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CBTC系统区域控制中心内部实时通信网络的研究

发布时间:2016-08-25 13:20

  本文关键词:CBTC系统区域控制中心内部实时通信网络的研究,由笔耕文化传播整理发布。


《北京交通大学》 2008年

CBTC系统区域控制中心内部实时通信网络的研究

孙琳  

【摘要】: 基于通信的列车控制(Communication Based Train Control,CBTC)系统是利用连续、大容量的车地双向数字通信实现列车控制信息和列车状态信息传输的先进列车控制系统,CBTC系统能够提高线路的利用率和行车安全性。区域控制中心(Zone Controller,简称ZC)是CBTC系统的核心,ZC系统参与CBTC系统地面设备之间和车地设备之间的双向信息交互,生成列车移动授权。ZC是一个分布式安全苛求系统,对底层网络通信的实时性有很高要求。 本文首先简要介绍了CBTC系统、ZC子系统、以及安全苛求系统的概念;然后根据ZC子系统的安全性和实时性要求,探讨了基于工业以太网的ZC子系统内部通信网络的实现方案,提出了使用交换机独立的冲突域和UDP协议减少报文的传输时间、使用事件与时间共同触发的协议ETTE确保网络通信延时性和网络利用率的方法;本文最后分析了ETTE协议中主要任务的软件设计流程及几个重要参数的确定方法,并在实验室构建实验环境对ETTE协议进行仿真分析,结果表明在相同的网络环境下ETTE协议的实时性优于普通UDP协议。

【关键词】:
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U285.4
【目录】:

  • 致谢5-6
  • 中文摘要6-7
  • ABSTRACT7-10
  • 1 绪论10-16
  • 1.1 CBTC系统及其数据通信子系统简介10-13
  • 1.1.1 CBTC系统的由来10-12
  • 1.1.2 CBTC数据通信系统简介12-13
  • 1.2 ZC子系统及内部网络通信简介13-15
  • 1.2.1 区域控制中心ZC统简介13-14
  • 1.2.2 ZC子系统内部网络通信简介14-15
  • 1.3 选题意义与论文结构15-16
  • 2 ZC内部网络实时问题的提出16-26
  • 2.1 实时系统和实时网络16-18
  • 2.1.1 实时系统概述16
  • 2.1.2 实时系统的特点16-17
  • 2.1.3 实时通信网络17-18
  • 2.2 ZC内部通信网络的底层网络选择18-23
  • 2.2.1 基于802.5令牌环局域网18-20
  • 2.2.2 基于802.4分布式令牌网20
  • 2.2.3 基于802.3标准的工业以太网20-23
  • 2.3 ZC内部实时通信网络的难点分析23-26
  • 2.3.1 ZC内部实时通信网络中已经解决的问题23-24
  • 2.3.2 ZC内部实时通信网络中有待解决的问题24-26
  • 3 ZC内部网络实时性分析26-34
  • 3.1 ZC内部网络通信延时分析26-29
  • 3.1.1 通信的报文延迟26-28
  • 3.1.2 影响报文实时传输的因素28-29
  • 3.2 ZC内部通信网络连接方式的选择29-30
  • 3.3 ZC内部通信网络传输层协议选择30-34
  • 3.3.1 传输层协议比较31-33
  • 3.3.2 传输层协议选择33-34
  • 4 实时以太网研究现状34-41
  • 4.1 实时以太网的由来34-35
  • 4.2 现有的实时以太网介绍35-37
  • 4.2.1 Ethernet/IP实时以太网35-36
  • 4.2.2 Mod-bus-IDA实时以太网36
  • 4.2.3 Ethernet Powerlink实时以太网36-37
  • 4.3 时间触发协议概述37-39
  • 4.3.1 时间触发架构特点37-38
  • 4.3.2 同步机制38
  • 4.3.3 稀少时基模型38-39
  • 4.4 事件触发与时间触发的比较39-41
  • 5 ZC内部实时网络通信协议的研究41-49
  • 5.1 ZC内部实时通信协议的层次结构41-42
  • 5.2 ZC内部实时通信网络专用的触发方法42-45
  • 5.3 ZC内部通信网络时钟同步策略45-46
  • 5.4 ZC内部通信网络模型结构的提出46-49
  • 6 ZC内部实时网络通信协议的实现及性能分析49-66
  • 6.1 ZC内部通信网络协议的信息帧结构的定义49-51
  • 6.2 ZC内部网络实时通信协议软件设计51-56
  • 6.2.1 ZC内部网络实时通信协议关键参数的设定方案51-52
  • 6.2.2 ZC内部网络通信协议软件流程的设计52-56
  • 6.3 操作系统的选择56-58
  • 6.4 ZC内部网络时钟同步算法的实现58-61
  • 6.5 ZC内部网络通信协议的性能分析及评价61-66
  • 6.5.1 E&TTE协议性能评价的实验环境61-62
  • 6.5.2 节点数目N对通信的影响62-64
  • 6.5.3 帧的长度F对通信的影响64-66
  • 7 总结与展望66-67
  • 参考文献67-69
  • 作者简介69-71
  • 学位论文数据集71
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