專利名稱:一種列車環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及列車網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域,具體地講,涉及對(duì)列車環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方式的改進(jìn)與實(shí)施。
背景技術(shù):
MRP (Media Redundancy Protocol,介質(zhì)冗余協(xié)議)是用于對(duì)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中單個(gè)交換機(jī)或者單個(gè)交換機(jī)鏈接發(fā)生錯(cuò)誤而設(shè)計(jì)的。MRP環(huán)網(wǎng)由一個(gè)MRM和多個(gè)MRC組成,其中,MRM和MRC都具有交換機(jī)的功能,各類以太網(wǎng)業(yè)務(wù)可以通過(guò)MRM或MRC連接進(jìn)入MRP環(huán)網(wǎng)。如圖1所示,MRP環(huán)網(wǎng)的組成包括一個(gè)MRM節(jié)點(diǎn)101,多個(gè)MRC節(jié)點(diǎn)102,接入環(huán)網(wǎng)的終端節(jié)點(diǎn)103以及連接各節(jié)點(diǎn)之間的鏈路線纜104,其中
MRM節(jié)點(diǎn)101,為介質(zhì)冗余管理節(jié)點(diǎn),每個(gè)環(huán)網(wǎng)正常工作狀態(tài)下,需有且僅有一個(gè)MRM節(jié)點(diǎn);MRM實(shí)現(xiàn)以下功能
1.周期性地通過(guò)自身的兩個(gè)環(huán)路端口向環(huán)網(wǎng)發(fā)送測(cè)試幀(TestFrame),以檢測(cè)環(huán)網(wǎng)狀
態(tài);
2.如果MRM的一個(gè)環(huán)路端口能收到另一個(gè)環(huán)路端口發(fā)出的測(cè)試幀,說(shuō)明環(huán)路正常,此時(shí),MRM將其中一個(gè)端口(主端口,首先LinkUp上線的端口稱為主端口)設(shè)為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)105 (FORWARDING),將另一個(gè)端口(副端口)設(shè)為阻塞狀態(tài)106 (BLOCKED),以防止業(yè)務(wù)成環(huán);
3.如果MRM在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)兩個(gè)端口都無(wú)法收到相互發(fā)出的測(cè)試幀,說(shuō)明環(huán)路存在問(wèn)題,此時(shí)MRM會(huì)從兩個(gè)端口發(fā)出拓?fù)錉顟B(tài)改變幀(Topology Change Frame),用于控制環(huán)網(wǎng)中所有節(jié)點(diǎn)(包括MRM和MRC)在特定時(shí)間間隔后進(jìn)行清FDB操作;
4.如果MRM設(shè)置為響應(yīng)MRC的端口變化,則MRM在收到MRC發(fā)出的端口上線/下線幀 (LinkUp/LinkDown Frame)后,也會(huì)發(fā)出拓?fù)錉顟B(tài)改變幀;
5.MRM不會(huì)在其自身的兩個(gè)端口間轉(zhuǎn)發(fā)MRP協(xié)議幀,包括拓?fù)錉顟B(tài)改變幀,測(cè)試幀,端口上線/下線幀;
MRC節(jié)點(diǎn)102,為介質(zhì)冗余客戶節(jié)點(diǎn),每個(gè)環(huán)網(wǎng)中可以有多個(gè)MRC,基于對(duì)性能的要求, MRM和MRC的節(jié)點(diǎn)總數(shù)一般不超過(guò)50個(gè);MRC實(shí)現(xiàn)以下功能
1.在兩個(gè)環(huán)路端口間轉(zhuǎn)發(fā)MRM發(fā)出的測(cè)試幀和拓?fù)錉顟B(tài)改變幀;
2.收到拓?fù)錉顟B(tài)改變幀后,提取拓?fù)錉顟B(tài)改變幀里攜帶的時(shí)間參數(shù),并在等待此時(shí)間參數(shù)定義的間隔后進(jìn)行清FDB的操作;
3.如果端口檢測(cè)到鏈路狀態(tài)變化(LinkUp/LinkDown),會(huì)通過(guò)兩個(gè)端口發(fā)出端口上線 /下線幀(LinkUp/LinkDown Frame),用于將變化狀態(tài)通知MRM ;
終端節(jié)點(diǎn)103,終端節(jié)點(diǎn)通過(guò)MRM或MRC連接進(jìn)入環(huán)網(wǎng),是業(yè)務(wù)的發(fā)起者和接收者;終端節(jié)點(diǎn)可以是一臺(tái)主機(jī)或一個(gè)普通的交換機(jī)及其下連接的主機(jī);
鏈路104,用于連接各節(jié)點(diǎn)的物理線纜或邏輯通路,兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的鏈路出錯(cuò)代表節(jié)點(diǎn)間的通信受阻,環(huán)路狀態(tài)也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化;現(xiàn)有技術(shù)中,可以將MRP環(huán)網(wǎng)應(yīng)用于列車中,以實(shí)現(xiàn)在列車中布置以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)。在列車上采用介質(zhì)冗余協(xié)議MRP環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)時(shí),每個(gè)車廂需要放置一個(gè)節(jié)點(diǎn);若采用傳統(tǒng)的按車廂順序相鄰節(jié)點(diǎn)相連、頭尾相連的方式,則組網(wǎng)后的形態(tài)如圖2所示,其存在有些鏈路距離太長(zhǎng)、中間連接點(diǎn)過(guò)多的問(wèn)題。具體到列車的應(yīng)用環(huán)境,實(shí)際的組網(wǎng)狀態(tài)如圖3所示。如圖3中 節(jié)點(diǎn)201,為MRP環(huán)網(wǎng)中MRM或MRC節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)端口與環(huán)網(wǎng)相連; 車廂202,為列車車廂示意,每個(gè)車廂中放置一個(gè)節(jié)點(diǎn)201 ;
過(guò)橋線203,為列車車廂間線路的連接通路,兩個(gè)相鄰車廂的線纜204分別與過(guò)橋線 203兩端的接口相連,從而連接在一起;
線纜204,連接節(jié)點(diǎn)之間的以太網(wǎng)線纜,線纜跨越車廂時(shí),通過(guò)過(guò)橋線203相連; 現(xiàn)以列車有16節(jié)車廂(高速列車一般為16或者8編組),即n=16為例說(shuō)明每節(jié)車廂長(zhǎng)約30米,若按圖3所示頭尾節(jié)點(diǎn)直接相連時(shí),最長(zhǎng)的線纜長(zhǎng)度至少為16*30=480米,再算上通過(guò)每節(jié)車廂時(shí)必要拐彎、繞行,長(zhǎng)度會(huì)超過(guò)500米;并且,頭尾節(jié)點(diǎn)相連接的線纜還需經(jīng)過(guò)n-l=15個(gè)過(guò)橋線203進(jìn)行連接,每個(gè)連接點(diǎn)都會(huì)引入額外的信號(hào)損耗和干擾。MRP環(huán)網(wǎng)是基于以太網(wǎng),而以太網(wǎng)的最大傳輸距離受到以下方面的限制,最長(zhǎng)傳輸距離理論上不大于100米
1.信號(hào)在傳輸時(shí),會(huì)由于電阻和電容的原因而導(dǎo)致信號(hào)衰減或畸變,累積的信號(hào)衰減將不能保證信號(hào)穩(wěn)定地傳輸;
2.信號(hào)在導(dǎo)線傳輸過(guò)程中既會(huì)產(chǎn)生彼此之間的相互干擾,也會(huì)受到外界電磁波的干擾,當(dāng)背景噪聲過(guò)大時(shí),誤碼率也將隨之而增高;
3.以太網(wǎng)絡(luò)所允許的最大延遲為512比特時(shí)間(100兆速率時(shí),512比特時(shí)間為5.12微秒),也就是說(shuō),從信號(hào)發(fā)送到最后得到確認(rèn)的時(shí)間不能超過(guò)512比特時(shí)間,否則,將認(rèn)為該信號(hào)在傳輸途中丟失,沒(méi)有到達(dá)目的地。因此,最大延遲時(shí)間也在很大程度上制約著信道長(zhǎng)度。4.根據(jù)IEEE 802. 3標(biāo)準(zhǔn)要求,集線設(shè)備和網(wǎng)卡端口的PHY芯片只保證驅(qū)動(dòng)100米的銅纜,對(duì)更遠(yuǎn)的傳輸距離則不作保證。而根據(jù)上面計(jì)算如果采用頭尾相連的方式至少需要500米長(zhǎng)度,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 100米了 ;因此,采用這種順序串接、頭尾相連的方式將無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常的以太網(wǎng)通信。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種列車上介質(zhì)冗余協(xié)議MRP環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)連接方式,用于解決列車上的頭尾節(jié)點(diǎn)直接相連時(shí),以太網(wǎng)連線長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,同時(shí)解決了頭尾節(jié)點(diǎn)間線纜通過(guò)每個(gè)車廂間的過(guò)橋線203相互連接,連接點(diǎn)過(guò)多,引入信號(hào)損耗和干擾的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種列車上介質(zhì)冗余協(xié)議MRP環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)的方法,所述MRP環(huán)網(wǎng)包括一個(gè)介質(zhì)冗余管理節(jié)點(diǎn)MRM和多個(gè)介質(zhì)冗余客戶節(jié)點(diǎn)MRC,所述列車的每個(gè)車廂中放置一個(gè)MRM或一個(gè)MRC, 從所述列車的頭車廂或尾車廂開(kāi)始依次對(duì)列車車廂進(jìn)行編號(hào),并將奇數(shù)編號(hào)車廂中的節(jié)點(diǎn)依次兩兩相連,將偶數(shù)編號(hào)車廂中的節(jié)點(diǎn)依次兩兩相連,頭尾車廂中的節(jié)點(diǎn)分別與相鄰車廂中的節(jié)點(diǎn)相連。
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當(dāng)列車車廂的數(shù)量η為偶數(shù)時(shí),n=2K,K為自然數(shù),則頭尾車廂編號(hào)為1和I,奇數(shù)編號(hào)車廂的編號(hào)為1,3,5,…,1-3,2Κ-1,偶數(shù)編號(hào)車廂的編號(hào)為2,4,6,…,Ι_2,2Κ,將奇數(shù)編號(hào)車廂1,3,5,…,2KUK-1中的節(jié)點(diǎn)依次相連,將偶數(shù)編號(hào)車廂2,4,6,…,2Κ-2, I中的節(jié)點(diǎn)依次相連,然后再將編號(hào)為1和2的車廂中的節(jié)點(diǎn)相連,將編號(hào)為I與I-I的車廂中的節(jié)點(diǎn)相連。當(dāng)列車車廂的數(shù)量η為奇數(shù)時(shí),η=2Κ+1,Κ為自然數(shù),則頭尾車廂編號(hào)為1和1+1, 奇數(shù)編號(hào)車廂的編號(hào)為1,3,5,…,Ι_1,2Κ+1,偶數(shù)編號(hào)車廂的編號(hào)為2,4,6,…,2Κ-2, 2Κ,將奇數(shù)編號(hào)車廂1,3,5,-,2K-L2K+1中的節(jié)點(diǎn)依次相連,將偶數(shù)編號(hào)車廂2,4,6,…, 2Κ-2,2Κ中的節(jié)點(diǎn)依次相連,然后再將編號(hào)為1和2的車廂中的節(jié)點(diǎn)相連,將編號(hào)為I與 2Κ+1的車廂中的節(jié)點(diǎn)相連。所述列車車廂的數(shù)量η>5。實(shí)際應(yīng)用中,使用以太網(wǎng)線纜來(lái)連接節(jié)點(diǎn),當(dāng)以太網(wǎng)線纜跨車廂時(shí),車廂之間通過(guò)過(guò)橋線來(lái)連接。所述以太網(wǎng)線纜可以選擇5類線或6類線。通過(guò)實(shí)施新的列車環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方法,連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的線纜的長(zhǎng)度得到限制,由線纜和過(guò)橋線引入的信號(hào)的損耗和干擾減小,保證了信號(hào)的穩(wěn)定傳輸,并且節(jié)點(diǎn)間通信的時(shí)延減小,在網(wǎng)絡(luò)故障定位、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)等方面都具有積極的意義。
圖1是MRP環(huán)網(wǎng)示意圖2是列車環(huán)網(wǎng)傳統(tǒng)連接方式示意圖; 圖3是實(shí)際列車環(huán)網(wǎng)頭尾相連示意圖4是奇偶相連、頭尾分別與相鄰節(jié)點(diǎn)相連的環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方式示意圖; 圖5是實(shí)際列車奇偶相連的環(huán)網(wǎng)連接方式示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種新的列車環(huán)網(wǎng)的組網(wǎng)方法,具體是奇偶節(jié)點(diǎn)分別兩兩相連,頭尾節(jié)點(diǎn)再分別與相鄰節(jié)點(diǎn)相連。新的連接方式主要方法是奇數(shù)編號(hào)(從頭車廂向尾車廂方向開(kāi)始編號(hào),以頭車廂內(nèi)節(jié)點(diǎn)為編號(hào)1)的節(jié)點(diǎn)分別兩兩相連,偶數(shù)編號(hào)的節(jié)點(diǎn)分別兩兩相連,頭尾節(jié)點(diǎn)再分別與相鄰的節(jié)點(diǎn)相連,如圖4所示。圖4中,η為列車車廂的數(shù)量,當(dāng)車廂數(shù)量η為偶數(shù)時(shí),η=2Κ (K為普通自然數(shù),下同),則頭尾車廂號(hào)為1和I,奇數(shù)號(hào)車廂為1,3,5…Ι-3,2Κ-1 ;偶數(shù)號(hào)車廂為2,4,6… 1-2,2Κ;在此方式下,奇數(shù)號(hào)車廂1,3,5 ... 2Κ-3,2Κ-1分別相連,偶數(shù)號(hào)車廂2,4,6 ... 2Κ-2, 2Κ分別相連,然后再1和2,I與I-I相連。當(dāng)車廂數(shù)量為奇數(shù)時(shí),η=2Κ+1,則頭尾車廂號(hào)為1和1+1,奇數(shù)號(hào)車廂為1,3,5… 2K-1JK+1 ;偶數(shù)號(hào)車廂為2,4,6 ... 2KUK;在此方式下,奇數(shù)號(hào)車廂1,3,5 ... 2Κ-1, 2Κ+1分別相連,偶數(shù)號(hào)車廂2,4,6 ... 2Κ-2,2Κ分別相連,然后再1和2,I與2Κ+1相連。具體到列車的應(yīng)用環(huán)境,實(shí)際的組網(wǎng)狀態(tài)如圖5所示。圖5中,采用新的環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)連接方式后,具有以下所列的優(yōu)點(diǎn)
1.線纜的最大長(zhǎng)度得到限制考慮最差的情況,每個(gè)車廂長(zhǎng)30米,相連的節(jié)點(diǎn)分別位于車廂的遠(yuǎn)端,則最長(zhǎng)線纜需至少為3個(gè)車廂的長(zhǎng)度(為3*30=90米),再加上線路彎曲繞折引入的長(zhǎng)度,總長(zhǎng)度在100米左右,大大小于傳統(tǒng)方案中最大500米的距離;且任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的鏈路長(zhǎng)度趨于均勻;即使在列車車廂數(shù)量η大于16的情況下,最長(zhǎng)線纜的長(zhǎng)度仍為 100米左右。2.降低信號(hào)損耗和干擾如圖5中,新的連接方法不受車廂數(shù)量的影響,任意兩個(gè)相連的節(jié)點(diǎn)間最多只會(huì)經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)橋線203 (頭尾節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)連接時(shí)僅經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)橋線203即可);而傳統(tǒng)方案,最多會(huì)經(jīng)過(guò)η-1個(gè)過(guò)橋線203,η為列車車廂的數(shù)量;因此,由過(guò)橋線連接引入的損耗和干擾大大地降低;
3.環(huán)網(wǎng)性能的優(yōu)化如圖5中,由于環(huán)網(wǎng)中任意兩個(gè)相連的節(jié)點(diǎn)之間鏈路長(zhǎng)度趨于均勻,任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間通信的延時(shí)可以簡(jiǎn)單地用節(jié)點(diǎn)間相隔的跳數(shù)來(lái)計(jì)算;若采用傳統(tǒng)方案, 頭尾節(jié)點(diǎn)間的鏈路長(zhǎng)度與其它節(jié)點(diǎn)間的鏈路長(zhǎng)度相差懸殊,節(jié)點(diǎn)間通信的延時(shí)會(huì)因經(jīng)由不同的路徑而出現(xiàn)大的波動(dòng);因此,對(duì)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò),采用新的連接方式,節(jié)點(diǎn)間通信的時(shí)延具有相對(duì)確定的優(yōu)勢(shì);在網(wǎng)絡(luò)故障定位,網(wǎng)絡(luò)測(cè)試,網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)等各個(gè)方面都有積極的意義。采用新的組網(wǎng)方式后,根據(jù)計(jì)算得到的最大長(zhǎng)度可能還是會(huì)稍大于100米,超過(guò)以太網(wǎng)對(duì)最大長(zhǎng)度的要求,為此,可以使用高質(zhì)量的5類線或6類線,減少信號(hào)損耗和外部干擾,使通信正常進(jìn)行。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種列車上介質(zhì)冗余協(xié)議MRP環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)的方法,所述MRP環(huán)網(wǎng)包括一個(gè)介質(zhì)冗余管理節(jié)點(diǎn)MRM和多個(gè)介質(zhì)冗余客戶節(jié)點(diǎn)MRC,所述列車的每個(gè)車廂中放置一個(gè)MRM或一個(gè) MRC,其特征在于從所述列車的頭車廂或尾車廂開(kāi)始依次對(duì)列車車廂進(jìn)行編號(hào),并將奇數(shù)編號(hào)車廂中的節(jié)點(diǎn)依次兩兩相連,將偶數(shù)編號(hào)車廂中的節(jié)點(diǎn)依次兩兩相連,頭尾車廂中的節(jié)點(diǎn)分別與相鄰車廂中的節(jié)點(diǎn)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于當(dāng)列車車廂的數(shù)量η為偶數(shù)時(shí),n=2K,K為自然數(shù),則頭尾車廂編號(hào)為1和I,奇數(shù)編號(hào)車廂的編號(hào)為1,3,5,…,Ι-3,2Κ-1,偶數(shù)編號(hào)車廂的編號(hào)為2,4,6,…,1-2,2Κ,將奇數(shù)編號(hào)車廂1,3,5,…,2Κ-3,中的節(jié)點(diǎn)依次相連,將偶數(shù)編號(hào)車廂2,4,6,…,2Κ-2,Ι中的節(jié)點(diǎn)依次相連,然后再將編號(hào)為1和2的車廂中的節(jié)點(diǎn)相連,將編號(hào)為I與I-I的車廂中的節(jié)點(diǎn)相連。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于當(dāng)列車車廂的數(shù)量η為奇數(shù)時(shí),η=2Κ+1,Κ為自然數(shù),則頭尾車廂編號(hào)為1和1+1,奇數(shù)編號(hào)車廂的編號(hào)為1,3,5,…,Ι-1,2Κ+1,偶數(shù)編號(hào)車廂的編號(hào)為2,4,6,…,1-2,2Κ,將奇數(shù)編號(hào)車廂1,3,5, ...mi中的節(jié)點(diǎn)依次相連,將偶數(shù)編號(hào)車廂2,4,6,…,2K-2,I中的節(jié)點(diǎn)依次相連,然后再將編號(hào)為1和2的車廂中的節(jié)點(diǎn)相連,將編號(hào)為I與1+1的車廂中的節(jié)點(diǎn)相連。
4.如權(quán)利要求2和3之一所述的方法,其特征在于所述列車車廂的數(shù)量η>5。
5.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法,其特征在于使用以太網(wǎng)線纜來(lái)連接節(jié)點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于當(dāng)以太網(wǎng)線纜跨車廂時(shí),車廂之間通過(guò)過(guò)橋線來(lái)連接。
7.如權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于所述以太網(wǎng)線纜是5類線或6類線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種列車上介質(zhì)冗余協(xié)議MRP環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)的方法,所述MRP環(huán)網(wǎng)包括一個(gè)介質(zhì)冗余管理節(jié)點(diǎn)MRM和多個(gè)介質(zhì)冗余客戶節(jié)點(diǎn)MRC,所述列車的每個(gè)車廂中放置一個(gè)MRM或一個(gè)MRC,從所述列車的頭車廂或尾車廂開(kāi)始依次對(duì)列車車廂進(jìn)行編號(hào),并將奇數(shù)編號(hào)車廂中的節(jié)點(diǎn)依次兩兩相連,將偶數(shù)編號(hào)車廂中的節(jié)點(diǎn)依次兩兩相連,頭尾車廂中的節(jié)點(diǎn)分別與相鄰車廂中的節(jié)點(diǎn)相連。上述方法解決了列車上的頭尾節(jié)點(diǎn)直接相連時(shí),以太網(wǎng)連線長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,同時(shí)解決了頭尾節(jié)點(diǎn)間線纜通過(guò)每個(gè)車廂間的過(guò)橋線相互連接,連接點(diǎn)過(guò)多,引入信號(hào)損耗和干擾的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04L12/42GK102404177SQ20111038159
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者劉建元, 周迅, 陳國(guó)華 申請(qǐng)人:浙江網(wǎng)新技術(shù)有限公司