[發明專利]一種基于以太網的列車通信網絡交換裝置及系統

在審

• 申請號: 201410319717.2
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104038445A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 賀德強;張軍;劉旗揚;苗劍;邱鴻基
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H04L12/931
• 分類號: H04L12/931;H04L12/801;H04L12/24;H04L12/46
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 王正茂

技術領域

本發明涉及列車通信領域，特別涉及一種基于以太網的列車通信網絡交換裝置及系統。

背景技術

隨著列車運行速度的提高，列車結構越來越復雜，對列車安全、可靠及高效運行提出了更高的要求，現代高速動車組采用動力分散模式，列車牽引、制動等設備分散布置在動車組各車輛上，其控制方式與傳統機車牽引客車模式有很大區別。列車通信網絡應用于列車控制、監視，包括列車故障診斷和旅客信息系統的各個方面，新的服務不斷得到應用，例如視頻監視、網絡診斷、旅客信息安全、圖像識別、錄像查詢和無線以太網的接入等，使得列車通信信息數據傳輸量巨增。然而，傳統的現場總線能實現列車車廂自動編組、小流量數據網絡實時性高等特點，但隨著傳輸量巨增的數據信息，現場總線因傳輸效率低已很難滿足列車對大容量信息數據傳輸的實時性要求。

因此，近年來出現了具有傳輸效率高的以太網應用于列車上，然而列車的運行安全較大程度取決于控制、故障診斷等大量信息數據的實時性傳輸和網絡的穩定性，但CSMA/CD(Carrier?Sense?Multiple?Access/Collision?Detect)通信機制的以太網具有局限性，當多個節點同時發送數據時，會發生數據搶占信道的情況，某些數據將要等待其它數據傳輸完畢后再發送至信道中，因此很容易產生較大的網絡時延，甚至數據的丟失，造成了數據傳輸的不確定性，故，在實時性和穩定性方面還達不到列車通信網絡的應用要求。

發明內容

本發明是為了克服上述現有技術中應用于列車上的以太網傳輸實時性低的技術缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種基于以太網的列車通信網絡交換裝置。

根據本發明實施例的一種基于以太網的列車通信網絡交換裝置，包括：RS485接口模塊，用于為列車上具有RS485接口的設備提供接口；M12網絡接口模塊，用于為列車車載設備提供網絡接口；交換模塊，用于通過VLAN對所述RS485接口模塊以及M12網絡接口模塊接收的數據信息進行數據信息傳輸及交換；CPU模塊，用于配置所述交換模塊的寄存器，使所述交換模塊實現生成樹協議、VLAN、流控制及數據優先級；SPI模塊，用于為所述CPU模塊與所述交換模塊提供寄存器控制信道。

上述技術方案中，所述CPU模塊還包括：程序燒寫模塊，用于向所述CPU模塊燒寫所需程序；晶振模塊，用于向所述CPU模塊、所述交換模塊提供時鐘信號；PLL時鐘模塊，用于向所述CPU模塊、所述交換模塊提供時鐘信號；復位模塊，用于對所述CPU模塊、所述交換模塊進行復位；電源模塊，用于為所述CPU模塊、所述交換模塊提供電源。

上述技術方案中，所述交換模塊包括：從/主機選擇模塊，用于決定所述交換模塊作為主機或從機；

上述技術方案中，所述M12網絡接口模塊還包括：以太網接口保護模塊，用于對所述交換模塊在電平突變時起保護作用；網絡變壓器模塊，用于對所述交換模塊的信號進行電平耦合及電氣隔離。

上述技術方案中，所述RS485接口模塊還包括：RS485/以太網網關模塊，用于實現不同協議下的兩種協議的互連。

上述技術方案中，所述交換模塊的型號為KS8995MA。

本發明實施例提供的一種基于以太網的列車通信網絡交換裝置，通過交換模塊實現生成樹協議、VLAN、流控制及數據優先級；生成樹冗余能為列車通信網絡提供較高的穩定性保障，當列車通信網絡出現故障時，能很快地恢復列車通信網絡的正常工作；流控制能有效地防止列車通信網絡中的數據丟失，當交換模塊緩沖區中的數據量大于其轉發能力時，通知信息源停止發送數據；列車中的數據有過程數據和信息數據，不同數據對實時性有不同的要求，例如控制信息數據對實時性要求較高，而視頻信息數據相對較低，交換模塊的數據優先級功能使高實時性要求的數據優先轉發，從而保障了列車通信網絡中信息數據的實時性。

本發明是為了克服上述現有技術中應用于列車上的以太網傳輸實時性低的技術缺陷，根據本發明的另一方面，提供了一種基于以太網的列車通信網絡交換系統。

根據本發明實施例的一種基于以太網的列車通信網絡交換系統，包括：若干上述交換裝置，其分別位于列車每節車廂內，用于傳輸及交換每節車廂的數據信息。

本發明實施例提供的一種基于以太網的列車通信網絡交換系統，通過交換裝置對各節車廂的數據信息進行傳輸及交換，使交換系統對列車上大量的數據傳輸具有較高的實時性。

附圖說明

圖1是本發明基于以太網的列車通信網絡交換裝置結構示意圖；

圖2是本發明基于以太網的列車通信網絡交換系統結構示意圖。

具體實施方式