CRH2列车通信网络软件仿真的研究与实现

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随着我国客运专线和高速铁路的迅猛发展,列车装备国产化的需要不断加强,作为列车关键技术之一的列车通信网络在高速列车中的地位越来越重要。当前我国高速列车使用的列车通信和控制网络并没有完全的自主知识产权技术,国内还没有成熟产品,大部分列车通信网络由国外厂家从产品提供到系统集成完全控制,这对系统后期的使用与维护造成了相当大的影响。因此,对列车通信网络的仿真研究具有很强的现实意义。针对CRH2动车的网络通信系统技术的研究,目前国内外主要集中在对CRH2动车组模型的研究上,这种基于模型的模拟是抽象的,并没有涉及到网络通信系统核心技术本身,而高速列车通信网络仿真平台的构建还基本上是一片空白。本文以国家科技支撑计划项目—“高速列车(Ⅱ型车)牵引传动和列车网络系统—网络系统虚拟仿真”为背景,在CRH2列车通信网络仿真方面进行了深入的研究。在分析CRH2列车通信网络系统的基本结构和工作原理的基础上,对CRH2列车通信网络系统的核心模块做了详尽的研究,明确了CRH2列车通信网络的核心技术细节。在此基础上,采用模块化的软件设计思想完成了CRH2列车通信网络软件仿真的总体方案设计,明确了具体的功能模块划分,进行了详细的软件结构设计。在系统需求分析和软件结构设计的基础上,结合以太网和ARCNET等相关技术的特点,分模块分功能进行了基于以太网的CRH2列车通信网络仿真系统的详细设计及实现,研制开发出了CRH2列车通信网络软件仿真系统。系统在以太网环境下仿真CRH2列车通信网络的报文构建、逻辑环网的创建与维护、基于令牌传递数据报文的发送与接收、以及基于仿真的网络性能指标统计计算。最后,对构建的CRH2列车通信网络软件仿真系统在16台计算机上进行了系统部署,以便较真实地模拟CRH2列车通信网络的实际工作情况,并对该系统进行了详细的测试,测试结果表明本文设计开发的基于以太网的CRH2列车通信网络软件系统是可行的,达到了项目的要求,为CRH2动车的网络通信技术的国产化提供了一定的参考。
摘要第6-7页
Abstract第7-8页
第1章 绪论第11-14页
    1.1 课题的背景与意义第11页
    1.2 列车通信网络发展现状第11-13页
    1.3 课题的主要研究内容与论文组织结构第13-14页
第2章 CRH2列车通信网络系统分析第14-21页
    2.1 CRH2列车通信网络系统基本结构第14-16页
    2.2 CRH2动车网络系统工作原理第16-18页
        2.2.1 列车级网络第16-17页
        2.2.2 车辆级网络第17-18页
    2.3 CRH2列车通信网络核心模块分析第18-20页
    2.4 本章小结第20-21页
第3章 CRH2列车通信网络软件仿真需求分析和方案设计第21-34页
    3.1 CRH2列车通信网络软件仿真业务界定第21-22页
    3.2 CRH2列车通信网络软件仿真系统功能需求分析第22-24页
    3.3 系统方案设计第24-33页
        3.3.1 硬件环境设计第24-26页
        3.3.2 基于以太网的CRH2列车通信网络仿真系统实现原理第26-27页
        3.3.3 软件功能模块设计第27-29页
        3.3.4 通信协议仿真设计第29-33页
    3.4 本章小结第33-34页
第4章 基于以太网的CRH2列车通信网络软件仿真系统详细设计与实现第34-62页
    4.1 通信协议仿真报文的详细设计与实现第34-39页
    4.2 网络发送端模块的详细设计与实现第39-44页
        4.2.1 报文构建模块的详细设计与实现第39-40页
        4.2.2 报文发送模块的详细设计与实现第40-44页
    4.3 网络接收端模块的详细设计与实现第44-48页
        4.3.1 通信服务守护进程模块的详细设计与实现第44页
        4.3.2 应用数据报文的解析与转发处理模块的详细设计与实现第44-46页
        4.3.3 请求报文的接收处理模块的详细设计与实现第46-48页
    4.4 ARCNET仿真模块的详细设计与实现第48-56页
        4.4.1 ARCNET令牌环构建与维护模块的详细设计与实现第48-53页
        4.4.2 ARCNET数据传输过程模拟模块的详细设计与实现第53-54页
        4.4.3 节点MAC地址与逻辑地址对应关系维护模块的详细设计与实现第54-56页
    4.5 性能参数统计模块的详细设计与实现第56-58页
    4.6 网络通信接口的设计与实现第58-59页
        4.6.1 应用数据报文发送接口的设计与实现第58-59页
        4.6.2 应用数据报文转发接口的设计与实现第59页
    4.7 系统难点问题分析与解决第59-61页
    4.8 本章小结第61-62页
第5章 仿真系统部署与测试第62-72页
    5.1 系统开发环境第62页
    5.2 仿真系统部署第62-63页
    5.3 测试环境的构建第63-65页
        5.3.1 构建网络拓扑第63-64页
        5.3.2 测试环境的配置安装第64-65页
    5.4 测试方案的设计第65-66页
    5.5 测试结果第66-71页
        5.5.1 测试步骤第66-69页
        5.5.2 测试结果分析第69-71页
    5.6 本章小结第71-72页
总结与展望第72-74页
    1. 总结第72-73页
    2. 展望第73-74页
致谢第74-75页
在读期间的科研工作及论文发表情况第75-76页
参考文献第76-78页
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