基于NetFPGA的以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議研究與仿真

1、基于NetFPGA的以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議研究與仿真 密級(jí):公開國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào):國(guó)際圖書分類號(hào):.西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文年 級(jí)三委二委級(jí)名姓 夏造延申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別王堂亟業(yè)專槿式遲墨墨蟹篚丕統(tǒng)指導(dǎo)老師 瑩左態(tài)量塾握二零一三年五月十日 :.:. :.,西南交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)西南交通大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于.保密口,在 年解密后適用

2、本授權(quán)書;.不保密。/磕用本授權(quán)書。請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“、”學(xué)位論文作者簽名: 指導(dǎo)老師簽名:鬲甓乜日期:.日期:.即西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文主要工作貢獻(xiàn)聲明本人在學(xué)位論文中所做的主要工作或貢獻(xiàn)如下:本課題來源于國(guó)家科技支撐計(jì)劃“中國(guó)高速列車關(guān)鍵技術(shù)研究及裝備研制”基金號(hào):中的分支?“基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)及仿真平臺(tái)研制”。論文中使用斯坦福大學(xué)研制的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺(tái),運(yùn)用其中的高速模塊化路由器作為參考設(shè)計(jì),并在其之上進(jìn)行二次開發(fā),添加雙線負(fù)載功能以提高了冗余線路的使用效率,實(shí)現(xiàn)了滿足以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)通信需求的半實(shí)物仿真硬件系統(tǒng)。在對(duì)國(guó)際電工委員會(huì)年所制定的.:電子鐵路設(shè)備一列車通信網(wǎng)絡(luò)一.分冊(cè)

3、:以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)中的核心內(nèi)容?列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議進(jìn)行分析梳理后,在平臺(tái)上通過操作系統(tǒng)下語(yǔ)言編程完成以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)模型的搭建,包括應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn),在半實(shí)物仿真系統(tǒng)中完成了以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)相鄰節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的探測(cè),建立了連通性列表和列車網(wǎng)絡(luò)目錄分別標(biāo)識(shí)列車通信網(wǎng)絡(luò)中的物理拓?fù)浜瓦壿嬐負(fù)?并增添報(bào)文定時(shí),冗余循環(huán)校驗(yàn)等模塊以保證基于以太網(wǎng)的列車網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)時(shí)性與可靠性。本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中作了明

4、確說明。本人完全了解違反上述聲明所引起的一切法律責(zé)任將由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名:嫩期:.、.第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文摘 要由于列車運(yùn)行速度的大幅提高,列車通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的逐漸復(fù)雜化,新型大容量業(yè)務(wù)的不斷增加,現(xiàn)有列車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線已趨于無法滿足列車通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)于帶寬,實(shí)時(shí)性、可靠性等重要性能的需求。而隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)因其組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活,傳輸速度高等優(yōu)點(diǎn),己成為國(guó)際電工委員會(huì)和許多發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于列車通信網(wǎng)絡(luò)的新的發(fā)展方向。論文研究?jī)?nèi)容來自于國(guó)家科技支撐計(jì)劃“中國(guó)高速列車關(guān)鍵技術(shù)研究及裝備研制”中的分支課題?“基于工

5、業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)及仿真平臺(tái)研制”。本文通過對(duì).:電子鐵路設(shè)備一列車通信網(wǎng)絡(luò)一.分冊(cè):以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)核心內(nèi)容?列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的語(yǔ)義、語(yǔ)法和時(shí)序進(jìn)行分析與梳理,給出了利用冗余線路分擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)雙線負(fù)載均衡以提高鏈路利用率,擴(kuò)大傳輸帶寬的優(yōu)化方案。本文采用斯坦福大學(xué)所研發(fā)的作為以太網(wǎng)列車網(wǎng)絡(luò)仿真驗(yàn)證的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)環(huán)境,并采用該平臺(tái)所包含的“模塊化高速路由器”項(xiàng)目作為半實(shí)物仿真系統(tǒng)的參考設(shè)計(jì)。根據(jù)參考設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)通道與相關(guān)應(yīng)用程序進(jìn)行了二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)了收發(fā)數(shù)據(jù)的接口復(fù)用,即雙線路負(fù)載均衡功能,并且給出了關(guān)鍵代碼與測(cè)試用例,為列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧與各應(yīng)用模塊提供了硬件平臺(tái)。本文根

6、據(jù).標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)了以太網(wǎng)列車通信網(wǎng)絡(luò)在初運(yùn)行過程中實(shí)行的對(duì)相鄰節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的探測(cè)算法。并且在硬件環(huán)境之上設(shè)計(jì)了以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)半實(shí)物仿真節(jié)點(diǎn)模型,包含了線路幀收發(fā)單元、鏈路收發(fā)控制單元、協(xié)議運(yùn)維單元、報(bào)文定時(shí)單元,循環(huán)冗余檢查單元等功能模塊。其中循環(huán)冗余檢查單元與協(xié)議內(nèi)部校驗(yàn)機(jī)制共同滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?報(bào)文定時(shí)單元與鏈路收發(fā)單元?jiǎng)t用于滿足列車網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)時(shí)性的需求。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)后,將多個(gè)節(jié)點(diǎn)模型在物理層鏈接,實(shí)現(xiàn)了列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的半實(shí)物仿真平臺(tái),并在其之上實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)探測(cè)算法,通過對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?連通性列表與列車網(wǎng)絡(luò)目錄的維護(hù),建立了以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)的拓?fù)涔芾斫Y(jié)構(gòu)。論文最后給出了半實(shí)物仿真平臺(tái)的

7、測(cè)試用例,給出了滿足.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試結(jié)果,驗(yàn)證了系統(tǒng)功能以及設(shè)計(jì)算法的正確性。本設(shè)計(jì)為以太網(wǎng)列車網(wǎng)絡(luò)仿真模型提供了框架,為我國(guó)該領(lǐng)域的自主研究與創(chuàng)新進(jìn)行了一定的探索。關(guān)鍵詞:列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn):;半實(shí)物仿真;節(jié)點(diǎn)模型第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 ,?,. , , . ”?” ”. . .:?抓.:? 一 ,” ”, . . ,?.? , , . ,. ., ?. , , , 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè) ., , ., . , ., ? . .,. :;:?西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè)目 錄第章緒論?.課題研究的主要目標(biāo)、內(nèi)容與方法一.課題需解決的關(guān)鍵問題?一.論文的組織安排第

8、章列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的分析與優(yōu)化?.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的目標(biāo)及設(shè)想?.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的語(yǔ)義?.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議所定義的常規(guī)行為?.以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)初運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換?一.以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)探測(cè)一.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的語(yǔ)法?.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文定義.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文傳輸與地址.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文定義?.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文定義.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文定義?.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義?.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的時(shí)序.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議幀時(shí)序?.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議運(yùn)行時(shí)序.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的優(yōu)化:雙線負(fù)載均衡?一.本章小結(jié)?一第章模塊化路由器參考設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與開發(fā)?.開發(fā)平臺(tái)概述?一.開發(fā)環(huán)境搭建?.模塊

9、化路由器參考設(shè)計(jì).模塊化路由器硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu).模塊化路由器參考管道?. 模塊化路由器應(yīng)用程序?西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè).模塊化路由器雙線負(fù)載均衡?.本章小結(jié)?一第章列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議半實(shí)物仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì).協(xié)議半實(shí)物仿真驗(yàn)證原理?.線路幀接收單元設(shè)計(jì).循環(huán)冗余檢查單元設(shè)計(jì).報(bào)文定時(shí)單元設(shè)計(jì)?.板卡驅(qū)動(dòng)架構(gòu).底層管理單元設(shè)計(jì)?.鏈路收發(fā)控制單元設(shè)計(jì).運(yùn)維單元設(shè)計(jì). .本章小結(jié)?.第章列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議半實(shí)物仿真系統(tǒng)功能測(cè)試?.半實(shí)物仿真系統(tǒng)雙線負(fù)載均衡功能測(cè)試.半實(shí)物仿真系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立功能測(cè)試一.本章小結(jié)?一結(jié) 論.致謝.參考文獻(xiàn)攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文

10、第頁(yè)第章緒論.課題的研究背景及意義本課題來源于國(guó)家科技支撐計(jì)劃“中國(guó)高速列車關(guān)鍵技術(shù)研究及裝備研制”基金號(hào):中的分支?“基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)及仿真平臺(tái)研制”。近年來隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的成熟和發(fā)展,列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已成為城市軌道交通車輛和鐵道車輛的關(guān)鍵系統(tǒng)。隨著最終用戶對(duì)列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能要求的提高,如旅客信息傳輸、在線視頻監(jiān)控和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)等功能【 。需要列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有較高的實(shí)時(shí)性和較好的可維護(hù)性,并能將列車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù),現(xiàn)有列車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線無法滿足上述要求,而工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)克服了現(xiàn)有列車網(wǎng)絡(luò)總線傳輸速度低、組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單一等缺點(diǎn)【,是未來列車通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的

11、大勢(shì)所趨。列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議 ,是列車通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議正.:電子鐵路設(shè)備一列車通信網(wǎng)絡(luò)一.分冊(cè):以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)的核心內(nèi)容,設(shè)定它的目的在于通過建立連通性列表和列車網(wǎng)絡(luò)目錄,來獲取以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng) 的物理拓?fù)浜瓦壿嬐負(fù)?從而使得健壯的列車口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被持續(xù)計(jì)算,并同步在所有的骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中【。它為穩(wěn)定的以太網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)提供支持,因此對(duì)于拓?fù)浒l(fā)間協(xié)議的研究和仿真就顯得尤為重要。的模塊化設(shè)計(jì)理念以及強(qiáng)大的硬件支持,允許網(wǎng)絡(luò)研究者在其平臺(tái)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)千兆級(jí)別的高性能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)【。不但滿足了工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬,同時(shí)還允許將龐大復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)處理器設(shè)計(jì)化整為零,自行設(shè)計(jì)或者調(diào)用已存在的硬件模塊來自行組合,可以讓開發(fā)者方便

12、的實(shí)現(xiàn)高性能路由器的加速效果,雙線路接入負(fù)載均衡等功能,完全符合將其作列車以太網(wǎng)通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)的需求。因此,建立工業(yè)以太網(wǎng)列車通信系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)可為我國(guó)的列車網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究、基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)和通信機(jī)制的研究提供重要的參考依據(jù)。對(duì)于我國(guó)自主掌握高速列車網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng),適應(yīng)高速鐵路未來發(fā)展要求和控制生產(chǎn)運(yùn)用成本具有顯著的意義。.以太網(wǎng)列車通信網(wǎng)絡(luò)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀對(duì)于以工業(yè)以太網(wǎng)為主的列車骨干網(wǎng)絡(luò),總線技術(shù)國(guó)際電工委員會(huì)已完成了相關(guān)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn),用以推動(dòng)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在列車通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的全面應(yīng)用【】,目前已于年完成了.:電子鐵路設(shè)備一列車通信網(wǎng)

13、絡(luò)一.分冊(cè):以太網(wǎng)列車組成網(wǎng),作為以太網(wǎng)列車通信網(wǎng)絡(luò)第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文的車輛網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn);于年完成了.:電子鐵路設(shè)備一列車通信網(wǎng)絡(luò)分冊(cè):以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng),作為以太網(wǎng)列車通信網(wǎng)絡(luò)列車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)【。目前國(guó)外的項(xiàng)目中,新開發(fā)的以太網(wǎng)通路和原有的列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍同時(shí)存在。如川在德國(guó)和荷蘭的區(qū)域性列車上配備了車載以太網(wǎng)系統(tǒng)中以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可確定列車的組成如列車由何種車廂組成,車廂的結(jié)合次序如何及它們以何種方向運(yùn)行可打開正確的車門組等,而仍保持用于列車范圍的通信功能。來自于瑞士的開發(fā)的一套基于以太網(wǎng)的列車控制和檢測(cè)系統(tǒng)中,將僅用于本地連接功能,而列車范圍內(nèi)的通信任務(wù)將由以太網(wǎng)列車主干網(wǎng)完成一。國(guó)

14、內(nèi)也有學(xué)校和公司合作研制出類似的列車通信系統(tǒng)方案,如北京交通大學(xué)采用底層通信網(wǎng)絡(luò)采用總線的通信方式,連接車廂內(nèi)主要的電氣控制設(shè)備。上層網(wǎng)絡(luò)是通過工業(yè)以太網(wǎng)來連接遠(yuǎn)程的監(jiān)控主機(jī),/網(wǎng)關(guān)連接現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),完成總線與工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換;以太網(wǎng)則將通信數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控 。西南交通大學(xué)則采用總線作為列車的主控網(wǎng)絡(luò),用以太網(wǎng)控制器和單片機(jī)調(diào)節(jié)列車的主要控制單元的運(yùn)作,工業(yè)以太網(wǎng)主要進(jìn)行一些輔助控制功能,并在模擬的車輛實(shí)驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行了初步驗(yàn)證【。但總體來說,我國(guó)的以太網(wǎng)列車通信網(wǎng)絡(luò)尚停留在實(shí)驗(yàn)室仿真階段,還沒得到具體的實(shí)際應(yīng)用。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外列車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的技術(shù)和現(xiàn)狀,工業(yè)以太

15、網(wǎng)技術(shù)在列車網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,即工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合以及以工業(yè)以太網(wǎng)為主的列車總線技術(shù) ,但根據(jù)以太網(wǎng)的特點(diǎn)以及列車通信網(wǎng)絡(luò)的需求而在未來的兩三年內(nèi),以太網(wǎng)將完全取代其他總線技術(shù)。.課題的主要研究工作.課題研究的主要目標(biāo)、內(nèi)容與方法該課題是以.:電子鐵路設(shè)備一列車通信網(wǎng)絡(luò).分冊(cè):以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)為標(biāo)準(zhǔn),著重研究其中的列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議,建立連通性列表和列車網(wǎng)絡(luò)目錄,將其寫入路由器。搭建符合該協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信純軟件及半實(shí)物仿真平臺(tái),對(duì)協(xié)議進(jìn)行仿真與驗(yàn)證。對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)在列車網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的實(shí)時(shí)性、可靠性進(jìn)行仿真和驗(yàn)證,并研究改善網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性性能的方法,研究網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性技術(shù),使其滿足

16、高速列車網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的需要。主要包括下面幾方面的內(nèi)容:.研究和優(yōu)化基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議對(duì)于列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議進(jìn)行分析,提煉出以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)置以及節(jié)點(diǎn)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè)初運(yùn)行的狀態(tài)流程,并且總結(jié)歸納出列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的三要素:語(yǔ)義,傳輸列車信息的內(nèi)容,需要作出的動(dòng)作及響應(yīng);語(yǔ)法:列車數(shù)據(jù)與控制信息的格式,數(shù)據(jù)編碼以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);時(shí)序:列車事件的先后順序和速度匹配。確保純軟件仿真及半實(shí)物平臺(tái)的仿真擁有充分理論依據(jù)。.實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)模塊化高速路由器的參考設(shè)計(jì)協(xié)議的半實(shí)物仿真在斯坦福路模塊化高速路由器的參考設(shè)計(jì)框架下進(jìn)行開發(fā),這一統(tǒng)一的基本框架也是本文模擬以太網(wǎng)列

17、車骨干網(wǎng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。因此首先要在代碼進(jìn)行修改加開發(fā)平臺(tái)上將其實(shí)現(xiàn),并且通過對(duì)參考設(shè)計(jì)中入雙線路負(fù)載均衡的功能模塊,提供拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的移植環(huán)境。.研制.中列車通信網(wǎng)絡(luò)的半實(shí)物仿真平臺(tái)在硬件平臺(tái)上研制面向高速列車的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)檢測(cè)和調(diào)試的環(huán)境,搭建以太網(wǎng)列車列車骨干網(wǎng)通信系統(tǒng)的框架。設(shè)計(jì)適用于列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模型,包含線路幀收發(fā)、報(bào)文定時(shí)、冗余檢驗(yàn)、狀態(tài)管理等各個(gè)系統(tǒng)模塊的建立。.設(shè)計(jì)以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法并在半實(shí)物仿真平臺(tái)之上實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間的偶合機(jī)制,建立物理拓?fù)浜瓦壿嬐負(fù)涞倪B通性列表和列車網(wǎng)絡(luò)目錄,通過兩種拓?fù)涞贸鲆蕴W(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和子網(wǎng)等標(biāo)示

18、符,將這些標(biāo)示符將用于建立列車映圖,列車路由定義,網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換名。值,終端設(shè)備.課題需解決的關(guān)鍵問題.基于以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)半實(shí)物仿真與聯(lián)合調(diào)試的試平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)如何設(shè)計(jì)研制基于的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接口卡與交換機(jī)設(shè)備,將工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議的進(jìn)行設(shè)計(jì),使用 通過二次開發(fā)搭建工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。以協(xié)議模型為參考,根據(jù)高性能路由器相關(guān)原理和算法,在硬件平臺(tái)和系統(tǒng)環(huán)境語(yǔ)言和語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)探測(cè),信息幀的發(fā)送接收、幀發(fā)中通過送確認(rèn)和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能。.太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)中相鄰節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)如何探測(cè)通過分析.:電子鐵路設(shè)備一列車通信網(wǎng)絡(luò)一.分冊(cè):以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)對(duì)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的描述,要構(gòu)建出 和數(shù)據(jù)報(bào)文,并按特定的時(shí)序

19、與機(jī)制實(shí)現(xiàn)以上兩種報(bào)文的收發(fā)和維護(hù),在此過程中得出節(jié)點(diǎn)相鄰的節(jié)點(diǎn)信息以及該節(jié)點(diǎn)在列車網(wǎng)絡(luò)中的位置。.列車骨干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾砣绾谓５陧?yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文順序和建立物理拓?fù)涞囊蕴W(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)向列表。物理拓?fù)淇偸请S著鏈接的數(shù)目的改變而更新。所有的都需要被探測(cè)主節(jié)點(diǎn)或備份節(jié)點(diǎn)。建立邏輯拓?fù)涞牧熊囎泳W(wǎng)順序和導(dǎo)向列表。邏輯拓?fù)浒恕白泳W(wǎng)”和“ ”,它們將被記錄,以使得一些丟失的或組合網(wǎng)的標(biāo)示符被所保留。將其用于不同的之間的子網(wǎng)數(shù)據(jù)交換。.論文的組織安排第章.緒論。介紹課題一“基于的以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議研究與仿真”的選題背景及意義及其國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并闡述了課題的研究目標(biāo)、內(nèi)

20、容、方法及需解決的關(guān)鍵問題。第章.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的分析與優(yōu)化。給出以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的語(yǔ)義、語(yǔ)法和同步機(jī)制,并分析仿真系統(tǒng)各個(gè)模塊的功能需求,同時(shí)增加數(shù)據(jù)鏈路層的雙線負(fù)載均衡功能,擴(kuò)充了接口的帶寬。第章.模塊化路由器參考設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與開發(fā)。實(shí)現(xiàn)斯坦福模塊化高速路由器的參考設(shè)計(jì),并描述實(shí)現(xiàn)過程與原理,并在其之上進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)雙線負(fù)載均衡功能,為協(xié)議移植提供硬件平臺(tái)。第章.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議半實(shí)物仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)列車網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)探測(cè)算法,通過系統(tǒng)下的語(yǔ)言編程,實(shí)現(xiàn)列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議在硬件平臺(tái)上的運(yùn)行,建立以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浜瓦壿嬐負(fù)洹５谡?列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議半實(shí)物仿真系統(tǒng)功能測(cè)試。

21、對(duì)前四章所設(shè)計(jì)的半實(shí)物仿真平臺(tái)上對(duì)雙線負(fù)載均衡以及拓?fù)浣⒐δ苓M(jìn)行驗(yàn)證。給出了測(cè)試用例以及檢測(cè)結(jié)果。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè)它將被記錄在在一個(gè)新邏輯拓?fù)渲卸灰馕吨粋€(gè)新的初運(yùn)行。列車應(yīng)用程序?qū)Q定是否需要一個(gè)新的初運(yùn)行一個(gè)新的口映圖。關(guān)于拓?fù)渥陨碜钪匾脑O(shè)想是:骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在線型拓?fù)渲薪邮芴幚怼Ｒ虼?該協(xié)議旨在發(fā)現(xiàn)一個(gè)順序定向的列表【。它并不能正常的在環(huán)型或樹型拓?fù)渲羞\(yùn)行,因此會(huì)做一些路由協(xié)議。由于采用線型拓?fù)?每一個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有,或者個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。因此,他們將有“方向”的概念,并且他們必須能夠獨(dú)立的鏈路聚合到每一邊的每個(gè)端口上來發(fā)送和接收明確的幀。如圖.所示,兩個(gè)之間的每一條線路都用一

22、個(gè)字母來標(biāo)識(shí)。因?yàn)樽疃嘤兴臈l線被聚合,故采用字母“”到“來進(jìn)行標(biāo)識(shí),由于“”和“”是可選的,以下只顯示出“”和“”線路。線路 左 右 線路以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)方 方線路 向 向線路接接 固口 口列車交換機(jī)圖.以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)定位能力設(shè)定連接到方向的交換機(jī)以太網(wǎng)端口被命名為“左方向接口”,連接到方向的為“右方向接口”。對(duì)于鏈接到方向或者方向的端口配置可以自選。交換機(jī)端口之間的變量如標(biāo)識(shí)號(hào),方向以及線路都將在報(bào)文中被推斷。.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,節(jié)點(diǎn)之間要有條不紊的交換數(shù)據(jù)就要最后協(xié)議中規(guī)定的通信規(guī)約。協(xié)議實(shí)質(zhì)上是網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)使用的一種共同語(yǔ)言,一般有各組成部分語(yǔ)義、語(yǔ)

23、法和時(shí)序【】。其中語(yǔ)義定義了要做什么,即解釋了協(xié)議信息每個(gè)部分的意義,需要發(fā)出何種信息以及完成的動(dòng)作以及做出什么樣的響應(yīng)。.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議所定義的常規(guī)行為初運(yùn)行過程應(yīng)當(dāng)在所有以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之上運(yùn)行:?發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控列車以太網(wǎng)骨干網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)拓?fù)溥^程需要一直保持激活,拓?fù)湎?bào)文被從每一個(gè)多路轉(zhuǎn)發(fā)到其他節(jié)點(diǎn),所以交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)列表要隨著每一次傳輸不斷更新。?與列車應(yīng)用程序通告并協(xié)商拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。沒有應(yīng)用程序的承認(rèn)就不能追加任何行為。?在應(yīng)用程序承認(rèn)之后,列車邏輯拓?fù)浔挥脕韰⒖家越⒘熊嚳谟硤D并且更新網(wǎng)第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文絡(luò)服務(wù),?。終端設(shè)備將被通告最新被認(rèn)可的拓?fù)洹Ａ熊嚥恍枰亩丝?/p>

24、被設(shè)為阻塞狀態(tài)并且之有初始消息玎巳報(bào)文被發(fā)送使用管理地址以發(fā)現(xiàn)最后的耦合。拓?fù)涞姆€(wěn)定性基于的計(jì)算。當(dāng)所有的本地的或者從別的獲取的一致的時(shí)候,所有的分享相同的值。結(jié)果是純粹的拓?fù)湫畔?在此描述的協(xié)議目的在于在最短的時(shí)間內(nèi)決定拓?fù)渥兓约?或者穩(wěn)定性。完整的一致性信息交換以及共享將在另一份協(xié)議中得到實(shí)現(xiàn)。由于列車組裝/拆卸或者事件丟失所需的更改之間的區(qū)別同樣被進(jìn)行了處理用來避免同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)初運(yùn)行過程川。.以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)初運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)初運(yùn)行過程如圖.所示:否否圖. 初運(yùn)行流程.行為描述組態(tài)成型初始化。交換機(jī)端口被設(shè)為學(xué)習(xí)狀態(tài)。轉(zhuǎn)發(fā)功能被禁止,沒有配置,交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)表清空。激活

25、鏈路聚合左側(cè)交換機(jī)端口被配置為靜態(tài)聚合,獨(dú)立于右側(cè)端口。第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文建立物理與邏輯拓?fù)湮锢硗負(fù)渑c建?后臺(tái)程序發(fā)送幀并且建立連通性列表立列車網(wǎng)絡(luò)目錄邏輯拓?fù)洹?dòng)后臺(tái)程序啟動(dòng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的應(yīng)用程序。管理鏈路狀態(tài)需要通過使用以下管理相鄰節(jié)點(diǎn)鏈路的狀態(tài):?幀?以太網(wǎng)物理端口狀態(tài)設(shè)置拓?fù)溆?jì)算記錄列車網(wǎng)絡(luò)目錄的作為最新的拓?fù)溆?jì)算器初運(yùn)行標(biāo)識(shí)符。設(shè)置映圖以及服務(wù)初始化映圖所有的參數(shù):口地址,網(wǎng)絡(luò)掩碼,名稱解析,路由使用”和“結(jié)果“ ”。重新開啟服務(wù),清空列表。激活路由功能和之間的轉(zhuǎn)發(fā)功能被激活。之間可以通信。通告列車應(yīng)用程序新的初運(yùn)行被通告到內(nèi)的列車應(yīng)用程序。根據(jù)的技術(shù),需要輸出列車

26、拓?fù)?。發(fā)送在狀態(tài)初運(yùn)行 中,每一個(gè)或者中其他的特殊需要發(fā)送一次或者按需要發(fā)送多次報(bào)文。禁用路由與之間的轉(zhuǎn)發(fā)被禁止。之間不準(zhǔn)許通信。.判斷條件描述物理拓?fù)湟恢峦ㄟ^布爾值標(biāo)識(shí), 當(dāng)物理拓?fù)涔蚕淼剿械乃芯哂邢嗤倪B通性列表為真。邏輯拓?fù)湟恢庐?dāng)邏輯拓?fù)涔蚕淼剿械乃芯哂型ㄟ^布爾值標(biāo)識(shí),相同列車網(wǎng)絡(luò)目錄為真。初運(yùn)行抑制第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文通過布爾值標(biāo)識(shí),當(dāng)列車應(yīng)用程序需要避免新的初運(yùn)行時(shí)為真比如說列車正在運(yùn)作模式中移動(dòng),當(dāng)類車應(yīng)用程序啟動(dòng)初運(yùn)行來修改所有口設(shè)置時(shí)為假。這個(gè)標(biāo)記是使用報(bào)文中“抑制”作用域以及本地參數(shù)所產(chǎn)生的結(jié)果。啟動(dòng)初運(yùn)行時(shí)所有的都要激活它。.以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)探測(cè).

27、骨干網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)探測(cè)在任意時(shí)刻,每一個(gè)需要探測(cè)同一個(gè)以太骨干網(wǎng)內(nèi)部的其他節(jié)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)探測(cè),每一個(gè)需要周期性對(duì)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)廣播報(bào)文,它的名稱叫,鏈路聚合組兩個(gè)方向被用來發(fā)送這個(gè)報(bào)文。接收到該報(bào)文,一個(gè)需要在自身的路由表查找報(bào)文中的地址是否在它的左端或者右端相鄰。當(dāng)一個(gè)在中沒有相鄰節(jié)點(diǎn)時(shí)從未收到報(bào)文,穩(wěn)定性在一個(gè)延時(shí)后被自動(dòng)聲明。在一個(gè)時(shí)延內(nèi)沒沒收到特說的所發(fā)出的 報(bào)文被用來判定已丟失。兩類標(biāo)識(shí)將用于建立連通性列表:?“連通性矢量”字段?“矢量”字段具體使用哪個(gè)字段作為輸入可自由選擇,但填充這些字段被定義為是強(qiáng)制的。為了安全考慮協(xié)議建議同時(shí)兩個(gè)字段來建立建立連通性列表物理拓?fù)洹?相鄰節(jié)點(diǎn)探測(cè)一旦

28、物理拓?fù)浔涣熊噾?yīng)用做確立,兩段節(jié)點(diǎn)的以太網(wǎng)接口將設(shè)為封閉模式。只有管理報(bào)文可以在其中傳輸。左右之間的節(jié)點(diǎn)將周期性的交換一類報(bào)文,該報(bào)文的名稱為“ ”。該報(bào)文占用很小的字節(jié),他們?cè)趦蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間相互傳輸,來確定對(duì)方時(shí)候能給與一個(gè)快速的反應(yīng)。在一個(gè)時(shí)延內(nèi)是否收到 報(bào)文將用于探測(cè)相鄰節(jié)點(diǎn)是否還在鏈接狀態(tài)。.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的語(yǔ)法協(xié)議三要素中的語(yǔ)法表示要怎么做,它將若干個(gè)協(xié)議元素和數(shù)據(jù)組合在一起,表達(dá)一個(gè)完整的內(nèi)容所遵循的格式,定義了用戶數(shù)據(jù)與協(xié)議信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編碼、電平,數(shù)據(jù)出現(xiàn)的順序等。第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文定義該副條款定義了之間為初運(yùn)行而交換的數(shù)據(jù)包的格式。以下

29、有三種數(shù)據(jù)包被定義:幀,用于發(fā)現(xiàn)直接與其相連的節(jié)點(diǎn)并且檢測(cè)與這些相鄰節(jié)點(diǎn)的物理通信連接。幀,用于對(duì)所有其他的發(fā)送該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)點(diǎn)的信息。幀,用于為其他提供節(jié)點(diǎn)所連接的基本信息。.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文傳輸與地址列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議定義了兩類以太網(wǎng)協(xié)議幀和一類用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議幀:幀:基于鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議 ,除了所必須帶有的三元組 ,還擁有協(xié)議所定義的特殊。幀,特殊的以太網(wǎng)廣播幀。幀,擁有以太網(wǎng).所規(guī)定的最大容量的特殊的數(shù)據(jù)報(bào)文,以避免口層的分裂。以下地址可用于以太網(wǎng)協(xié)議幀的發(fā)送,如表.所示。表以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀目的地址數(shù)據(jù)報(bào)文 目的地址 目標(biāo)節(jié)點(diǎn) 定義根據(jù) .與定義。. 相鄰節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)許節(jié)點(diǎn)交換底盤和端口信息根

30、據(jù) .定義。將廣播. 全節(jié)點(diǎn)地址用于所有節(jié)點(diǎn)傳遞拓?fù)湫畔?。以?協(xié)議的相關(guān)參數(shù)將被用于 幀定義,如表所示。表.基于的協(xié)議報(bào)文目的廣播地址數(shù)據(jù)報(bào)文 廣播地址 端口 目標(biāo)節(jié)點(diǎn) 定義列車組合網(wǎng) 根據(jù) ,采用./. 中所有的終 為網(wǎng)絡(luò)地址域,其中.端設(shè)備 作為組合網(wǎng)信息組播地址西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 頁(yè).列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文定義列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文是根據(jù)鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議數(shù)據(jù)單元,來定義的,詳情請(qǐng)見 .中定義強(qiáng)制和原始特殊的內(nèi)容,報(bào)文結(jié)構(gòu)如圖.所示。端以太罔助底層 生存時(shí)間報(bào)文結(jié)束以太網(wǎng)?中規(guī)定需強(qiáng)制包含類型 長(zhǎng)度 組織唯一標(biāo)示符 子類型 包含信息圖 報(bào)文的結(jié)構(gòu)描述對(duì)于協(xié)議,它使用虛擬局域網(wǎng)

31、字段作為自身的參數(shù)根據(jù).所定義。如果存在,優(yōu)先級(jí)的數(shù)值將被設(shè)為。列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文的具體定義如表.所示。表. 報(bào)文字段名 描述 類型 賦值長(zhǎng)度.目的地址 地址. 】源地址 發(fā)送方地址】以太網(wǎng)類型 以太網(wǎng)類型標(biāo)識(shí)】類型 底層強(qiáng)制包含】長(zhǎng)度以計(jì)算的長(zhǎng)度底層子類型 底層子類型:地址 底層底層發(fā)送方的地址】類型 端口強(qiáng)制包含長(zhǎng)度 以計(jì)算的長(zhǎng)度端口子類型 代理線路 端口 ,輸出物理端口 類型 有效時(shí)間強(qiáng)制包含長(zhǎng)度以計(jì)算的長(zhǎng)度有效時(shí)間 的有效時(shí)間原始特殊類型特殊】長(zhǎng)度以計(jì)算的長(zhǎng)度組織唯一標(biāo)示符,?子類型版本 版本左側(cè)標(biāo)識(shí) 數(shù)據(jù)包的序號(hào)實(shí)時(shí)更新第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文提供方的具體信息,內(nèi)容為提供

32、者 已終止符為結(jié)束的字符串,】 ”必要時(shí)填充空字符。評(píng)估鏈路狀態(tài),如果從鄰居節(jié)點(diǎn)收到報(bào)文并且鏈路可信端口處于激活狀態(tài),則該鏈.接認(rèn)為是可信的。如果相應(yīng) .鏈路不可信鏈路一的端口處于抑制狀態(tài)或者 .未激活.在長(zhǎng)時(shí)間沒收到報(bào) .無效值.文則認(rèn)為鏈路是不可信的。接收超時(shí)管理的目的在于.慢模式在任何情況下加快故障檢測(cè)。此信息控制相鄰報(bào)文之超時(shí)管理間傳輸?shù)臅r(shí)間。如果在慢模 .快模式式下收到幀回復(fù),則告知相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)入快模式。的源地址 ? 源對(duì)于信息診斷,源出口的物理端口號(hào), 輸出線路 最近發(fā)送此幀的線路名稱.方向輸出方向 該條輸出線路的方向.方向相鄰 已知相鄰節(jié)點(diǎn)的地址組合網(wǎng)通用唯一,為所在詳見 網(wǎng)絡(luò)中的

33、所共享設(shè)置列車初運(yùn)行批準(zhǔn)的列 .初運(yùn)行抑止初運(yùn)行抑制標(biāo)識(shí) 車應(yīng)用程序狀態(tài)為不可用, 一初運(yùn)行允許直到建立第一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) .不可用預(yù)留字段 預(yù)留字段,以后使用 全部設(shè)為.幀檢測(cè)序列根據(jù)幀檢測(cè)序列 以及特殊的 來 刪 計(jì)算,并且在此被插入。類型 結(jié)束強(qiáng)制包含】長(zhǎng)度以計(jì)算的長(zhǎng)度以太網(wǎng) 丸愀 組合網(wǎng)唯一標(biāo)示符用于識(shí)別唯一的組合網(wǎng)標(biāo)識(shí)而不需要一個(gè)向主站注冊(cè)的過程。為一個(gè) 的標(biāo)示符,它根據(jù)被定義,所有的以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)在同一個(gè)組合網(wǎng)中必須擁有同一組合網(wǎng)唯一標(biāo)示符。.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文定義該報(bào)文被用于建立物理和邏輯拓?fù)?它使用虛擬局域網(wǎng)第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文字段作為自身的參數(shù)根據(jù) .所定義。如

34、果存在,優(yōu)先級(jí)的數(shù)值將被設(shè)為,報(bào)文結(jié)構(gòu)如圖.所示。圖 報(bào)文的結(jié)構(gòu)描述列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文的具體定義如表所示。表 報(bào)文長(zhǎng)度類型 賦值字段名 描述地址. 一.目的地址 】?【 源地址 發(fā)送方地址【 以太網(wǎng)類型 以太網(wǎng)類型標(biāo)識(shí) 】以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)類型用于建立“連通性列表”】長(zhǎng)度以計(jì)算的長(zhǎng)度一個(gè)純文本字符串,用于監(jiān) 協(xié)議標(biāo)識(shí)控工具過濾以太網(wǎng)協(xié)議協(xié)議版本 初運(yùn)行協(xié)議的版本左側(cè)標(biāo)識(shí) 數(shù)據(jù)包的序號(hào)實(shí)時(shí)更新.還未初運(yùn)行初運(yùn)行狀態(tài)機(jī)的狀初運(yùn)行狀態(tài) .初運(yùn)行態(tài),只為提供信息準(zhǔn)備初運(yùn)行.線路正常. .線路不正常方向鏈路總 方向所有鏈路狀態(tài),可以一未激活狀態(tài) 用于過濾線路. .無效值.無效值不會(huì)被使用線路方向相連線

35、線路方向相連線路名,路標(biāo)識(shí) 稱,可以用于過濾線路線路方向相連線 線路方向相連線路名。,路標(biāo)識(shí) 稱,可以用于過濾線路線路方向相連線 線路方向相連線路名,路標(biāo)識(shí) 稱,可以用于過濾線路線路方向相連線 線路方向相連線路名,路標(biāo)識(shí) 稱,可以用于過濾線路.線路正常方向鏈路總 方向所有鏈路狀態(tài),可以. .線路不正常狀態(tài) 用于過濾線路一 一未激活西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè).一無效值.一無效值不會(huì)被使用線路方向相連線 線路方向相連線路名,路標(biāo)識(shí) 稱,可以用于過濾線路線路方向相連線 線路方向相連線路名,路標(biāo)識(shí) 稱,可以用于過濾線路線路方向相連線 線路方向相連線路名,路標(biāo)識(shí) 稱,可以用于過濾線路線路方向相

36、連線 線路方向相連線路名,路標(biāo)識(shí) 稱,可以用于過濾線路.未定義主節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)角色 額定的角色分配.備用.未降級(jí)的一抑止從本節(jié)點(diǎn)發(fā)出的抑止請(qǐng)求,抑止為本地信息 .開啟表示遠(yuǎn)程聚合在延伸的情 一抑止路由抑止 況下,是否允許以創(chuàng)立 .開啟.直連定向 在組網(wǎng)中的方向.逆向連通性列表 內(nèi)部連通性列表的校驗(yàn)和?方向地址 方向相連節(jié)點(diǎn)地址自身地址 ? ? 方向地址 方向相連節(jié)點(diǎn)地址 方向節(jié)點(diǎn)數(shù)方向所相連節(jié)點(diǎn)數(shù) 方向節(jié)點(diǎn)數(shù) 方向所相連節(jié)點(diǎn)數(shù)?一【方向所相連宰方向節(jié)點(diǎn)數(shù)組 節(jié)點(diǎn)數(shù)組未排序,以?地址描述?方向所相連方向節(jié)點(diǎn)數(shù)組 節(jié)點(diǎn)數(shù)組未排序,以 ?地址描述.幀檢測(cè)序列根據(jù)【 幀檢測(cè)序列 以及該段來計(jì)算,并且在此被插

37、入。以太網(wǎng)列車組合網(wǎng)類型用于建立“列車網(wǎng)絡(luò)目錄”】長(zhǎng)度以計(jì)算的長(zhǎng)度組合網(wǎng)通用唯一,為所在詳見 】網(wǎng)絡(luò)中的所共享 組合網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù) 在組合網(wǎng)中擁有多少刪 拓?fù)溆?jì)數(shù)器 列車網(wǎng)絡(luò)目錄內(nèi)部校驗(yàn)和拓延標(biāo)識(shí) 表明列車車廂數(shù)量經(jīng)過一 .列車拓延第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文.列車非拓延個(gè)初運(yùn)行機(jī)制獲得拓延出現(xiàn)一個(gè)新的。使用 報(bào)文探測(cè),如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行置位。當(dāng)節(jié)點(diǎn)消失或者新列車網(wǎng)絡(luò)目錄建立則重置。表明列車車廂兩端之一丟失至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)。使用報(bào)文探測(cè),如 一車縮減縮減標(biāo)識(shí) 根據(jù)列車網(wǎng)絡(luò)目錄發(fā)現(xiàn)終 .列車非縮減端節(jié)點(diǎn)丟失或者新列車網(wǎng)絡(luò)目錄建立則重置。一個(gè)列車組的組合網(wǎng)數(shù),作組合網(wǎng)數(shù)量為列車組的靜態(tài)標(biāo)識(shí)。從

38、組合網(wǎng)撐到組合網(wǎng)州.該字段標(biāo)識(shí)以太網(wǎng)列車組 .未使用組合網(wǎng)類型.合網(wǎng)類型.以太網(wǎng)一個(gè)列車組的數(shù),作列車組數(shù)為列車組的靜態(tài)標(biāo)識(shí)。從到下鏈接的組 下鏈接組合網(wǎng)列 未連接合網(wǎng)數(shù)目 表,每一代表一組合網(wǎng) .已連接下鏈接的組 下鏈接組合網(wǎng)列 未連接合網(wǎng)數(shù)目 表,每一代表一組合網(wǎng) 已連接.幀檢測(cè)序列根據(jù)幀檢測(cè)序列 以及該段來計(jì)算,并且 在此被插入。以太網(wǎng).列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文定義在完成初運(yùn)行之后所有的節(jié)點(diǎn)都需要交換 報(bào)文。 報(bào)文中應(yīng)該包含以下信息:?列車組標(biāo)識(shí)?列車組性能?列車組提供的性能?列車組中車廂的數(shù)目及各車廂的標(biāo)識(shí)?列車組中車廂方向第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文?各車廂性能?各車廂終端設(shè)備個(gè)數(shù)

39、可選?各車廂終端設(shè)備性能可選報(bào)文字段根據(jù)“服務(wù)質(zhì)量 ”定義,同時(shí)該報(bào)文 被分類為檢查數(shù)據(jù),報(bào)文的差分服務(wù)代碼點(diǎn)字段應(yīng)該被設(shè)置為,報(bào)文結(jié)構(gòu)如圖所示。字段 以太網(wǎng) 字段; 三 :、昧、鏟?五?;。:?。;.,多么長(zhǎng)度 協(xié)議版本類型、.長(zhǎng)度協(xié)議標(biāo)示符 協(xié)議版本 包含信息 類型 協(xié)議標(biāo)示符圖 報(bào)文的結(jié)構(gòu)描述列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議報(bào)文的具體定義如表.所示。表. 報(bào)文字段名 描述 類型 賦值長(zhǎng)度目的地址 目的地址.】一 源地址 發(fā)送方地址】以太網(wǎng)類型 以太網(wǎng)類型標(biāo)識(shí) 刪 】:根據(jù) 定義的頭部結(jié)構(gòu) .:源頭部結(jié)構(gòu)?:.根據(jù) 定義的頭部結(jié)構(gòu) 目的端口:】頭部結(jié)構(gòu) 類型長(zhǎng)度長(zhǎng)度一個(gè)純文本字符串,用于協(xié)議標(biāo)示符 。 】

40、監(jiān)控工具過濾以太網(wǎng)協(xié)議協(xié)議版本 協(xié)議的版本 組合網(wǎng)通用唯一,為所詳見】在網(wǎng)絡(luò)中的所共享發(fā)送方的標(biāo)識(shí),如不是直接從發(fā)送則標(biāo)識(shí)為列車網(wǎng)絡(luò)目錄內(nèi)部校驗(yàn)拓?fù)溆?jì)數(shù)器和,標(biāo)識(shí)初運(yùn)行列車組信息負(fù)載負(fù)載定義字段的版本版本格式:.禁用.列車組信息負(fù)載 讀取負(fù)載的信息:二進(jìn)制 .二進(jìn)制形式格式 形式,是否被壓縮,? 格式 重置:.壓縮:.未壓縮西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè)重置 .已壓縮.壓縮列車組信息負(fù)載待討論組合網(wǎng)信息負(fù)載的字節(jié)數(shù)大小列車組描述信息未被初運(yùn)行所使用用于列車應(yīng)列車組信息負(fù)載用的相關(guān)信息描述。在.中定義類型長(zhǎng)度 長(zhǎng)度一個(gè)純文本字符串,用于 協(xié)議標(biāo)示符】監(jiān)控工具過濾以太網(wǎng)協(xié)議協(xié)議版本協(xié)議的版本

41、幀檢測(cè)序列根據(jù)幀檢測(cè)序列 .以及該段來計(jì)算,并且在此被插入。數(shù)據(jù)報(bào)文只需要被授權(quán)的通信設(shè)備所發(fā)送,這些設(shè)備是:. .一個(gè)列車組中自定義的設(shè)備在一個(gè)列車組中至少有一個(gè)被授權(quán)的通信設(shè)備需要發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文。如果對(duì)于來說其他的通信設(shè)備被定義來發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文,那么列車組中的將不能發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文。如果需要發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文。那么列車組中所有的都需要發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文。數(shù)據(jù)報(bào)文需要被廣播到一個(gè)定義好的多路廣播組中。該多路廣播組的成員被授權(quán)接收和處理數(shù)據(jù)報(bào)文。.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義.連通性矢量連通性矢量給與了直接相鄰節(jié)點(diǎn)的信息。連通性矢量是 幀的一部分。每一個(gè)都需要通過幀或者? 幀建立一個(gè)自己的連通性矢量,矢量定義及字

42、段描述如表及表所示。表連通性失量 地址方向地址自身地址方向西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè)表.連通性失量字段值條目 描述?地址 方向和方向相鄰節(jié)點(diǎn)的地址或者自身的地址。如?沒有相鄰節(jié)點(diǎn)或者一個(gè)之前的相鄰節(jié)點(diǎn)不在鏈接則設(shè)為。.矢量矢量給與了某個(gè)同一方向的所有相鄰節(jié)點(diǎn)的信息左或右。檢測(cè)列表并沒有被指定,兩個(gè)矢量被包含在 幀中。每一個(gè)都可以通過多路廣播 幀建立起兩個(gè)矢量雙向。當(dāng)接受到幀,一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)發(fā)表給與了引入的端口號(hào),因此發(fā)送者的方向可以被清楚的檢測(cè)出。矢量定義及字段描述如表.及表所示。表 失量地址 地址地址表連通性失量字段條目描述 值地址 ?一【某一個(gè)方向相鄰節(jié)點(diǎn)的地址.連通性列表連通性列

43、表包含了骨干網(wǎng)上的列表:“物理拓?fù)洹薄Ｔ摿斜碛蓭?jì)算而得出。第一項(xiàng)屬于最底層的火車終端的地址。這個(gè)被用為定向基準(zhǔn)。當(dāng)每一個(gè)收到一個(gè)新的幀,連通性列表被重新計(jì)算。在每一次的初始化之后,最小的連通性列表只包含自身一個(gè)節(jié)點(diǎn)。列表結(jié)構(gòu)定表.連通性列表方向地址節(jié)點(diǎn)之間最底層的地址地址 方向./.地址方向表.連通性列表字段條目 描述 值類型上所有檢測(cè)到的的?地址地址第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文一根據(jù)連通表的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)得出的 .直連的與第一個(gè)非等價(jià)的方向 在一個(gè)固定方向上的節(jié)點(diǎn)信息。 方向相同字段第一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為“” .逆向的.未定義.連通性列表連通性列表校驗(yàn)和根據(jù) .來進(jìn)行計(jì)算,初始值為。連通性列表

44、在 報(bào)文中進(jìn)行傳輸,當(dāng)所有發(fā)送相同的時(shí)所有的分享同一個(gè)連通性列表,從另一個(gè)角度來說,所有的可以找到另外所有的節(jié)點(diǎn),物理拓?fù)渫瓿伞?列車網(wǎng)絡(luò)目錄列車網(wǎng)絡(luò)目錄包含了列車關(guān)于組合網(wǎng)的描述:“邏輯拓?fù)洹?。最初的入口在列車的終端組合網(wǎng)擁有最低級(jí)的組合網(wǎng)通用唯一。該組合網(wǎng)作為定向基準(zhǔn),列車網(wǎng)絡(luò)目錄通過所有的在每一個(gè)周期內(nèi)收到的幀來計(jì)算得出。列表表.列車網(wǎng)絡(luò)目錄”終端節(jié)點(diǎn) 一個(gè)列車組要子網(wǎng) 組合網(wǎng)方向額最低級(jí) 包含一個(gè)以上組合網(wǎng)子網(wǎng) 組合網(wǎng)方向?,子網(wǎng) 組合網(wǎng)方向表.連通性列表字段條目 描述類型 值“ .? ?.組合網(wǎng)通用唯一 】”作為私有字段來靜態(tài)定義,用于 非等價(jià)的標(biāo)識(shí)列車組中組合網(wǎng)。 字段非等價(jià)的子網(wǎng)

45、 用于標(biāo)識(shí)中的組合網(wǎng)子網(wǎng)字段非等價(jià)的用于標(biāo)識(shí)中的字段非等價(jià)的 . .直連的方向 列車組組合網(wǎng)的參考方向字段 .逆向的.未定義第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文.列車網(wǎng)絡(luò)目錄:“拓?fù)溆?jì)數(shù)器”列車網(wǎng)絡(luò)目錄校驗(yàn)和根據(jù) .來進(jìn)行計(jì)算,初始值為。列車網(wǎng)絡(luò)目錄在報(bào)文中進(jìn)行傳輸,當(dāng)所有發(fā)送相同的時(shí)所有的分享同一個(gè)列車網(wǎng)絡(luò)目錄,從另一個(gè)角度來說,所有的可以找到所有的組合網(wǎng)描述,可以獲取子網(wǎng)和 ,他們可以發(fā)起初運(yùn)行。一個(gè)穩(wěn)定的列車網(wǎng)絡(luò)目錄標(biāo)識(shí)了一個(gè)列車結(jié)構(gòu),該值同樣被用為名命名為“拓?fù)溆?jì)數(shù)器”。.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的時(shí)序協(xié)議三要素中的時(shí)序也成為同步規(guī)則或者交換規(guī)則,它表示協(xié)議中所進(jìn)行操作的順序,是對(duì)事件發(fā)生順序的

46、詳細(xì)說明,明確報(bào)文發(fā)送的順序、速率配置及雙方相互應(yīng)答的次序等。.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議幀時(shí)序. 報(bào)文時(shí)序報(bào)文需要在所有的交換機(jī)端口無條件的發(fā)送,獨(dú)立于鏈路聚合之外。該報(bào)文的預(yù)算法則類似于鏈路匯聚控制協(xié)議,在報(bào)文中定義了兩種周期發(fā)送方式:?在正常模式,關(guān)聯(lián)到一個(gè)較長(zhǎng)的接收超時(shí)以盡可能的慢速發(fā)送來減輕的壓力。慢模式下設(shè)置周期為。?在快模式下,聯(lián)到一個(gè)較短的接收超時(shí)來增加鏈接錯(cuò)誤檢測(cè)性能,快模式下設(shè)置周期為。在該模式下,應(yīng)當(dāng)修改其適當(dāng)?shù)哪Ｊ絹響?yīng)答回答每個(gè)收到的幀。相應(yīng)的周期和超時(shí)時(shí)間如表.所示。表. 時(shí)序定義慢模式周期慢模式超時(shí)時(shí)間 .幸慢模式周期快模式周期快模式超時(shí)時(shí)間 奉快模式周期檢測(cè)時(shí)間 慢模式超時(shí)

47、時(shí)間快模式超時(shí)時(shí)間檢測(cè)時(shí)間鏈路聚合重新配置時(shí)間恢復(fù)時(shí)間西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè). 報(bào)文時(shí)序報(bào)文需要通過在鏈路聚合時(shí)在被所有的周期性的發(fā)送。該報(bào)文的發(fā)送周期應(yīng)設(shè)置為。. 報(bào)文時(shí)序數(shù)據(jù)報(bào)文需要被每一個(gè)授權(quán)的通信設(shè)備在一個(gè)新的廣播啟動(dòng)后.內(nèi)發(fā)送。.列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議運(yùn)行時(shí)序.運(yùn)行時(shí)序圖.描述了三組運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。它可以被認(rèn)為是,拓?fù)鋾r(shí)機(jī)取決于列車組最后運(yùn)行的的運(yùn)行時(shí)間而不是取決于總數(shù)的不同。習(xí)竺日竺日:發(fā)送 .一?叫撣響應(yīng)拿 :? 、.一?叫發(fā)送 耳皂孬 響應(yīng),譬?丌發(fā)送 .一?叫再姜行響應(yīng)訓(xùn)算完成圖. 運(yùn)行時(shí)序圖.失效備援失效備援為系統(tǒng)備援能力的一種,當(dāng)系統(tǒng)中其中一項(xiàng)設(shè)備失效而無法運(yùn)作時(shí),

48、另一項(xiàng)設(shè)備即可自動(dòng)接手原失效系統(tǒng)所執(zhí)行的工作【】。圖.描述了在拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過程中失效備援的機(jī)制。列車應(yīng)用程序通告的失效備援,擔(dān)心的初運(yùn)行應(yīng)該避免抑制第頁(yè)西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文應(yīng)用標(biāo)記。數(shù)量和口地址映圖不應(yīng)該更改。撐:。?二盯酬觸目曰發(fā)送響應(yīng)鏈路發(fā)現(xiàn)鏈路發(fā)現(xiàn) 鏈路發(fā)現(xiàn)硎路發(fā)現(xiàn)鏈路發(fā)現(xiàn) 鏈路發(fā)現(xiàn)超時(shí)時(shí)間抖?: 一發(fā)送響應(yīng) 珍影釤釤獺。鏈路發(fā)現(xiàn)超時(shí)時(shí)間:。匿緩緩緩緩霪瑗荔荔荔荔荔緩毳毳毳毳荔荔黝。抽發(fā)送響應(yīng)鏈路發(fā)現(xiàn) 鏈路發(fā)現(xiàn)超時(shí)時(shí)間鏈路發(fā)現(xiàn)超時(shí)時(shí)間加 鏈路發(fā)現(xiàn)超時(shí)時(shí)間 鏈路發(fā)現(xiàn)超時(shí)時(shí)間發(fā)現(xiàn)失效圖.失效備援圖.耦合時(shí)序圖描述了報(bào)文發(fā)送時(shí)序。再確認(rèn)了列車應(yīng)用耦合機(jī)制完成之后,兩端端口打開并且開始廣播

49、 報(bào)文。撐?帥 發(fā)送響應(yīng)乙 一 撐卜一叫 發(fā)送響應(yīng) 一節(jié) 組網(wǎng)簿接 應(yīng)用確認(rèn)搏合完成. .圖 耦合時(shí)序圖西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第頁(yè).列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的優(yōu)化:雙線負(fù)載均衡以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)接口如圖.所示,為滿足鏈接容錯(cuò)的要求需建立冗余結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸模型,將傳輸模式定為雙線結(jié)構(gòu) 。一個(gè)旁路在物理層被建立,以防止主線路傳輸過程中出現(xiàn)故障或斷開。和絞線式列車總線 的冗余結(jié)構(gòu)相似,其中線纜是成雙的,而節(jié)點(diǎn)不是,一個(gè)節(jié)點(diǎn)總是同時(shí)在兩條線纜上發(fā)送數(shù)據(jù)?。每個(gè)節(jié)點(diǎn)從一條線纜中接收數(shù)據(jù),但是監(jiān)督另一條線纜是否可用,在非冗余設(shè)計(jì)中,節(jié)點(diǎn)只使用收發(fā)線路和可以理解為和共同構(gòu)成了全雙工以太網(wǎng)使用的兩對(duì)電纜線,負(fù)責(zé)兩個(gè)方向數(shù)據(jù)的收發(fā)。線路線路向線路線路幽以太網(wǎng)歹車骨干網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)接口不意圖以上的冗余結(jié)構(gòu)滿足了列車通信網(wǎng)絡(luò)中對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸蟛⑻峁┝耸湓臋C(jī)制。但在信息傳輸時(shí),雖然只有