基于NetFPGA的以太网列车骨干网列车拓扑发现协议研究与仿真

发布时间：2021-08-10 00:30

　　由于列车运行速度的大幅提高,列车通信网络结构的逐渐复杂化,新型大容量业务的不断增加,现有列车网络应用的现场总线已趋于无法满足列车通信网络对于带宽,实时性、可靠性等重要性能的需求。而随着工业以太网技术的飞速发展和在工业控制领域的广泛应用,基于工业以太网的列车通信网络因其组网拓扑结构灵活,传输速度高等优点,已成为国际电工委员会和许多发达国家对于列车通信网络的新的发展方向。论文研究内容来自于国家科技支撑计划“中国高速列车关键技术研究及装备研制”中的分支课题——“基于工业以太网的列车通信网络及仿真平台研制”。本文通过对《IEC61375-2－5Ed.1：电子铁路设备—列车通信网络—2－5分册：以太网列车骨干网》核心内容——列车拓扑发现协议的语义、语法和时序进行分析与梳理,给出了利用冗余线路分担数据传输,实现双线负载均衡以提高链路利用率,扩大传输带宽的优化方案。本文采用斯坦福大学所研发的NetFPGA作为以太网列车网络仿真验证的网络开发环境,并采用该平台所包含的“模块化高速路由器”项目作为半实物仿真系统的参考设计。根据参考设计的硬件结构,数据通道与相关应用程序进行了二次开发,实现了收发数据的接口... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 以太网列车通信网络国内外研究现状
    1.3 课题的主要研究工作
        1.3.1 课题研究的主要目标、内容与方法
        1.3.2 课题需解决的关键问题
    1.4 论文的组织安排
第2章 列车拓扑发现协议的分析与优化
    2.1 列车拓扑发现协议的目标及设想
    2.2 列车拓扑发现协议的语义
        2.2.1 列车拓扑发现协议所定义的常规行为
        2.2.2 以太网列车骨干网节点初运行状态转换
        2.2.3 以太网列车骨干网节点探测
    2.3 列车拓扑发现协议的语法
        2.3.1 列车拓扑发现协议报文定义
        2.3.2 列车拓扑发现协议报文传输与地址
        2.3.3 列车拓扑发现协议HELLO报文定义
        2.3.4 列车拓扑发现协议TOPOLOGY报文定义
        2.3.5 列车拓扑发现协议CSTINFO报文定义
        2.3.6 列车拓扑发现协议拓扑结构定义
    2.4 列车拓扑发现协议的时序
        2.4.1 列车拓扑发现协议帧时序
        2.4.2 列车拓扑发现协议运行时序
    2.5 列车拓扑发现协议的优化：双线负载均衡
    2.6 本章小结
第3章 NetFPGA模块化路由器参考设计实现与开发
    3.1 NetFPGA开发平台概述
    3.2 NetFPGA开发环境搭建
    3.3 NetFPGA模块化路由器参考设计
        3.3.1 NetFPGA模块化路由器硬件设计结构
        3.3.2 NetFPGA模块化路由器参考管道
        3.3.3 NetFPGA模块化路由器应用程序
    3.4 NetFPGA模块化路由器双线负载均衡
    3.5 本章小结
第4章 列车拓扑发现协议半实物仿真系统设计
    4.1 协议半实物仿真验证原理
    4.2 以太网列车骨干网相邻节点探测算法
    4.3 以太网列车骨干网内部节点探测算法
    4.4 列车拓扑发现协议半实物仿真节点模型设计
        4.4.1 线路帧发送单元设计
        4.4.2 线路帧接收单元设计
        4.4.3 循环冗余检查单元设计
        4.4.4 报文定时单元设计
        4.4.5 NetFPGA板卡驱动架构
        4.4.6 底层MAC管理单元设计
        4.4.7 链路收发控制单元设计
        4.4.8 TTDP运维单元设计
    4.5 本章小结
第5章 列车拓扑发现协议半实物仿真系统功能测试
    5.1 半实物仿真系统双线负载均衡功能测试
    5.2 半实物仿真系统拓扑结构建立功能测试
    5.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3333084