CN116939543A - 双编组列车的骨干网重联网络系统、重联方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供双编组列车的骨干网重联网络系统、重联方法及设备.所述重联列车包括：多个列车组，每个列车组的两端分别设置有第一TBN；所述第一TBN与位于每个列车组上的编组网通信连接；当两个列车组重联连接时，位于重联端的第一TBN被配置为重联组网模式，非重联端的第一TBN被配置为待机、休眠或断电模式；具有能够节省贯穿整个列车的通信线缆可中继器，降低成本的有益效果，适用于列车重联的技术领域。

Description

双编组列车的骨干网重联网络系统、重联方法及设备
技术领域
本申请涉及列车重联的技术领域，具体涉及双编组列车的骨干网重联网络系统、重联方法及设备。
背景技术
目前，以太网技术已经被广泛应用在列车通信网络和车载终端设备，如图1所示，列车通信分为两层网络架构，即列车骨干网和编组网；编组网之间的通信应只能通过列车骨干网进行。
在列车重联运行方面：
如图2所示，执行IEC61375标准的列车骨干网重联方法中，每个编组设有两个互为冗余(热备)的骨干网节点(TBN)，TBN之间为双链路连接，每个TBN具有断电(故障)旁路功能。
如图3所示，欧盟Shift2Rail项目提及的下一代列车网络系统的骨干网重联中，每个编组连接A和B两个平面的骨干网，每个平面各一个TBN，同一平面内TBN之间为单链路连接，A和B平面之间互为并行冗余。
现有技术方案中，为了兼容多编组(≥2)的需求，列车骨干网线缆均需贯穿所有编组列车。这类方案应用到两编组列车重联上的时，通往两端的线缆并不需要连接其他列车(如图2中虚线部分)，带来了不必要的成本浪费。
此外，若编组内有多节车辆，部分物理层(比如以太网)必须增设中继器，增加成本和故障点。
发明内容
为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了双编组列车的骨干网重联网络系统、重联方法及设备，能够节省贯穿整个列车的通信线缆可中继器，降低成本。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了双编组列车的骨干网重联网络系统，所述重联列车包括：多个列车组，每个列车组的两端分别设置有第一TBN；所述第一TBN与位于每个列车组上的编组网通信连接；当两个列车组重联连接时，位于重联端的第一TBN被配置为重联组网模式，非重联端的第一TBN被配置为待机、或休眠、或断电模式。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了双编组列车的骨干网重联方法，包括如上所述的双编组列车的骨干网重联网络系统；所述方法包括：
当两个列车组重联连接时，将位于重联端的第一TBN配置为重联组网模式，将非重联端的第一TBN配置为待机休眠模式；
根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括：
存储器；处理器；以及计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上所述的方法。
根据本申请实施例的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的方法。
本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：
1、本申请中，在每个列车组的两端分别设置有第一TBN(骨干网节点)，当两个列车组重联连接时，位于重联端的第一TBN被配置为重联组网模式，非重联端的第一TBN被配置为待机休眠模式，与传统技术相比，取消了贯穿全列车的线缆和中继器，节省了大量设备，降低了工艺和运维成本；降低列车网络系统故障率，实用性极强。
2、本申请中，在两个列车组重联连接时，两个列车组重联端的第一TBN之间的连接形成主通信链路，两个列车组重联端的第二TBN之间的连接形成备用通信链路；重联端的主通信链路和备用通信链路之间互为并行冗余，提高了双编组列车的骨干网重联网络系统数据传输的可靠性，保障数据通信的高完整性和低时延性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中列车通信网架构图；
图2为执行IEC61375标准的列车重联方法中列车通信节点示意图；
图3为欧盟Shift2Rail项目的列车重联方法中列车通信节点示意图；
图4为本申请实施例提供的双编组列车的骨干网重联网络系统示意图；
图5为本申请实施例中两个列车组方向相同时的列车方向标志示意图；
图6为本申请实施例中两个列车组方向相反时的列车方向标志示意图；
图7为一个具体实施例中列车通信网架构图；
图8为一个具体实施例中骨干网的示意图；
图9为一个具体实施例中编组网的示意图。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。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组合。
在实现本申请的过程中，发明人发现：国内95％以上重联运营车组均为双编组，通用性标准或技术未对双编组列车做出特别优化。如果采用本发明装可以取消贯穿全列的线缆和中继器，节省大量设备，工艺和运维成本，并降低列车网络的故障率。
实施例一
如图4所示，本申请提供了双编组列车的骨干网重联网络系统，所述重联列车包括：多个列车组，每个列车组的两端分别设置有第一TBN；
所述第一TBN与位于每个列车组上的编组网通信连接；
当两个列车组重联连接时，位于重联端的第一TBN被配置为重联组网模式，非重联端的第一TBN被配置为为待机、或休眠、或断电模式。
本实施例双编组列车的骨干网重联网络系统中，在每个列车组的两端分别设置有第一TBN(骨干网节点)，当两个列车组重联连接时，位于重联端的第一TBN被配置为重联组网模式，非重联端的第一TBN被配置为待机休眠模式，与传统技术相比，取消了贯穿全列车的线缆和中继器，节省了大量设备，降低了工艺和运维成本；降低列车网络系统故障率，实用性极强。
本实施例中，所述第一TBN和第二TBN结构相同，均具有两个接口；所述第一TBN或第二TBN的其中一个接口，用于骨干网之间的通信连接；所述第一TBN或第二TBN的另一个接口，用于与其位于同一列车组上的编组网连接。
具体地，每个列车组的两端还设置有第二TBN；所述第二TBN与位于每个列车组上的编组网通信连接；
两个列车组重联连接时，位于重联端的第二TBN被配置为重联组网模式，非重联端的第二TBN被配置为待机休眠模式；
位于列车组上同一端的第一TBN和第二TBN互为冗余。
本实施例中，在每个列车组的两端还设置有第二TBN，位于列车组上同一端的第一TBN和第二TBN互为冗余；
在两个列车组重联连接时，两个列车组重联端的第一TBN之间的连接形成主通信链路，两个列车组重联端的第二TBN之间的连接形成备用通信链路；重联端的主通信链路和备用通信链路之间互为并行冗余，提高了双编组列车的骨干网重联网络系统数据传输的可靠性，保障数据通信的高完整性和低时延性。
本实施例中，所述第一TBN、第二TBN均为以太网列车骨干网节点设备，或均为无线列车骨干网节点设备。
具体地，为了便于理解，以下对列车网络架构中的网络设备进行介绍。
列车骨干网节点TBN(包括：以太网列车骨干网节点ETBN和无线列车骨干网节点WLTBN)，用于连接编组网CN和骨干网TB，并管理骨干网TB；
管理型交换机CNN，负责与其它CNN设备组建编组网CN，为终端设备提供有线连接端口，或通过WAP提供无线连接端口；
无线应用协议WAP，其一端通过有线连接CNN，另一端为无线终端提供无线接入点。
一般地，网络设备根据安全性和实时性需求分为以下4类：
1)安全性终端：安全完整性等级要求(SIL2/SIL4)的设备，至少冗余有线连接至两个ECNN交换机，需要满足TSN功能要求，使用安全通信协议(SDTv2/SDTv4)。
2)实时性终端：有较高实时性要求的设备，至少冗余有线连接至两个ECNN交换机，需满足TSN功能要求。
3)普通有线终端：没有安全性和实时性要求的设备，根据设计需求有线连接至ECNN交换机。
4)无线终端：没有安全性和实时性要求的设备，根据设计需求无线连接至ECNN交换机。
在网络接口与协议方面：
1)为避免以太网设备的MAC地址冲突，各以太网设备供应商MAC地址按照TCMS统一分配的MAC地址进行设置。
2)需要使用TRDP进行通信的设备，必须支持符合IEC61375-2-3规范的TRDP协议。TRDP使用了UDP的17224端口，其他应用层协议禁止使用这些端口。
TRDP过程数据报文格式：
(1)序号计数器：报文的序号，每发送一个报文，计数器加一；
(2)协议版本：报文协议的版本号。固定为0x0100；
(3)通信模式：推模式标识，固定为0x5064；
(4)通信端口：通信端口号；
(5)列车静态拓扑序列：用于标识静态网络拓扑的序列，随列车网络组成不同而改变，编组内通信为0，跨编组通信时为当前网络的WLTBTopoCnt；
(6)列车运行拓扑序列：用于标识运行状态下网络拓扑的序列，随列车运行方向不同而改变。编组内通信为0，跨编组通信时为当前网络的opTrnTopoCnt；
(7)应用数据长度：实际应用数据的长度，不包括报文首部；
(8)保留：保留字段，用于后续扩展，目前固定为0。
(9)应答数据通信端口标识：拉模式通讯情况下，应答数据需要传输的通讯端口标识；推模式下固定为0；
(10)应答数据通信IP地址：拉模式通讯情况下，应答数据需要传输的目的端IP地址；推模式下固定为0；
(11)首部校验和：过程数据报文首部校验和；
(12)应用数据：(0-1432字节)实际填充的应用数据。
在ETBN之间的接口方面：
ETB网接口用于列车不同编组间数据的传输，支持WLTBN的控制和ETB状态信息访问。列车骨干网取消了编组内的网络部分，只保留编组间通信链路；
ETBN间留有物理接口，接口支持千兆全双工模式，支持IP地址、MAC地址、端口号等分配方式，支持QoS服务质量、MDI/MDI-X自动交叉设置，禁止接口自动协商功能。
ETBN交换机协议符合IEC 61375-2-5中对网络拓扑发现协议TTDP的要求，骨干网数据通信符合TSN+SDTv4时间敏感网络及安全传输协议要求，ETBN交换机间传递过程数据、消息数据等，提供实时确定的列车运行状态及列车控车指令，ETBN能正确将编组间的控制信息发送给车辆编组网。
WLTBN骨干网采用冗余网络接口的形式通信，由A网和B网组成，编组间首尾车布置4台WLTBN交换机，单端2台分别用来无线连接干路A网或干路B网，同一干路网下编组间WLTBN交换机通信。
在ETBN与ECNN之间的接口方面：
编组网ECN交换机与列车骨干网WLTBN交换机之间以太网有线通信，用来传输编组内需要发送给其他编组的数据和需要接收其他编组发送到本编组的数据。
接口支持千兆全双工模，支持IP地址、MAC地址、端口号等分配方式，支持QoS服务质量、MDI/MDI-X自动交叉设置，禁止接口自动协商功能。
ECN交换机与ETBN交换机采用以太网方式进行列车骨干网和车辆编组网之间的列车数据通信，协议符合TSN+SDTv4时间敏感网络及安全传输协议要求，ECN交换机与ETBN交换机间通过以太网方式连接，传递过程数据、消息数据等，ECN与ETBN之间实现可靠稳定的列车干路网与车辆编组网间的数据通信。
无相关冗余要求，列车骨干网和车辆编组网之间的冗余通过建立物理隔离的A网和B网实现。
在一个具体的实施例中，第一TBN、第二TBN均为以太网列车骨干网节点设备(ETBN)，如图5、图6所示，所述列车组两端的两个第一TBN、两个第二TBN，均具有方向标志；
位于同一列车同一端的第一TBN、第二TBN具有相同的方向标志；
若重联端的两个列车组的方向标志相同，则两个列车组方向相反；
若重联端的两个列车组的方向标志不同，则两个列车组方向相同。
实施例二
如图7所示，在一个具体的实施例中，第一TBN、第二TBN均为无线列车骨干网节点设备(WLTBN)。
如图8所示，在一个具体的实施例中，每个列车组的头尾两端各设置两个WLTBN用于重联，列车组的车辆内WLTBN之间取消线缆连接，进而取消了中继器和旁路继电器，有利于节约成本，重联端两个WLTBN同时工作互为热备冗余，提升了数据传输的可靠性，保障数据通信的高完整性和低时延性。
如图9所示，在一个具体的实施例中，编组网交换机(CS)可通过光纤/无线连接，形成编组网环网，关键终端设备(ED)具备双归属冗余接口接入编组网交换机。此外，为避免成环引发数据风暴，在环网中设置一个逻辑断点。
本申请还提供了双编组列车的骨干网重联方法，包括如如上所述的双编组列车的骨干网重联网络系统；
所述方法包括：
当两个列车组重联连接时，将位于重联端的第一TBN配置为重联组网模式，将非重联端的第一TBN配置为为待机、或休眠、或断电模式；
本实施例中双编组列车的骨干网重联方法，还包括：
当两个列车组重联连接时，将位于重联端的第二TBN配置为重联组网模式，将非重联端的第二TBN配置为待机休眠模式；以使重联端的第一TBN之间的连接形成主通信链路，重联端的第二TBN之间的连接形成备用通信链路；主通信链路和备用通信链路互为冗余。
本实施例中双编组列车的骨干网重联方法，还包括：
为位于同一列车同一端的第一TBN、第二TBN配置相同的方向标志；
若重联端的两个列车组的方向标志相同，则两个列车组方向相反；
若重联端的两个列车组的方向标志不同，则两个列车组方向相同。
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上所述的方法。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的方法。
本申请实施例中，方法、系统、电子设备和计算机可读存储介质是基于同一发明构思的，由于方法和系统、电子设备和计算机可读存储介质解决问题的原理相似，因此方法与系统、电子设备、计算机可读存储介质的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，C语言、VHDL语言、Verilog语言、面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种双编组列车的骨干网重联网络系统，其特征在于，所述重联列车包括：多个列车组，每个列车组的两端分别设置有第一TBN；所述第一TBN与位于每个列车组上的编组网通信连接；
当两个列车组重联连接时，位于重联端的第一TBN被配置为重联组网模式，非重联端的第一TBN被配置为待机、或休眠、或断电模式。
2.根据权利要求1所述的双编组列车的骨干网重联网络系统，其特征在于，每个列车组的两端还设置有第二TBN；所述第二TBN与位于每个列车组上的编组网通信连接；
两个列车组重联连接时，位于重联端的第二TBN被配置为重联组网模式，非重联端的第二TBN被配置为待机休眠模式；
位于列车组上同一端的第一TBN和第二TBN互为冗余。
3.根据权利要求2所述的双编组列车的骨干网重联网络系统，其特征在于，所述列车组两端的两个第一TBN、两个第二TBN，均具有方向标志；
位于同一列车同一端的第一TBN、第二TBN具有相同的方向标志；
若重联端的两个列车组的方向标志相同，则两个列车组方向相反；
若重联端的两个列车组的方向标志不同，则两个列车组方向相同。
4.根据权利要求2或3所述的双编组列车的骨干网重联网络系统，其特征在于，所述第一TBN和第二TBN结构相同，均具有两个接口；
所述第一TBN或第二TBN的其中一个接口，用于骨干网之间的通信连接；
所述第一TBN或第二TBN的另一个接口，用于与其位于同一列车组上的编组网连接。
5.根据权利要求1或2所述的双编组列车的骨干网重联网络系统，其特征在于，所述第一TBN、第二TBN均为以太网列车骨干网节点设备，或均为无线列车骨干网节点设备。
6.一种双编组列车的骨干网重联方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一所述的双编组列车的骨干网重联网络系统；
所述方法包括：
当两个列车组重联连接时，将位于重联端的第一TBN配置为重联组网模式，将非重联端的第一TBN配置为为待机、或休眠、或断电模式。
7.根据权利要求6所述的双编组列车的骨干网重联方法，其特征在于，包括：
当两个列车组重联连接时，将位于重联端的第二TBN配置为重联组网模式，将非重联端的第二TBN配置为待机休眠模式；以使重联端的第一TBN之间的连接形成主通信链路，重联端的第二TBN之间的连接形成备用通信链路；主通信链路和备用通信链路互为冗余。
8.根据权利要求6或7所述的双编组列车的骨干网重联方法，其特征在于，包括：
为位于同一列车同一端的第一TBN、第二TBN配置相同的方向标志；
若重联端的两个列车组的方向标志相同，则两个列车组方向相反；
若重联端的两个列车组的方向标志不同，则两个列车组方向相同。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求6至8任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求6至8任一项所述的方法。
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