列车通信网络实时协议的实现

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1999年,IEC/TC9/WG22制定的列车通信网络(TCN)标准IEC61375正式成为国际标准。目前,列车通信网络(TCN)已经在世界范围内得到广泛应用。虽然国内对列车通信网络设备的研究已经日渐成熟,但是对实时协议(RTP)的研究却很少,并且在这些研究中还存在许多问题。因此通过深入研究了列车通信网络标准,在OSI参考模型基础上设计并实现了一种通用的实时协议栈。实时协议栈的架构设计为四部分模块:核心协议模块,设备接口模块,系统模拟模块和用户接口模块。实时协议栈的核心协议模块实现了符合标准的具体层次:多功能车辆总线(MVB)设备和绞线式列车总线(WTB)设备的链路层功能;网络层路由过程和路由目录结构;传输层控制结构和状态转移机制;会话层控制结构和消息回调机制;过程变量服务和消息数据服务的应用层接口。设备接口模块中设计了特有的设备接口类型。系统模拟模块定义了操作系统的具体机制。用户接口模块为进一步实现列车网络管理服务提供了基础。实时协议栈优化了设备链路层和网络路由结构,加强了可靠性和实时性。此外,在设计时充分考虑了列车通信网络的发展趋势。设备接口模块能够有效管理总线设备,支持总线类型的扩展。系统模拟层使协议栈能够适应不同的系统环境,便于移植。在测试平台中,协议栈经过了各方面的测试,其测试结果说明协议栈具备了良好的性能。
致谢第5-6页
摘要第6-7页
Abstract第7页
目录第8-10页
第1章 绪论第10-17页
    1.1 列车通信网络发展概述第10页
    1.2 主流列车网络技术比较第10-14页
        1.2.1 LonWorks网络技术第10-11页
        1.2.2 ARCNET网络技术第11-12页
        1.2.3 WorldFIP网络技术第12页
        1.2.4 CAN总线技术第12-13页
        1.2.5 TCN网络技术第13-14页
    1.3 国内列车通信网络研究现状第14-15页
    1.4 论文的主要内容和工作第15-16页
    1.5 本章小结第16-17页
第2章 列车通信网络标准的研究第17-34页
    2.1 列车通信网络的特性第17-24页
        2.1.1 多功能车辆总线第18-22页
        2.1.2 绞线式列车总线第22-24页
    2.2 列车网络实时协议第24-30页
        2.2.1 过程变量服务第25-27页
        2.2.2 消息数据服务第27-30页
    2.3 列车网络管理第30-32页
        2.3.1 网络管理者和网络代理者第30-32页
        2.3.2 网络管理消息协议第32页
    2.4 本章小结第32-34页
第3章 实时协议栈的实现第34-75页
    3.1 网络协议栈总体架构第34-39页
        3.1.1 OSI参考模型第34-35页
        3.1.2 通用网络协议栈架构第35-37页
        3.1.3 实时协议栈总体设计第37-39页
    3.2 实时协议链路层实现第39-46页
        3.2.1 过程数据链路层接口第39页
        3.2.2 消息数据链路层接口第39-41页
        3.2.3 设备接口模块实现第41-42页
        3.2.4 多功能车辆总线设备驱动第42-44页
        3.2.5 绞线式列车总线设备驱动第44-46页
    3.3 消息服务网络层实现第46-53页
        3.3.1 路由目录接口第46-49页
        3.3.2 路由目录哈希表第49-50页
        3.3.3 路由过程实现第50-53页
    3.4 消息服务传输层实现第53-60页
        3.4.1 传输层接口第53-55页
        3.4.2 传输控制块第55-56页
        3.4.3 状态转移机制实现第56-60页
    3.5 消息服务会话层实现第60-64页
        3.5.1 会话层接口第60-61页
        3.5.2 会话控制块第61-62页
        3.5.3 消息回调机制实现第62-64页
    3.6 实时协议应用层实现第64-69页
        3.6.1 变量服务应用层接口第64-66页
        3.6.2 消息服务应用层接口第66-68页
        3.6.3 用户接口模块实现第68-69页
    3.7 实时协议栈系统模拟层实现第69-73页
        3.7.1 数据缓冲区管理第69-70页
        3.7.2 同步和通信机制实现第70-71页
        3.7.3 系统定时器实现第71-73页
        3.7.4 协议栈剪裁和移植第73页
    3.8 本章小结第73-75页
第4章 实时协议栈的测试第75-82页
    4.1 协议栈测试平台第75-76页
        4.1.1 测试环境第75-76页
        4.1.2 测试方案第76页
    4.2 协议栈性能测试第76-80页
        4.2.1 链路层通信测试第76-78页
        4.2.2 网络层测试第78页
        4.2.3 传输层测试第78-79页
        4.2.4 系统接口模块测试第79-80页
        4.2.5 协议栈回环测试第80页
    4.3 本章小结第80-82页
第5章 结论第82-84页
参考文献第84-87页
作者简介第87页
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