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基于OPNET的列车通信网络仿真研究
| 论文题名： | 基于OPNET的列车通信网络仿真研究 |
| 关键词： | 列车通信网络;CAN总线;LonWorks总线;介质访问控制 |
| 摘要： | 随着现代列车朝高速化、自动化和舒适化的方向发展，越来越多的控制、管理信息由此而产生，并且迫切需要在机车车辆各计算机之间互相传输与交换。同时，现场总线技术和嵌入式微机控制技术的发展，为大量信息在列车上安全、快速、可靠准确的传输打下了坚实基础。为了形成规范的列车车载设备数据通信标准，国际电工委员会(IEC)第九技术委员会(TC9)的第二十二工作组(WG22)联合国际铁路联盟(UIC)制定了列车通信网络国际标准IEC61375-1，即所谓的TCN标准。近年来，现场总线技术由于其开放性、安全性、实时性和高性价比等优点，开始越来越多的被应用到轨道交通车辆通信网络领域。因此，IEC自2006年8月开始着手拟订的车辆级总线网络标准IEC61375-3中加入了基于LonWorks、CAN总线和WorldFIP等现场总线技术的车辆级总线标准，使得现场总线技术更为广泛的应用于列车通信网络中。 本论文首先概述了国内外主流列车通信控制网络的发展应用状况，重点介绍了基于现场总线技术的列车通信控制网络。简要的介绍了OPNET仿真软件的仿真机制和建模方法，通过对列车通信网络体系结构的研究分析，设计了基于OPNET的通用的总线型列车通信网络车辆级总线模型，并与实际运营中的几种不同车型的列车通信网络拓扑结构相比较，验证了该模型的合理性。 详细介绍了LonWorks总线的工作原理及相关技术特性，分析了它的通信协议-LonTalk协议，重点解析了其MAC层的介质访问控制方法-可预测P坚持CSMA。在OPNET已有的以太网节点模型的基础上，对其相关的进程、节点模型做出了相应的修改，设计了LonWorks节点模型，并据此搭建了基于LonWorks总线的车辆级总线模型。通过对仿真结果的分析，得出了LonWorks总线在总线利用率、碰撞率等网络性能方面比以太网更优，可作为列车通信控制网络中车辆级总线。 通过对CAN总线工作原理及通信协议(CAN2.0)的介绍，重点解析了其MAC层的介质访问控制方法-带优先级的CSMA/CD(无损的逐位仲裁)。设计了其在OPNET中的进程、节点模型，在此基础上掊建了其车辆级列车通信网络模型。通过对仿真结果的分析，重点研究了CAN总线网络的节点数目、报文服务、优先级和误码率等对整个网络性能的影响，说明CAN总线具有很高的可靠性和稳定性，可作为列车通信控制网络中车辆级总线或设备级总线。 |
| 作者： | 彭权威 |
| 专业： | 电力系统及其自动化 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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