高延迟和低吞吐量。在架构方面，控制网和信息网由于干扰风险的存在，仍互相独立，使用现有列车骨干网架构在冗余切换需要进行TSN功能相关重新配置，且一台列车级骨干网节点设备完全失效会导致ETB中断。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种多网融合列车网络系统及其通信方法，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。
第一方面，本发明提出一种多网融合列车网络系统，包括列车级骨干网和车辆级网络，其中：
所述列车级骨干网包括两条列车级骨干网线路，每条列车级骨干网线路包括预设数量台依次相连的列车级骨干网节点设备，所述两条列车级骨干网线路的列车级骨干网节点设备一一对应，一一对应的两个列车级骨干网节点设备构成一个编组；
所述车辆级网络包括所述预设数量个车辆级网络单元，每个车辆级网络单元对应一个编组，分别与对应编组的两个列车级骨干网节点设备通信连接。
进一步地，所述车辆级网络单元包括多个车辆编组以太网节点设备，所述多个车辆编组以太网节点设备依次连接构成环路，所述多个车辆编组以太网节点设备中的部分设备组成第一子网，并与对应的编组的一个列车级骨干网节点设备通信连接，所述多个车辆编组以太网节点设备中的其余设备组成第二子网，并与对应的编组的另一个列车级骨干网节点设备通信连接，所述第一子网和所述第二子网相互独立，时间敏感网络终端同时接入所述第一子网和所述第二子网。
第二方面，本发明提出一种采用上述任一实施例所述的多网融合列车网络系统的通信方法，包括：
接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文；
根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑；
根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
进一步地，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法还包括：
向所述第二相邻列车级骨干网节点设备发送本地HELLO类型报文和对应的车辆级网络单元发送本地HELLO类型报文，并向所述第一相邻列车级骨干网节点设备转发来自于对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文。
进一步地，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法还包括：
接收业务报文，所述业务报文包括接收方的IP子网地址；
若判断获知所述接收方的IP子网地址不是对应的列车级骨干网节点设备的IP子网地址，则根据所述接收方的IP子网地址以及IP路由表确定的端口发送所述业务报文。
进一步地，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法还包括：
若判断获知所述接收方的IP子网地址是对应的列车级骨干网节点设备的IP子网地址，则向对应的车辆级网络单元发送所述业务报文。
进一步地，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法还包括：
以TOPO报文发送本地网络拓扑到所述第一相邻列车级骨干网节点设备、第二相邻列车级骨干网节点设备和对应的车辆级网络单元，并将接收到的TOPO报文转发到所述第一相邻列车级骨干网节点设备、第二相邻列车级骨干网节点设备和对应的车辆级网络单元。
第三方面，本发明提出一种多网融合列车网络系统的通信装置，包括：
接收模块，用于接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文；
第一获得模块，用于根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑；
第二获得模块，根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
第四方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施例所述多网融合列车网络系统的通信方法的步骤。
第五方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述多网融合列车网络系统的通信方法的步骤。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统及其通信方法，包括列车级骨干网和车辆级网络，列车级骨干网包括两条列车级骨干网线路，每条列车级骨干网线路包括预设数量台依次相连的列车级骨干网节点设备，所述两条列车级骨干网线路的列车级骨干网节点设备一一对应，一一对应的两个列车级骨干网节点设备构成一个编组，车辆级网络包括预设数量个车辆级网络单元，每个车辆级网络单元对应一个编组，分别与对应编组的两个列车级骨干网节点设备通信连接，当单个列车级骨干网节点设备失效时，通信不会中断，提高了列车通信的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明第一实施例提供的多网融合列车网络系统的结构示意图。
图2是本发明第二实施例提供的多网融合列车网络系统的局部结构示意图。
图3是本发明第三实施例提供的车辆级网络单元的结构示意图。
图4是本发明第四实施例提供的车辆级网络单元的结构示意图。
图5是本发明第五实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法的流程示意图。
图6是本发明第六实施例提供的多网融合列车网络系统的通信逻辑拓扑示意图。
图7是本发明第七实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法的流程示意图。
图8是本发明第八实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法的流程示意图。
图9是本发明第九实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置的结构示意图。
图10是本发明第十实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置的结构示意图。
图11是本发明第十一实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置的结构示意图。
图12是本发明十二实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
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明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1是本发明第一实施例提供的多网融合列车网络系统的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的列车网络系统包括列车级骨干网(ETB)1和车辆级网络2，其中：
ETB 1包括两条ETB线路，每条ETB线路包括预设数量台依次相连的列车级骨干网节点(ETBN)设备11，两条ETB的ETBN设备11一一对应，一一对应的两个ETBN 11构成一个编组；
车辆级网络2包括所述预设数量个车辆级网络单元21，每个车辆级网络单元21对应一个编组，分别与对应编组的两个列车级骨干网节点设备通信连接。
其中，两条ETB线路同时工作，互为冗余线路，当其中一条ETB线路故障时，通过另一条ETB线路保证列车通信，避免列车通信中断。每辆列车上至少设置一个编组和一个车辆级网络单元21。ETBN设备11可以采用具有三层路由功能的以太网交换机设备，其中两个端口连接ETB线路上两个方向的ETBN设备，一个端口通过对应车辆级网络单元21连接相同编组中对应的ETBN设备。ETBN设备11支持的功能包括但不限于列车初运行、时间同步、网络交换、IP路由、ETB控制服务等，根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
在实际应用时，每台ETBN设备向第二相邻列车级骨干网节点设备发送HELLO类型报文，向第一相邻列车级骨干网节点设备转发HELLO类型报文，并向对应的车辆级网络单元发送本地HELLO类型报文。可理解的是，如果ETBN设备的不存在第二相邻列车级骨干网节点设备，那么不会向第二相邻列车级骨干网节点设备发送HELLO类型报文。其中，两条ETB线路的预设方向相反，每条ETB线路上的ETBN设备11沿所属ETB线路的预设方向发送HELLO类型报文。对于ETBN设备11，在ETBN设备11所属ETB线路的预设方向上相邻的ETBN设备为第二相邻ETBN设备，在ETBN设备11所属ETB线路的预设方向相反方向上相邻的ETBN设备为第一相邻ETBN设备。
每台ETBN设备接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文。然后根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑。
例如，图2是本发明第二实施例提供的列车网络系统的局部结构示意图，如图2所示，ETB 1包括ETB线路A和ETB线路B，ETBN设备a和ETBN设备b为ETB线路A上的节点，ETBN设备d和ETBN设备c为ETB线路B上的节点，车辆级网络单元x和车辆级网络单元y为车辆级网络2中的节点。ETBN设备a和ETBN设备d属于编组1，ETBN设备b和ETBN设备c属于编组2，ETBN设备a通过车辆级网络单元x与ETBN设备d通信，ETBN设备b通过车辆级网络单元y与ETBN设备c通信。设置ETB线路A的预设方向为第一方向，设置ETB线路B的预设方向为第二方向，第一方向与第二方向相反，即如果ETB线路A的预设方向为从图2的右侧到左侧，那么ETB线路B的预设方向为从图2的左侧到右侧。
下面以ETBN设备a为例说明HELLO类型报文的发送和接收过程，第一方向为从图2的右侧到左侧，第二方向与第一方向相反。ETBN设备a的第二相邻ETBN设备未示出，ETBN设备a的第一相邻ETBN设备为ETBN设备b。
ETBN设备a向第二相邻ETBN设备发送HELLO类型报文，其中包括ETBN设备a自身的HELLO类型报文；ETBN设备a向ETBN设备b转发HELLO类型报文，转发的HELLO类型报文是ETBN设备a从其他设备接收的HELLO类型报文，不包括ETBN设备a自身的HELLO类型报文；ETBN设备a向车辆级网络单元x发送自身的HELLO类型报文。
ETBN设备a接收ETBN设备b发送的HELLO类型报文，其中包括ETBN设备b自身的HELLO类型报文；ETBN设备a接收车辆级网络单元x发送的ETBN设备d的HELLO类型报文；ETBN设备a接收第二相邻ETBN设备转发的HELLO类型报文。ETBN设备a根据接收到的各个HELLO类型报文可以获得ETBN设备a的网络拓扑。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统，包括列车级骨干网和车辆级网络，列车级骨干网包括两条列车级骨干网线路，每条列车级骨干网线路包括预设数量台依次相连的列车级骨干网节点设备，所述两条列车级骨干网线路的列车级骨干网节点设备一一对应，一一对应的两个列车级骨干网节点设备构成一个编组，车辆级网络包括预设数量个车辆级网络单元，每个车辆级网络单元对应一个编组，分别与对应编组的两个列车级骨干网节点设备通信连接，当单个列车级骨干网节点设备失效时，通信不会中断，提高了列车通信的可靠性。
图3是本发明第三实施例提供的车辆级网络单元的结构示意图，如图3所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，车辆级网络单元21包括多个车辆编组以太网节点(ECNN)设备211，各个ECNN设备211依次连接构成环路，多个ECNN设备中的部分设备组成第一子网，并与对应的编组的一个ETBN设备11通信连接，多个ECNN设备中的其余设备组成第二子网，并与对应的编组的另一个ETBN设备11通信连接，所述第一子网和所述第二子网相互独立，时间敏感网络(Time-Sensitive Networking，简称TSN)设备同时接入所述第一子网和所述第二子网同时接入。其中，第一子网和第二子网包括的ECNN设备211的数量根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
其中，ECNN设备211可以采用二层以太网交换机设备，支持时间同步，网络交换，环网冗余协议，TSN功能等。典型的TSN功能包括802.1Qbv实时流量调度。可以使用VLAN配置A网和B网，A网包括所有ECNN设备211，非TSN终端通过单个以太网接口接入任何一个ECNN设备211，以接入A网；B网包括第一子网和第二子网，TSN终端通过双以太网接口分别接入第一子网和第二子网。设定VLAN1对于A网，传输非TSN网络流量，设置VLAN2对应第一子网，VLAN3对应第二子网，VLAN2和VLAN3传输TSN网络流量。将第一子网和第二子网交界处ECNN设备的级联端口设定为只允许VLAN1流量通过，其余ECNN设备之间的级联端口和ETBN设备与ECNN设备连接端口设定为允许所有流量通过，实现第一子网和第二子网的隔离。
例如，图4是本发明第四实施例提供的车辆级网络单元的结构示意图，如图4所示，物理拓扑的单环网逻辑上划分为整体的逻辑环和两个彼此隔离的逻辑半环，将一半的ECNN设备划分到第一子网，将另一半的ECNN设备划分到第二子网。设置第一子网对应VLAN2，设置第二子网对应VLAN3，所有的ECNN设备对应VLAN1。第一子网和第二子网交界处的四个ECNN设备只允许VLAN1的流量通过。TSN终端分别通过第一子网的ECNN设备接入到第一子网，并通过第二子网的ECNN设备接入到第二子网。非TSN终端接入到第一子网或者第二子网。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统，TSN流量在互相隔离的第一子网和第二子网上通信，其中一个子网失效时，另一子网链路延迟不发生变化，故不需要对ECNN的TSN功能进行重新配置。两个ETBN分别对应一个子网，且始终允许TSN流量向ETB发送，ETBN设备不使用bypass功能，ETB链路延迟不发生变化，故不需要对ETBN的802.1Qbv相关的TSN功能进行重新配置。所以，在ETB线路冗余切换时，不对TSN功能造成影响，所述列车网络系统的网络架构可以使用静态TSN功能配置。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统，非TSN流量在环网上传输，TSN流量在隔离的第一子网和第二子网上传输，即线性拓扑上传输，实现了多种类型业务流量在同一网络内传输，即多网融合。总体网络架构简单，除环网冗余协议外不涉及其他专用协议，降低开发难度。流量传输路径确定，方便根据业务需要进行TSN相关网络配置，特别是802.1Qbv相关的实时流量调度。
下面以一个ETBN设备作为执行主体，来说明本发明实施例提供的列车网络系统的通信方法的实现过程。作为执行主体的ETBN设备可以是本发明实施例提供的列车网络系统中的任何一个ETBN设备。
图5是本发明第五实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法的流程示意图，如图5所示，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法，应用于上述任一实施例所述的多网融合列车网络系统，包括：
S501、接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文；
具体地，ETBN设备可以接收第一相邻ETBN设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻ETBN设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文。其中，第二相邻ETBN设备是所述ETBN设备所属列车级骨干网线路的预设方向上的ETBN设备，第一相邻ETBN设备是所述ETBN设备所属列车级骨干网线路的预设方向的相反方向上的ETBN设备。第一相邻ETBN设备发送的HELLO类型报文为第一相邻ETBN设备的HELLO类型报文。第二相邻ETBN设备转发的HELLO类型报文包括第二相邻ETBN设备从其他ETBN设备接收到的HELLO类型报文，但不包括第二相邻ETBN设备的HELLO类型报文。所述ETBN设备对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，来自于是相同编组的ETBN设备的HELLO类型报文。HELLO类型报文包括生成HELLO类型报文的ETBN设备的标识，ETBN设备与ETBN设备的标识一一对应。两条列车级骨干网线路的预设方向是相反的。HELLO类型报文符合IEC61375-2-5规定。
S502、根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑。
具体地，所述ETBN设备在接收到第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文之后，可以从上述各个HELLO类型报文获得生成HELLO类型报文的ETBN设备的标识，基于各个ETBN设备的标识以及本地ETBN设备的标识可以获得本地网络拓扑。
例如，图6是本发明第六实施例提供的列车网络系统的通信逻辑拓扑示意图，如图6所示，第一条ETB线路包括ETBN设备A、ETBN设备C和ETBN设备E，第二条ETB线路包括ETBN设备B、ETBN设备D和ETBN设备F，ECN1、ECN2和ECN3为车辆级网络单元。ETBN设备A和ETBN设备B组成一个编组，分别与ECN1通信连接；ETBN设备C和ETBN设备D组成一个编组，分别与ECN2通信连接；ETBN设备E和ETBN设备F组成一个编组，分别与ECN3通信连接。
第一条ETB线路的预设方向为方向1，即图6中从右向左的方向，第二条ETB线路的预设方向为方向2，即图6中从左向右的方向。ETBN设备A接收ETBN设备C发送的HELLO类型报文C，ETBN设备A接收ECN1转发的HELLO类型报文B，由于ETBN设备A的左侧没有ETBN设备，即ETBN设备A不存在第二相邻ETBN设备。ETBN设备A从HELLO类型报文C中获取ETBN设备C的标识C，从HELLO类型报文B中获取ETBN设备B的标识B，根据标识C、标识B以及本地标识A，获得ETBN设备A的本地网络拓扑为-ABC，加负号表示ETBN设备A没有第二相邻ETBN设备。同理，可以获得图6中其他ETBN设备的网络拓扑。
S503、根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
具体地，每个ETBN设备可以发送携带网络拓扑的TOPO报文，所述ETBN设备接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文，从每个TOPO报文中获得网络拓扑，对获得各个网络拓扑以及所述本地网络拓扑进行合并，可以获得最长的线性网络拓扑，作为组网拓扑。其中，TOPO报文符合IEC61375-2-5规定。
例如，如图6所示，ETBN设备A的网络拓扑为-ABC，ETBN设备C的网络拓扑为BCDE，ETBN设备E的网络拓扑，ETBN设备B的网络拓扑为ABC，ETBN设备D的网络拓扑为BCDE，ETBN设备D的网络拓扑为DEF，ETBN设备F的网络拓扑为DEF-。上述每个ETBN设备会发送TOPO报文，TOPO报文会携带每个ETBN设备的网络拓扑。ETBN设备A在接收到其他五个ETBN设备发送的TOPO报文之后，会从各个TOPO报文中获得5个网络拓扑，然后与ETBN设备A的网络拓扑进行合并，计算收敛后可以获得最长的线性网络拓扑为-ABCDEF-，即为组网拓扑，根据组网拓扑为ETBN设备分配IP子网地址，并调整IP路由表。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法，接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑，根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
该列车组网方法适应双ETB线路ETBN设备热备冗余形式的网络拓扑，区别于传统的单ETB线路ETBN设备主从冗余形式的网络拓扑，同一编组内的ETBN保持工作，基本消除了故障时ETBN冗余切换时间，同时单条ETB线路上的ETBN设备完全失效不影响整体ETB线路正常工作。该列车组网方法采用双ETB线路集中式组网，采用双ETB线路上的ETBN设备组成一个线性拓扑，区别于双ETB线路独立式组网，双ETB线路各自维护一个拓扑且无法互相识别拓扑。该集中式组网方法可最大程度兼容传统单线ETB控制策略，同时使得ETBN设备可以获得整网拓扑信息，有助于故障时调整控制策略。基于以上两点，该列车组网方法提高了列车网络的可靠性。
在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法还包括：
向所述第二相邻列车级骨干网节点设备发送本地HELLO类型报文和对应的车辆级网络单元发送本地HELLO类型报文，并向所述第一相邻列车级骨干网节点设备转发来自于对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文。
具体地，ETBN设备会向所述第二相邻列车级骨干网节点设备发送本地HELLO类型报文，向对应的车辆级网络单元发送本地HELLO类型报文。ETBN设备可以接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，并将来自于对应的车辆级网络单元转发的HELLO报文转发到第一相邻列车级骨干网节点设备。其中，当无法从对应的车辆级网络单元接收到HELLO报文时，会向第一相邻的ETBN设备发送自身设备的HELLO报文。
图7是本发明第七实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法的流程示意图，如图7所示，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法还包括：
S701、接收业务报文，所述业务报文包括接收方的IP子网地址；
具体地，所述ETBN设备可以接收到业务报文，所述业务报文可以从所述ETBN设备的第二相邻ETBN设备接收，可以从所述ETBN设备的第一相邻列车级骨干网节点设备接收，也可以从对应的车辆级网络单元接收。所述ETBN设备在接收到所述业务报文之后，可以从所述业务报文中获取接收方的IP子网地址。其中，所述业务报文包括接收方的IP子网地址。
S702、若判断获知所述接收方的IP子网地址不是对应的列车级骨干网节点设备的IP子网地址，则根据所述接收方的IP子网地址以及IP路由表确定的端口发送所述业务报文。
具体地，所述ETBN设备将所述接收方的IP子网地址与所述ETBN设备对应的ETBN设备的IP子网地址进行比较，如果所述接收方的IP子网地址与所述ETBN设备对应的ETBN设备的IP子网地址不同，那么可以根据所述接收方的IP子网地址和IP路由表，确定ETB侧转发所述业务报文的端口，然后向该端口发送所述的业务报文。当ETB侧转发所述业务报文的端口故障时，可以进行网络地址转换发往所述ETBN设备对应的车辆级网络单元，所述ETBN设备对应的车辆网络单元将所述业务报文转发至所述ETBN设备所在编组对应的另一个ETBN设备，由另一个ETBN设备在所属的列车级骨干网线路上进行转发。由于故障导致的链路变化且需跨越车辆级网络单元内的两个子网，该流量将作为非TSN流量转发。其中，所述ETBN设备对应的ETBN设备即同一个编组内与所述ETBN设备对应的两条ETB线路上的ETBN设备。
在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法还包括：
若判断获知所述接收方的IP子网地址是对应的列车级骨干网节点设备的IP子网地址，则向对应的车辆级网络单元发送所述业务报文。
具体地，所述ETBN设备将所述接收方的IP子网地址与所述ETBN设备对应的ETBN设备的IP子网地址进行比较，如果所述接收方的IP子网地址与所述ETBN设备对应的ETBN设备的IP子网地址相同，说明所述ETBN设备连接的车辆级网络单元就是接收方，所述ETBN设备会进行网络地址转换并向对应的车辆级网络单元发送所述业务报文。
图8是本发明第八实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法的流程示意图，如图8所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法还包括：
S801、以TOPO报文发送本地网络拓扑到所述第一相邻列车级骨干网节点设备、第二相邻列车级骨干网节点设备和对应的车辆级网络单元，并将接收到的TOPO报文转发到所述第一相邻列车级骨干网节点设备、第二相邻列车级骨干网节点设备和对应的车辆级网络单元。
具体地，所述ETBN设备在获得本地网络拓扑之后，会将本地网络拓扑携带在TOPO报文发送给第一相邻ETBN设备、第二相邻ETBN设备以及对应的车辆级网络单元。所述ETBN设备还会将接收到的TOPO报文转发到所述第一相邻列车级骨干网节点设备、第二相邻列车级骨干网节点设备和对应的车辆级网络单元。所述TOPO报文是周期性发送的，并且会根据获得的网络拓扑不同而发生变化。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法支持节点冗余。当某个编组内的一个ETBN设备发生故障，另一个ETBN设备无法从对应的车辆级网络单元接收到HELLO类型报文，另一个ETBN设备会根据从所属列车级骨干网线路的两个方向上接收的HELLO类型报文并重新得到新的拓扑。如图6所示，以图中ETBN A为例，当ETBN B失效时，ETBN设备A无法从对应的车辆级网络单元ECN1接收到HELLO类型报文，向第一相邻列车级骨干网节点设备发送本设备HELLO类型报文，同时接收ETBN设备C发送的HELLO类型报文，计算并修改发送的TOPO报文为“-AC”，由于所有ETBN设备均无法接收到来自ETBN设备B的HELLO类型报文，将ETBN设备B对应的标识从所有TOPO报文中删除，最终组网拓扑为“-ACDEF-”。各个ETBN设备根据最新网络拓扑更新自身的IP路由表，使得原来通过ETBN设备B转发的报文改为通过同一编组的ETBN设备A转发。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信方法支持支持链路冗余。若其中一条ETB线路发生失效，该ETB线路上的ETBN发送的TOPO报文内容可能会有变化，但同编组另一ETBN设备根据取信最长线性拓扑的原则，组网拓扑仍可保持稳定。当接收到目的IP是不同编组的报文时，ETBN尝试通过ETB转发时，若端口ETB线路失效，则向ECN侧转发。按照图6所示，当ETBN B与D之间链路失效时，ETBN B无法收到来自ETBN C的HELLO报文，计算并修改发送的TOPO报文为“AB-”，ETBN A所在ETB线路完好，其本地网络拓扑不变仍为“-ABC”，接收来自ETBN C的TOPO报文为“BCDE”，根据取信最长线性拓扑的原则，计算收敛组网拓扑不变仍为“-ABCDEF-”。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统存在两条ETB线路，当其中一条ETB线路出现ETBN设备失效或者通信线路故障，还可以通过另一条ETB线路实现通信，提高了列车网络的可靠性。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统，ETBN设备与ECNN设备均支持时间同步功能。同一条ETB线路上的各个ETBN进行选举，选举出一个ETBN设备的时钟作为ETB主时钟，该条ETB线路上的其余ETBN设备的时钟与主时钟进行同步。两条ETB线路各产生一个主时钟互为冗余。车辆级网络单元的ECNN设备作为透明时钟传递，将ETBN设备的时钟信息传递给各个TSN终端，各TSN终端可以接收两个冗余时钟，选择一个进行同步。
图9是本发明第九实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置的结构示意图，如图9所示，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置包括接收模块901、第一获得模块902和第二获得模块903，其中：
接收模块901用于接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文；第一获得模块902用于根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑；第二获得模块903用于根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
具体地，接收模块901可以接收第一相邻ETBN设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻ETBN设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文。其中，第二相邻ETBN设备是接收模块901所属列车级骨干网线路的预设方向上的ETBN设备，第一相邻ETBN设备是接收模块901所属列车级骨干网线路的预设方向的相反方向上的ETBN设备。第一相邻ETBN设备发送的HELLO类型报文为第一相邻ETBN设备的HELLO类型报文。第二相邻ETBN设备转发的HELLO类型报文包括第二相邻ETBN设备从其他ETBN设备接收到的HELLO类型报文，但不包括第二相邻ETBN设备的HELLO类型报文。对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，来自于是相同编组的ETBN设备的HELLO类型报文。HELLO类型报文包括生成HELLO类型报文的ETBN设备的标识，ETBN设备与ETBN设备的标识一一对应。两条列车级骨干网线路的预设方向是相反的。HELLO类型报文符合IEC61375-2-5规定。
在接收到第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文之后，第一获得模块902可以从上述各个HELLO类型报文获得生成HELLO类型报文的ETBN设备的标识，基于各个ETBN设备的标识以及本地ETBN设备的标识可以获得本地网络拓扑。
每个ETBN设备可以发送携带网络拓扑的TOPO报文，第二获得模块903接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文，从每个TOPO报文中获得网络拓扑，对获得各个网络拓扑以及所述本地网络拓扑进行合并，可以获得最长的线性网络拓扑，作为组网拓扑。其中，TOPO报文符合IEC61375-2-5规定。
本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置，接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑，根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑，提高了列车网络的可靠性。
在上述各实施例的基础上，进一步地，发送模块903还用于：
向所述第二相邻列车级骨干网节点设备发送本地HELLO类型报文和对应的车辆级网络单元发送本地HELLO类型报文，并向所述第一相邻列车级骨干网节点设备转发来自于对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文。
图10是本发明第十实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置的结构示意图，如图10所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置还包括业务接收模块904和判断模块905，其中：
业务接收模块904用于接收业务报文，所述业务报文包括接收方的IP子网地址；判断模块905在判断获知所述接收方的IP子网地址不是对应的列车级骨干网节点设备的IP子网地址之后，根据所述接收方的IP子网地址以及IP路由表确定的端口发送所述业务报文。
在上述各实施例的基础上，进一步地，判断模块905还用于：
在判断获知所述接收方的IP子网地址是对应的列车级骨干网节点设备的IP子网地址之后，向对应的车辆级网络单元发送所述业务报文。
图11是本发明第十一实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置的结构示意图，如图11所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的多网融合列车网络系统的通信装置还包括通信模块906，其中：
通信模块906用于以TOPO报文发送本地网络拓扑到所述第一相邻列车级骨干网节点设备、第二相邻列车级骨干网节点设备和对应的车辆级网络单元，并将接收到的TOPO报文转发到所述第一相邻列车级骨干网节点设备、第二相邻列车级骨干网节点设备和对应的车辆级网络单元。
本发明实施例提供的装置的实施例具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。
图12是本发明十二实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图12所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1201、通信接口(Communications Interface)1202、存储器(memory)1203和通信总线1204，其中，处理器1201，通信接口1202，存储器1203通过通信总线1204完成相互间的通信。处理器1201可以调用存储器1203中的逻辑指令，以执行如下方法：接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文；根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑；根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
此外，上述的存储器1203中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文；根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑；根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文；根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑；根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多网融合列车网络系统，其特征在于，包括列车级骨干网和车辆级网络，其中：
所述列车级骨干网包括两条列车级骨干网线路，每条列车级骨干网线路包括预设数量台依次相连的列车级骨干网节点设备，所述两条列车级骨干网线路的列车级骨干网节点设备一一对应，一一对应的两个列车级骨干网节点设备构成一个编组；
所述车辆级网络包括所述预设数量个车辆级网络单元，每个车辆级网络单元对应一个编组，分别与对应编组的两个列车级骨干网节点设备通信连接；
其中，所述车辆级网络单元包括多个车辆编组以太网节点设备，所述多个车辆编组以太网节点设备依次连接构成环路，所述多个车辆编组以太网节点设备中的部分设备组成第一子网，并与对应的编组的一个列车级骨干网节点设备通信连接，所述多个车辆编组以太网节点设备中的其余设备组成第二子网，并与对应的编组的另一个列车级骨干网节点设备通信连接，所述第一子网和所述第二子网相互独立，时间敏感网络终端同时接入所述第一子网和所述第二子网。
2.一种采用权利要求1所述的多网融合列车网络系统的通信方法，其特征在于，包括：
接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文；
根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑；
根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
向所述第二相邻列车级骨干网节点设备发送本地HELLO类型报文和对应的车辆级网络单元发送本地HELLO类型报文，并向所述第一相邻列车级骨干网节点设备转发来自于对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
接收业务报文，所述业务报文包括接收方的IP子网地址；
若判断获知所述接收方的IP子网地址不是对应的列车级骨干网节点设备的IP子网地址，则根据所述接收方的IP子网地址以及IP路由表确定的端口发送所述业务报文。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
若判断获知所述接收方的IP子网地址是对应的列车级骨干网节点设备的IP子网地址，则向对应的车辆级网络单元发送所述业务报文。
6.根据权利要求2至5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
以TOPO报文发送本地网络拓扑到所述第一相邻列车级骨干网节点设备、第二相邻列车级骨干网节点设备和对应的车辆级网络单元，并将接收到的TOPO报文转发到所述第一相邻列车级骨干网节点设备、第二相邻列车级骨干网节点设备和对应的车辆级网络单元。
7.一种采用权利要求1所述的多网融合列车网络系统的通信装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文，接收第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文，并接收对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文；
第一获得模块，用于根据第一相邻列车级骨干网节点设备发送的HELLO类型报文、第二相邻列车级骨干网节点设备转发的HELLO类型报文以及对应的车辆级网络单元转发的HELLO类型报文，获得本地网络拓扑；
第二获得模块，根据所述本地网络拓扑和接收到的来自其他列车级骨干网节点设备的TOPO报文获得组网拓扑。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求2至6任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求2至6任一项所述方法的步骤。
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