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。
4
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