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动车组网络控制系统 车辆验收高级管理培训班 动车组技术培训班课程 －－动车组网络系统 2008.10 授课教师：史红梅 副教授 北京交通大学机电学院测控系 E－mail: hmshi@bjtu.edu.cn TEL一、网络和通信基础知识 1.1 计算机网络的组成及拓扑结构 计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物。 任何一个计算机网络均可以看成是由资源子网和通信子网两部分组成。前者提供网络的数据处理能力，后者由于实现网内的数据通信。 计算机网络的分类 最常用的分类方法：按覆盖地域大小分类。 1.广域网 2.局域网 3.城域网 局域网的拓扑结构 1.总线型结构 2.环形结构 3.星型结构 1.2 数据通信技术 数据通信方式 1.串行通信和并行通信 2.同步通信和异步通信 3.单工通信和双工通信 1.3 网络通信的硬件与软件 网络传输介质 传输介质是通信子网中沟通发送方和接收方的物理通路，可传输模拟信号或数字信号，使用点到点连接或多点连接。 1.同轴电缆 分为两类。一类是50Ω电缆，用于在局域网内传输计算机数据；另一类是75 Ω电缆，常用于传输视频信号。 2.双绞线 最便宜的局域网数据传输介质，每对由两根相互绝缘的铜线扭绞而成。扭绞的作用是减小对外的电磁辐射和外部电磁波对数据传输的干扰。 3.光缆 光缆由一根或多根极细的玻璃或塑料纤维镶嵌在护套中构成。一根光缆中可以包含多至数百根光导纤维，每根光纤又可传输一路或多路数字信号。 4.无线传输 网络通信可利用空间电磁波等实现无线传输，如微波、卫星传送、红外线传输。 网络通信设备 1.网卡（又称网络适配器） 充当网络计算机和网络传输介质之间的物理接口。 2.调制解调器 当计算机利用公用电话线与网络连接时。 3.中继器 通常在局域网中进行数据转发。它具有信号放大作用，能对弱信号进行再生；因此在传输线上使用后，能弥补信号的衰减，延伸可传播的距离。 4.集线器（hub）与交换器 都是局域网中常用的数据转发设备。二者有区别。在集线器中，各节点共享集线器的额定带宽；而交换器中各节点可独享交换器的额定带宽。 5.网桥与路由器 二者均使用于局域网—局域网互联。二者同属“存储—转发”设备。路由器通常具有比网桥更高的智能。 6.网关 网关常用于两个或多个异种网之间的连接，允许两个被连接的网络具有不同的通信协议，又称为“协议转换器”。 1.4 网络通信协议 为使通信子网有效地工作，参加通信的各方均须遵守一些共同的规则，包括通信的内容、格式、步骤以及对通信设备与线路的要求。 ISO于1984年公布了网络系统的参考模型，全名开放系统互联基本参考模型，简称ISO-OSI/RM。 在ISO-OSI/RM中，网络的结构自下而上被分成7个层次，每层各完成一定的功能。 1．物理层（第1层） 物理层提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和过程的条件。简而言之，物理层提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段，其典型的协议有EIA-232-D等。 2．数据链路层（第2 层） 数据链路层用于建立、维持和拆除链路连接，实现无差错传输的功能。在点到点或点到多点的链路上，保证信息的可靠传递。其典型的协议有OSI标准协议集中的高级数据链路控制协议HDLC。 3．网络层（第3 层） 网络层规定了网络连接的建立、维持和拆除的协议。它的主要功能是利用数据链路层所提供的相邻节点间的无差错数据传输功能，通过路由选择和中继功能，实现两个系统之问的连接。在计算机网络系统中，网络层还具有多路复用的功能。 4．传输层（第4 层） 传输层完成开放系统之间的数据传送控制。主要功能是开放系统之间数据的收发确认。同时，还用于弥补各种通信网络的质量差异，对经过下三层之后仍然存在的传输差错进行恢复，进一步提高可靠性。 二、列车通信网络协议 基于计算机技术和通信技术，现代列车普遍配置了基于网络的分布式计算机控制系统，提供整列车的控制、监测、诊断等功能。列车通信网络就是应用于列车上的计算机通信网络。 对列车通信网的要求为： （1）实时性； （2）协议简单性； （3）短帧信息传送； （4）信息交换的频繁性、网络负载的稳定性； （5）较高的安全性、容错能力； （6）低成本需要。 TCN TCN（列车通信网络）于1999年6 月正式成为国际标准，即IEC61735。该标准对列车通信网络的总体结构、连接各车辆的列车总线、连接车辆内部各智能设备的车辆总线及过程数据等内容进行了详细的规定。 它分为上、下两层，上层为列车总线，下层为车辆总线。列车总线由各个车厢内固定安装的物理传输介质（双绞线或同轴电缆）通过车厢之间的互连而构成。每个车厢内设一个通信节点，列车总线通过节点与车辆总线相连。