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原文传递列车通信网络特性仿真研究分析

论文题名：	列车通信网络特性仿真研究分析
关键词：	列车通信网络;OPNET仿真;CAN总线;工业以太网
摘要：	通信网络是列车的神经系统,实现各种通信控制设备的互联,完成对列车设备的监视、控制和诊断。列车通信网络性能好坏对列车安全、可靠和稳定的运行有着十分重要意义。目前,对列车通信网络特性的研究方法主要是通过对实际网络进行测试,或者搭建网络试验平台进行研究,这不仅需要较长的研发、测试时间,而且增加研究成本。然而,搭建相应列车通信网络仿真模型,不仅能够对网络性能进行分析,还能够对列车通信网络设计进行优化。目前,国内外对列车通信网络仿真研究较少,仿真模型不够完善。本文主要针对实际地铁列车通信网络搭建了仿真模型,并进行了仿真研究；论文还对基于工业以太网的列车通信网络进行了仿真分析。　　首先,本文概述了列车通信网络技术,对CAN总线和工业以太网的仿真研究现状进行了分析。介绍了常用的网络仿真软件,主要分析了网络仿真软件OPNET的基本特性和仿真原理。论文对多种列车通信网络的拓扑结构及其特性进行了分析,结合仿真软件和列车网络结构特点,选取了网络仿真工具。　　其次,较为详细的介绍CAN总线技术,针对南京地铁地南延段列车通信网络,搭建了基于OPNET的网络拓扑模型。模型分别从网络域、节点域和进程域三个层次进行搭建。根据实际地铁列车的通信网络特性,对仿真模型参数进行分析,通过仿真研究,结果与列车实际特性基本吻合。在模型验证基础上,首先对列车网络正常工作时的网络特性进行了研究分析；而后,论文分析列车通信设备状态与设备报文发送特性对网络的影响。通过分析,CAN总线在传统的、数据量较小的通信网络中具有很好的实时性和可靠性。　　最后,对基于工业以太网的高速列车通信网络进行了研究分析,搭建了基于OPNET的仿真模型。通过对列车通信网络数据特性分析,对其进行分类并建立了数学模型。分别在100M和1000M工业以太网列车通信网络条件下对视频监控数据、设备状态数据流、命令控制数据流以及故障数据流等进行了模拟研究,分析了各种数据流对网络性能的影响。同时,论文对网络在最坏情况时,在不同带宽工业以太网的特性进行对比分析,仿真结果表明,1000M工业以太网理论上满足列车通信网络实时性和可靠性要求。经分析,高带宽工业以太网为大数据量、多智能化设备的高速列车网络通信的实现提供了解决方案。
作者：	符伟杰
专业：	电气系统控制与信息技术
导师：	刘志刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文