动车组信息网络系统—列车通信网络概述.pptx

动车组类型及分类方法

目录CONTENTS01列车通信网络概述02CRH1型动车组网络控制系统04CRH5型动车组网络控制系统03动车组网络控制系统

列车通信网络概述ARCNET转向以太网，而且ARCNET传输时间的确定性、数据传输的可靠性和组网的灵活性，使其在工业实时控制系统中找到了新的应用途径——嵌入式控制系统的应用。近年来它被广泛应用于各种自动化领域，也大量应用在高速列车的控制系统中。

ARCNET是?一种基于令牌传递?【-】(token?passing)?协议(IEEE?802.4)?的现场总线。IEEE?.4标准是令牌总线介质访问方法和协议标准。它规定了令牌总线介质访问控制(MAC)子层、物理层的服务规范、帧结构形式、控制方式的功能及其形式描述。1999?年成为美国国家标准ANSI/ATA-878.1。

列车通信网络概述1.令牌总线网的工作原理

令牌总线的物理连接一般采用总线拓扑，?通过使用一个称为令牌的特殊比特组合作为控制介质访向权力的唯一标志。?令牌总线采用半双工的通信方式，只有获得令牌的节点才能发送信息，其他节点只能接收信息，或者被动地发送信息(在拥有令牌节点的要求下，发送信息。

列车通信网络概述令牌总线网中，令牌在网络节点之间是顺着一个逻辑环路来传递的。为了构成这个逻辑环路，每个节点都动态地维护着一个连接表，该表记录着本节点在环路中的前继、后继和本节点的地址，每个节点根据后继地址确定下一占有令牌的节点。如图4.3所示。(除总线拓扑外，树状拓扑、星状拓扑等其他拓扑也可组成逻辑环路)

列车通信网络概述图4.3中的逻辑环为1→3→5→7→8→6→4→2。也就是说，网络中令牌的传送是按虚线逻辑环进行的，而数据帧的传送仍在两站点间直接运行，故这种结构又叫做逻辑环网。一个站点要发送数据必须持有令牌，持有令牌的站发完数据帧或发送的数据帧到达规定的个数，必须将发送控制权传送到逻辑环的下游站。这样，网上各站都有平等的发送数据帧的机会。而且，网上只允许有一个令牌，避免了发送时的竞争现象。

列车通信网络概述2.令牌总线的特点由令牌总线的工作原理，我们可以得知令牌总线具有如下特点：（1）同一时间，总线上只有一个数据帧在传输，也即只有一个节点在传输数据；（2）总线上所有节点共享网络带宽；（3）有最小的传输延迟时间。逻辑环网与物理环网（IEEE802.5标准）相对比，由于物理环网传送数据必须按环路进行，而逻辑环网传送数据有直接通路，所以逻辑环网延迟时间最短。（4）数据从一个节点传到另一个节点的时间是可计算的，可用于实时控制。逻辑环网与一般争用总线网相比，在网络通信量增加的情况下，争用总线网冲突增加，系统开销随之增大，系统效率迅速下降而逻辑环网可实现有优先级的数据传送，且访问和响应时间有确定值，符合实时应用要求。因此在列车通信网络中可以采用ARCNET这类令牌总线网络。

列车通信网络概述1.ARCNET协议

从OSI参考模型来看，ARCNET定义了ISO/OSI七层参考模型当中的数据链路层和物理层，并开放底层接口，允许用户自行开发嵌人式设备。设计者应针对具体的应用自行设计应用层。在物理层，ARCNET规定可使用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤，可满足绝大多数自动控制应用对速度、抗干扰性和物理介质的要求。一般来说，用同轴电缆作传输介质，最大传输距离为300m;若用双绞线作传输介质，最大距离约为120m。

列车通信网络概述ARCNET的数据传输速率为2.5?Mbit/s,最大传输距离可达6.4?km;新型的ARCNET?plus速率已从原来的2.5?Mbit/s增加到100?Mbit/s?(使用光纤时)。

ARCNET支持总线型、星形以及分布式星形等拓扑结构，最多可支持255个节点互连，并可实现多主式连接。对于总线型，在不加中继器的情况下，可带8个节点。每个ARCNET物理节点包括一个数据链路层的通信控制器芯片和一个物理层的收发器芯片。每个节点有一个网络地址(MAC地址),该地址由管理员通过8位拨码开关来设定。MAC的地址范围是0~255。

列车通信网络概述在数据链路层，采用令牌传递(?Token?Passing?)实现介质访问。各节点通过传递令牌来协调网络使用权。一个站只有获得令牌才能访问总线。当一个站获得令牌，它可以向其他站发起-次传输，?也可以向它的逻辑邻站传递令牌。每得到令牌后只能发送一包数据。所有总线上的站是平等的，共享总线带宽。这样的机制避免了冲突，因此ARCNET用于实时系统具有明显的优点:设计者可以准确预测每个站发送一条消息所需?的时间。这一点对?于需要及时相应控制的系统或机器人来说尤其重要。

ARCNET网具有效率高、节点进退网操作比较简单、实时性好等特点，用它作为列车通信网中的列车总线能够满